CONCEPTUAL DESIGN SUPPORTED AUTOMATIC VIRTUAL PROTOTYPE DESIGN METHOD FOR MECHANICAL DEVICES

Abstract Along with the developments towards global manufacture of products and competitive intensification of the market, it is needed urgently that enterprises can develop their products to meet the requirements of markets at first time. So increasing competitiveness of products and reducing design life cycle of products are two key problems to be solved for design engineers. 3D software has made it possible to model products with solid geometry virtual entity, but it can't support conceptual design of mechanical devices. Considering the advantage of 3D software in speeding up the process of design and manufacture of products, in this paper, an automatic virtual prototype design method with conceptual design supported for mechanical devices is presented. By this method, all the design processes, such as conceptual design, structure design, simulation, virtual assembly and so on can be carried out automatically, and the design results in the latest design step will be used as the design data for the current design step. With this method, the total design processes from the conceptual design to virtual entity prototype design can be carried out automatically, efficiently and systematically

Ainetta lisäävän valmistuksen vaikutus koneensuunnitteluun

Tiivistelmä. Työn tarkoituksena on selvittää miten ainetta lisäävät valmistusmenetelmät vaikuttavat koneensuunnitteluun. Vaikka suunnittelunäkökulma on pääosassa, perehdytään luonnollisesti myös ainetta lisääviin valmistustekniikoihin, niiden ominaisuuksiin ja kyseisien menetelmien avulla valmistettujen kappaleiden tyypillisiin sovelluskohteisiin. Niitä käsitellään, jotta tiedetään millaisia osia ja kokoonpanoja lisäävin valmistusmenetelmin on mahdollista valmistaa. Työssä esitellään myös perinteisiä ja yleisesti käytössä olevia koneensuunnittelumetodeja lyhyesti. Niiden jälkeen käsitellään tarkemmin koneensuunnittelua ainetta lisäävien valmistusmenetelmien näkökulmasta. Lisäksi selvitetään ainetta lisäävien valmistusmenetelmien tyypillisiä piirteitä, ominaisuuksia ja niiden vaikutuksia suunnitteluun. Työssä käydään läpi myös suunnitteluprosessi, jossa on huomioitu ainetta lisäävät valmistusmenetelmät. Vaikka suunnittelunäkökulma on työn päätarkoitus, saa siitä hyvin yleistä tietoa liittyen ainetta lisäävään valmistukseen. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena.The effect of additive manufacturing on machine design. Abstract. The purpose of this work is to solve how additive manufacturing effects on machine design. Although the main focus is on design, also additive manufacturing methods, their properties and the typical applications of the pieces manufactured using these methods are examined. Those are dealt in order to know what kind of parts and assemblies are possible to produce with additive manufacturing. Traditional and commonly used machine design methods are also briefly introduced in this study. After this, machine design is discussed in more detail in the perspective of additive manufacturing. In addition, the typical features and properties of additive manufacturing methods are examined and their effects on design. Furthermore, the design process which takes into account additive manufacturing methods will be studied. Even though the design aspect is the main purpose of this study, you can get very basic information regarding additive manufacturing in the study. This work has been carried out as a literature review

Uma abordagem computacional baseada na descrição de funções de peças para projeto preliminar de produto

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica.As técnicas e teorias sobre projeto de produto têm demandado por novas ferramentas para o armazenamento de dados e recuperação de informações com objetivos industriais e para reusabilidade em projetos. O processo de projeto inclui uma série de fases, etapas, tarefas e passos, que têm sido aplicadas simultaneamente para a realização do produto final. Isso demanda o uso de técnicas alternativas na sua realização para satisfazer os requisitos e restrições de projeto do produto em relação às necessidades do consumidor e aos métodos e regras que permitem o atendimento das especificações de projeto do produto. A geração de forma geométrica a partir das descrições das funções necessárias às peças é o desafio proposto para a pesquisa. Para tal, o objetivo é sistematizar as definições das estruturas funcionais de produto à peça propondo modelos de representação e de implementação computacional capazes de indicar padrões que possam ser utilizados na geração de geometria sólida. Esse processo deve passar por verificações de requisitos que atuem como indicativos de soluções alternativas baseados em princípios de projeto preliminar.A metodologia é baseada na proposição de métodos e modelos para organizar o conhecimento na transição das fases de projeto conceitual e projeto preliminar de Pahl & Beitz. Após, aplica-se as informações e dados gerados num estudo de caso para alimentar o modelo computacional e gerar os resultados. As funções de uma peça podem ser realizadas por uma ou mais centenas de formas geométricas que estejam ou não pré-definidas num sistema CAD. A definição em tempo real da forma geométrica adequada à realização de uma função com base na sua descrição é difícil, porque depende de várias restrições previamente especificadas. Isso se faz mais importante quando as formas geométricas devem estar concatenadas sejam como entidades geométricas ao nível de modelagem, sejam como entidades físicas reais, após sua correspondente manufatura. É o caso de uma peça, em que há a necessidade de continuidade material entre as regiões funcionais.Encontrar a forma geométrica e a especificação detalhada da peça demanda mais informações do que os Sistemas CAD convencionais podem fornecer atualmente. Os Sistemas CAD convencionais têm trabalhado bem nas etapas durante e após o projeto preliminar, principalmente no processo de detalhamento para a especificação do projeto da peça. No entanto, eles podem incorporar outras ferramentas para serem capazes de armazenar outras informações, baseadas na definição funcional e conceitual de um produto e suas peças, assim como o registro das intenções do projetista na concretização dessas etapas de projeto.Neste trabalho foi desenvolvido um modelo terminológico baseado em dicionários para descrição de funções e features para projeto de peças de um domínio de produto e sua respectiva implementação computacional. A metodologia inicia com a organização de maneira estruturada das funções das peças com base nos conceitos resultantes do projeto conceitual do produto, segue com o processamento lingüístico das informações funcionais, baseado nas intenções do projetista descritas na forma de uma árvore de funções. Após, busca a definição de padrões de repetição que são indicativos iniciais dos operadores para a elaboração das geometrias sólidas associadas, modeladas por features sólidas, próprias de Sistemas CAD. A implementação computacional da proposta é composta pela verificação de vários tipos de correlações e confrontos entre as estruturas descritivas das funções de peça, das correspondentes regiões físicas e das features sólidas do sistema CAD que as realizam. As features sólidas são identificadas por uma Terminologia Técnica de Projeto (TTP) proposta com base numa pesquisa de campo realizada em empresas do oeste catarinense. Isso leva à organização das informações de projeto, sistematiza a realização do projeto com base na descrição das funções do produto no nível de peças, gerando as melhores alternativas de forma geométrica para cada peça e o projeto como um todo. Posteriormente, esses dados são utilizados para a identificação terminológica das funções que descrevem as peças do sistema mecânico de um compressor alternativo. Como resultado inicial obteve-se alguns "padrões de repetição" resultantes das correlações computacionais entre as estruturas descritivas funcionais e geométricas modeladas e a propagação das heranças dos elementos descritivos das estruturas funcionais, de regiões físicas das peças e de padrões terminológicos propostos. O método pode ser utilizado como ferramenta de auxílio ao projeto de peças e para organizar a comunicação entre os projetistas no domínio de projeto em engenharia

Um sistema computacional inteligente de suporte ao projeto, manufatura e montagem de peças baseado em features :: uma abordagem com sistemas especialistas /

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico