3 Boyutlu Geometri Oluşturmadaki Yaklaşımlar ve Yazılım Seçimi

tarihinde yayınlandı admin tarafından




3B CAD yazılımı sağlayıcıları müşterilerine tasarım ihtiyaçlarını karşılamak için, yüksek performanslı çözümler önermektedirler. Gelişen teknoloji ile birlikte, CAD yazılımı seçimi kesinlikle zor bir karardır. Aslında bu yazılımlar arasında seçim yaparken temel bir soru sorulmalıdır. Hangi tasarım için, hangi modelleme mantığı en uygundur?
Dünyada kabul görmüş ve en çok kullanılan iki ana modelleme mantığı bulunmaktadır:
Parametric & History ve Direct Modeling. Her iki modelleme tekniği de kendine göre avantajlı seçenekler sunar. Asıl olan, hangi yaklaşımın firmanız ve yaptığınız iş için en uygun olduğudur.

Parametric & History Modelleme
Bu yöntemle geometri oluşturma “sketch”‘lerden yapılır. Oluşturulan sketch düzlemleri değişik parametreler ile ilişki setleri ile kısıtlanır ve 2B çizim kolayca otomatikleştirilebilir. Oluşturulan sketch düzlemlerinden 3 boyutlu nesneler oluşturulur. Bu yöntem, parametrik modellemeyi güçlü ve zengin kılar, fakat bu konuda uzman olmayı gerektirir ve ilişkileri oluştururken esas olan ileride neler olabileceğini tahmin edebilmektir.

Tarihçe esaslı modelleme, history ağacını oluşturan bir dizi 2 boyutlu çizim ve 3 boyutlu komutla geometriyi meydana getirir. Bu, geometrinin tanımlanma şekli için bir reçetedir ve tasarımcının ilerideki potansiyel değişikliklere izin verecek bir girişim için modeli dikkatli şekilde oluşturmasını gerektirir. Parçalar arasındaki ilişkilerin yanında profiller üzerindeki kısıtlamalarda, potansiyel değişimlerin gerçekleşebileceği yerlerde gerekli olacaktır. Modelde değişiklik, modelin oluşturulma şeklinin çok iyi anlaşılmasını gerektirecektir. Bu durum; orijinal profilleri, kısıtlamaları ve ilişkileri, bunların oluşturulma sırasıyla birlikte kapsar. Ayrıca parçanın montaj içinde diğer parçalarla olan ilişkisini de kapsar. Bir kez değişim başladığında, tarihçe ağacındaki adımların tanımlanan değişimler dikkate alınarak tekrarlanması yoluyla, model yeniden oluşturulur. Tasarım karmaşıklaştıkça, modeli geliştirme adımları da karmaşıklaşır. Tarihçe ağacındaki karmaşık oluşumlar, modelde öngörülen değişimler yanında öngörülmeyen ve bazen fark edilmeyen değişimlere yol açar. Tasarımcı, değişimin öngörülmeyen yan etkilerini düzeltmek için tarihçe ağacındaki ardışık her adımda üzerinde çalışmalıdır.

Geleceği tahmin etme deki hata, beklenmeyen bir değişimle, çalışan tarihçe ağacında bir yıkıma yol açacaktır.

Tarihçe ağacına kurulacak ilişkiler ve kısıtlar hep birlikte yapılan değişimi de önleyebilir. Bu tür durumlarda, değişimden vazgeçmenin tek alternatifi, parçaya yeniden başlamak ve yeniden modellemektir. Tarihçe ağacını analiz etmek, tarihçe esaslı CAD yazılımı kullanan bir tasarımcı için zaman alıcı ve uzun süren bir iştir.

Şirketler Direct Modeling yerine, Parametric & History tabanlı modelleme tercih ettiklerinde ne gibi sorunlarla karşılaşır?

1. Tasarım sürecinde gereksiz riskler alırlar
Tasarım sürecinde gereksiz bir iş yükü taşıma riski alırlar. Bu risklerden bazıları, otomatize edilebilecek tasarım varyasyonlarını manuel olarak yaratmak ya da var olan kısımları, tekrar tasarlanabilecekken tekrar modellemektedir.

Sonuç olarak, firmalar ürün geliştirme takımları arasında geçişin daha yavaş ve ürün tasarım sürecinin daha uzun olması gibi sorunlarla karşılaşırlar. Neden? Çünkü tasarımcıları:

  • Kısa zamanda yazılımı kolay ve etkili öğrenemez
  • Tasarımları yeniden tasarlayamaz ya da kullanamaz
  • Performans sorunları nedeniyle etkili bicimde çalışamaz
  • Ani değişikliklere cevap veremez.

  1. Öğrenilmede zorluklar
    Tasarımcılar parametrik tabanlı CAD yazılımı neden kolay öğrenemezler?
    Üreticiler, tasarımcılara yeni yazılımları öğrenmeleri için gereken zamanı genellikle tanımazlar ve onları kritik projelerden ve son teslim tarihlerinden alıkoymak istemezler. Ayrıca ürün geliştirme programları da eğitim için çok az bir zaman bırakır.

    İkinci olarak, pek çok geleneksel 3D CAD sistemi diğer tasarımcılara kolaylıkla aktarılamayan, özel bilgiler gerektirirler. Her iki durum da, ürün geliştirme takımları arasındaki geçişin beklenenden daha uzun olmasına sebep olur.

    Yeni kullanıcılar geleneksel 3D CAD sistemlerini, mühendislik ilişkilerinin bir model içine en iyi nasıl gömüleceğine dair ileri derecede bilgileri gerektirmesinden dolayı kolaylıkla öğrenemezler. Bir model oluşturulduktan sonra dahi, diğer tasarımcılar bu tasarımı kolaylıkla modifiye edemezler çünkü onun nasıl oluşturulduğuna ve orijinal tasarıma dair bilgiye sahip olmaları gerekmektedir.

    3. Tasarımları yeniden oluşturamamak
    Firmalar, değerli kaynaklarının çoğunu oluşturmak için harcadıkları modellerin, tekrar kullanımı ya da tekrar düzenlenebilmesi yeteneğine gereksinim duyarlar. En basitinden, tasarımcılar, daha önce tamamlanmış ve denenmiş tasarımları yeniden kullanarak ya da düzenleyerek çok değerli bir zaman ve para kazancı sağlamak varken, taslaktan yeni bir tasarım oluşturmak zorunda olmamalıdır. Aberdeen Grup tarafından 2007 yılında yayınlanan bir rapora göre, pek çok firma, tasarım yeniden kullanımı ya da yeniden düzenlenmesi konusundaki beklentilerine, 4 büyük zorluk yüzünden ulaşamazlar.
    Model değişikliklerinde karşılaşılan problemler:
  • İleri derecede CAD bilgisi gereksinimi (%57)
  • Modeller esnek değildir ve değişikliklerden sonra hata verir (%48)
  • Kullanıcılar, tekrar kullanacak model bulamazlar (%46)
  • Modelleri yalnızca asıl tasarlayan başarılı bir şekilde değiştirebilir (%40)

Geleneksel CAD sistemlerinde, tasarımcılar, geometrik özelliklerin bir reçetesini oluşturarak tasarımlarını şekillendirirler. Bu karışık reçete, tasarımcının her bir özelliği yapıya hangi sırayla eklediği ile ilgilidir. Bu yaklaşım, tasarımcılar büyük ve kapsamlı değişiklikler yapmak istediğinde çok güçlüdür ancak aynı zamanda çok da kısıtlayıcıdır. Tek bir özellikte yapılan küçük bir değişiklik bile, geçerli olmayan bir geometriye ve modelin sonradan çökmesine sebep olur.

Bu, bir kazaktan çıkan ipin ucunu çekip, sonra bütün kazağın sökülüşünü izlemek gibidir.

4. Performans Sorunları
Geleneksel CAD sistemlerinin çoğu donanım performans sorunları ile karşı karşıyadır. Tasarım ve üretim süreçlerinde kabul edilmeyecek etkileri olabilir. Çoğu zaman büyük montajları, ayrı gruplar halinde tasarlamak zorunda kalınır ve çoğu zaman komple montajın açılması saatler sürebilir.

Aberdeen Group tarafından yayınlanan araştırmaya göre, büyük çaplı ve karmaşık montajların ile çalışırken parçalar arasındaki ilişkilerin yönetmenin performansı %31 etkilediği görülmüştür.

Yine aynı araştırmaya göre büyük montajların yükleme ve tasarım anında çalışmada %39’ luk bir kayıba neden olmaktadır.

