Mnoho strojírenských firem v České a Slovenské republice vyrábí výrobky skládající se z tisícú dílů. Právě tyto výrobky je možné z hlediska CAD systémů považovat za velké sestavy. Typické oblasti velkých sestav jsou konstrukce obráběcích strojů, konstrukce vozidel, konstrukce výrobních linek a hal.
Zákazníci společnosti Autodesk používají k zachycení svých myšlenek, buď tradiční 2D CAD systém AutoCAD nebo jeho strojařskou verzi AutoCAD Mechanical, dále 3D CAD systém Autodesk Inventor, případně, a to nejčastěji, kombinaci obou těchto systémů. Tyto strojírenské firmy mají velice často svou původní dokumentaci uloženou ve formátu AutoCADu (dwg). Právě kombinace AutoCAD – Inventor umožňuje nejlepší ochranu investic vložených do formátu dwg při přechodu nebo spíše při adopci 3D modelovacího prostředí.
Valná většina zákazníků společnosti Autodesk při práci v 3D prostředí systému Inventor navazuje na používání tradičního 2D konstruování a zkušenost s programem AutoCAD. Vzhled a ovládání systému Inventor je velice podobné systému AutoCAD a i když zákazníci musí změnit postup a filozofii práce, přechod, případně adopce 3D prostředí je nenásilná a přirozená.

Metody

Aplikace Autodesk Inventor umožňuje volbu několika postupů nebo metod modelování velkých sestav. Na začátku vzniká dispoziční studie definující umístění a vazby základních funkčních skupin. Tyto základní funkční skupiny jsou prezentovány a umisťovány jako jednoduchá prostorová tělesa, která se mohou následně rozpracovávat do detailů. Virtuální model funkční skupiny může existovat ve více variantách zpracovaných pro různé účely - např. vizualizaci, tvorbu výkresové dokumentace nebo montážních návodů, analýzy atd. Práce s aktuální, pouze pro daný účel nezbytnou, částí modelu přináší úspory časové i investiční, protože se dosáhne rychlejší odezvy aplikace a sníží se rozsah upgrade na vysoce výkonné grafické stanice.
Jedním ze základních přístupů je modelování shora dolů (top down modelling). Jedná se o návrh stroje nebo zařízení, při kterém postupujeme od nejvyšší úrovně sestavy, přes podsestavy až k nejnižším dílům. Druhým základním přístupem je opačný způsob - zdola nahoru (bottom up). Při tomto návrhu se vytváří sestava z komponent, které jsou již předmodelované, ať už v knihovnách nebo v jiných sestavách. Nejčastější způsob práce na rozsáhlých sestavách využívá kombinaci obou těchto přístupů. A to nejen kombinaci obou přístupů, ale i kombinaci několika nebo i všech metod, které jsou popsány níže. Hranice mezi nimi není nijak ostrá. Pojďme se tedy podívat na jednotlivé metody modelování shora dolů.

Metoda hlavního náčrtu (Master Sketch) – návrhové kostry (Skeleton layout)

Tato metoda spočívá ve vytvoření náčrtu (pro 2D dispozice) nebo kostry (pro 3D dispozice), které použijeme při tvorbě vlastní sestavy. Na principu nic nemění, je-li to vrcholová sestava nebo jenom dílčí celek. Typické použití hlavního náčrtu je při sestavování výrobních linek, kdy je znám prostor výrobní haly a „obdélníky na podlaze“ vymezují prostor jednotlivým montážním uzlům. Posouváním míst v tomto náčrtu se mění i místa sestav montážních uzlů, které jsou na tento náčrt navázané. Návrhovou kostru použijeme všude tam, kde nestačí hlavní náčrt z důvodu členitosti v třetím rozměru, ale princip použití je podobný.


Tato sestava rypadla je bezesporu velká nejen co do počtu jednotlivých komponent, ale i co do skutečné velikosti reálného produktu

Metoda společného počátku

Princip této metody spočívá v tom, že jednotlivé podsestavy se nevazbí mezi sebou, ale k počátku souřadného systému vrcholové sestavy nebo jinému pevnému bodu na této úrovni. Tento způsob je hodně rozšířen při modelování sestav z různých konstrukčních skupin, které se orientují k jednomu bodu, např. v automobilovém průmyslu.

Metoda obálky pracovního prostoru

Tato metoda používá definovaný pracovní prostor pro jednotlivé komponenty sestavy, spolu s určením vzájemných kontaktů těchto komponent. Prostor je definován hraničními plochami nebo zástupnými tělesy. Uvnitř tohoto prostoru se potom vytvoří vnitřní struktura jednotlivých komponent (podsestav). Je zde úzká vazba na metodu zjednodušování komponent, protože zástupná tělesa mohou sloužit pro skládání nadřazené sestavy, pokud přímo z ní nevznikly. Praktická stránka aplikace této metody je analogická s metodou hlavního náčrtu.

Metoda zjednodušování komponent

Účelem této metody není ani tak organizace práce při modelování, ale umožnění práce s velkými sestavami, případně její zrychlení. Principem je vytvoření náhradních komponent, nahrazujících původní, ale na nižší úrovni složitosti, a to jak do počtu komponent, tak i co do složitosti jejich tvarů. Výhodou je, když se z touto metodou počítá od samého počátku návrhu. Následné aplikování zjednodušování na již hotovou sestavu spadá do použití této metody v režimu zdola nahoru (vytváření zjednodušených pomocných sestav pomocí odvozených dílů, výběr, vypínání, nepovolování nebo mazání komponent a prvků komponent nepodstatných z hlediska vrcholové sestavy, vypínání adaptivity, nahrazování dílů s modelovací historii díly bez ní apod.).

Nástroje

Zobrazování a reprezentace

V AutoCADu se součásti v sestavě prokreslovaly. Sestavy vznikaly nejčastěji tak, že se do sestavy vložily jednotlivé součásti. Tyto součásti byly prokreslovány do nejmenších podrobností z důvodů tvorby výrobních výkresů. V sestavě se proto objevovaly např. různá drobná odlehčení, zápichy, středící důlky atd. Tyto podrobnosti však nejsou důležité pro celkovou funkčnost sestavy. U uživatelů, kteří přechází ze 2D kreslení do 3D modelování, tato filozofie práce někdy přetrvává. Proto se snaží vymodelovat sestavu tak, že nejprve vymodelují jednotlivé součásti a potom z těchto součástí seskládají sestavu. Součásti jsou opět z důvodu následné tvorby výrobních výkresů modelovány do nejmenších podrobností. Odezva systému s takto do detailu promodelovanou sestavou je logicky pomalejší. Autodesk Inventor nabízí funkčnost i při tomto stylu modelování. Zobrazení jednotlivých komponent, případně jejich úplné vypnutí je možné uložit spolu se souborem sestavy. Následně uživatel pracuje pouze s těmi komponentami, které ke své prácí potřebuje. Pro lepší výběr součástí, se kterými bude uživatel dále pracovat, je možné je vybírat podle různých kritérií (zavazbené komponenty, velikost komponenty, okolí komponenty, apod.).


Tato sestava rypadla je bezesporu velká nejen co do počtu jednotlivých komponent, ale i co do skutečné velikosti reálného produktu

Odvozená součást

Odvozenou součást lze použít v případě, že je možné detailní obsah podsestavy v nadřízené sestavě postrádat. Pro vytvoření zjednodušené odvozené komponenty se použijí ty díly podsestavy, které jsou určující k vymezení zástavbového prostoru. Odvozená komponenta je potom prezentována obálkou – boxem, jehož rozměry se mění v závislosti na velikosti resp. poloze zmíněných určujících dílů. Takto vytvořená odvozená komponenta se použije jako náhrada detailní podsestavy pro vstup do nadřízené sestavy.

Adaptivita

Jestliže se v sestavě objevuje geometrická závislost jednotlivých komponent, není nutné definovat a následně při změnách upravovat každou komponentu zvlášť. Mezi jednotlivými komponentami je možné nastavit tzv. adaptivitu. To znamená, že tvar nebo velikost jedné komponenty bude určena komponentou jinou. Například lze nadefinovat, že velikost tohoto rozměru bude dána velikostí rozměru jiného, nebo že tato stěna této komponenty bude souhlasná se stěnou jiné, apod. Adaptivitu je možné řídit také parametry – tj. nastavením závislostí (vzorců) v jednoduché tabulce.

Závěr

Rozsah tohoto článku neumožňuje popsat všechny nástroje, které Autodesk Inventor poskytuje pro práci ve velkých sestavách. Zejména při práci ve velkých sestavách je nutno více než kdy jindy uvažovat o správě dat. Autodesk Inventor obsahuje správu dat nazvanou Autodesk Vault integrovanou přímo do svého prostředí. Jestliže uživatel požaduje vyšší úroveň správy dat nebo správu výrobní cyklu výrobku, lze nasadit řešení Autodesk Productstream, případně Autodesk Productstream Proffesional.
Na začátku tohoto článku jsem se zmiňoval, že přechod z 2D do 3D je v případě autodeskových řešení nenásilný a přirozený. Je to díky nové technologii DWG TrueConnect. Zejména při práci ve velkých sestavách je vidět síla této technologie. Představme si uživatele, který používá pouze 2D řešení AutoCAD a má v něm zpracovány rozsáhlé projekty. Tento uživatel zároveň uvažuje o přechodu na 3D, nicméně se tohoto přechodu bojí (pokles produktivity, ztráta informací v uložených datech, apod.). Při vytváření nové verze některého z projektů už může nasadit 3D řešení – Autodesk Inventor. Není nutné přemodelovávat celou velkou sestavu pro vytvoření nové verze. Stačí přemodelovat pouze měněnou subkomponentu, vytvořit z ní výkres a tento výkres použít jako blok AutoCADu do původního výkresu. Samozřejmě při změně modelu se zaktualizuje nejen samotný výkres v Inventoru, ale i blok použitý v AutoCADu. Nová verze daného projektu tedy vzniká ve dvou prostředích – 2D prostředí AutoCAD a 3D prostředí Autodesk Invnentor. Technologie DWG TrueConnect umožňuje sdílet přes jeden komunikační formát (DWG) informace mezi dvěma různými prostředími 2D a 3D a není nutné přecházet na 3D, stačí ho přidat ke stávajícímu 2D prostředí.

Autor pracuje ve společnosti Autodesk.