5. Beklenmedik Değişiklikler
Ne yazık ki pek çok geleneksel CAD sistemleri tasarımcıları, beklenmedik tasarım değişikliklerine çok sınırlı cevap verebilirler. Bu durum zamanla tasarımcıyı kısıtlayan bir hal alır ve tasarım sadece onu ilk yapan kişi tarafından değiştirilebilir. Oysaki bu durum takım çalışmasını imkansız kılar. 
Tüm Bu Problemlerin İlacı Direct Modeling Modelleme
Creo Elements/Direct Modeling ile parametrik modellemede olduğu gibi, bu modelleme tekniğinde de ilk adım sketch düzleminin oluşturulmasıdır. Ancak en büyük fark, sketch düzleminden 3B nesne oluşturulduktan sonra bir daha sketch’lere gerek kalmamasıdır.

Bu özellik, Expilicit modelleme kavramında tüm değişikliklerin direkt 3B model üzerinde yapılabilmesinden kaynaklanmaktadır. İlk parça oluşturulduktan sonra ikinci bir parça penceresi açılmadan aynı pencerede devam edilebilir.

Ayrıca işlem ağacı gibi karmaşık bir yapıya Direct Modeling modellemede gerek yoktur. Tek pencereden parçalar direk montajlı bir şekilde oluşturabilir. Burada parçalar arasında kullanıcı aksini istemediği sürece parametrik bir bağ bulunmaz ve bir parçanın değişimi sırasında diğer parçalarda kesinlikle hata oluşmaz. Bu şekilde aynı pencerede montaj gayet hızlı bir biçimde gerçekleşir ve böylelikle devasa montajlar Direct Modeling modelleme yöntemiyle kolay bir şekilde oluşturulabilir.

Modelleme mantığı işlem (history) ağacı gerektirmediğinden, sistem büyük boyuttaki montajlarda bile gayet hızlı çalışır. Ayrıca büyük montajlar küçük dosya boyutlarında saklanabilir ve bu da sistemi hızlandırır ve ultra hızlı bilgisayar gereksinimini ortadan kaldırır. Kısaca özetlersek, parametrik programların tüm eksi yönleri Expilicit modelleme mantığıyla çalışan programlarda giderilmiştir.

Zaman içinde hızla değişen tasarımlar için sıkıntıyı dağıtmak üzere daha uygun ve esnek bir tasarım ortamı sunar. Firmalar gerçek takım çalışması ortamını ve yeni projelerde mevcut tasarımların kolayca yeniden yapılanabilmesi yeteneğini elde eder.

Sonuç olarak, şirketlerin uzun süren tasarım süreçlerinde Direct Modeling Modelleme metodunu tercih etmelerinin altında önemli nedenler vardır;

  1. Öğrenmesi ve kullanımı çok kolaydır
  2. Modelleme %40 daha hızlı ve pratiktir
  3. Beklenmedik tasarım değişimlerine tam olarak yanıt verebilir
  4. Tasarlanmış olan bir modeli asla ve asla yeniden tasarlanmaya gerek bırakmaz
  5. Modelde yapılan işlemler bir yerde kayıt olarak tutulmadığı için model boyutları inanılmaz derece küçülür. Örneğin; 2200 parçalık bir montaj 750MB diskte yer kaplarken Creo Elements/Direct Modeling’ de 75 ile 100 MB arasına düşmektedir.
  6. Aynı zamanda düşük özellikli bilgisayarlarda ise maksimum seviyede performans sağlar.

Önemli olan tasarım süreci için en doğru yazılımı seçebilmektir.

Yapacağınız işe göre seçim yapılmalıdır. Örneğin; büyük montajlı makineler için kesinlikle Creo Elements/Direct Modeling tercih edilmelidir. Artan rekabet ortamında şirketinizi en yüksek düzeyde karlı hale getirebilmeniz için Creo Elements/Direct Modeling yazılımı tasarım ve imalat sürecinizi minimum %40 azaltarak size yardımcı olacaktır.

Aberdeen grup tarafından yapılan araştırmaya göre Creo Elements/Direct Modeling’ in tercih edilmesinin önemli 5 sebebi bulunmaktadır.

  1. Ürünü markete çıkarmak için kazanılan zaman (%65)
  2. Yeni ürünler için artan müşteri talepleri (%47)
  3. Giderek daha karmaşıklaşan müşteri talepleri (%43)
  4. Tasarım sürecini hızlandırmak (%29)
  5. Daha iyi rekabetçi ürünler imal etmek (%27)