O admirável mundo novo da modelação de sólidos em 3D

O Admiråvel Mundo Novo da Modelação de Sólidos em 3D

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David Pike, Applications Engineer na RS Components aborda a temåtica do desenho 3D explorando algumas das diferenças båsicas entre a modelação paramÊtrica e a modelação direta, e explica como DesignSpark Mechanical – a nova ferramenta gratuita de modelação 3D vai garantir a criatividade e oferecer novas possibilidades aos engenheiros desde a fase do conceito do produto atÊ à sua produção.

O mercado dos softwares avançados capazes de criar modelos para desenhos e produtos em 3D surgiu por volta de 1980 e, historicamente, as ferramentas 3D CAD que tĂŞm dominado o mercado sĂŁo as paramĂŠtricas. Nos primeiros tempos nĂŁo era evidente que esta metodologia iria prevalecer, no entanto, o seu sucesso deveu-se em grande parte Ă s limitadas capacidades de processamento dos computadores da ĂŠpoca. Devido Ă ausĂŞncia de computadores de alto rendimento, a modelação paramĂŠtrica ganhou vantagem relativamente Ă s metodologias alternativas como a modelação direta, tratando-se de um truque inteligente para tornar viĂĄvel a modelação sĂłlida no hardware dos anos 80. A modelação paramĂŠtrica divide o desenho numa sĂŠrie de passos individuais ou parâmetros, que atuavam como instruçþes para criar o formato da peça e permitiam ao hardware trabalhar com modelos quase em ‘tempo real’, ou pelo menos aproximar-se dessa abordagem. Este processo funcionou bastante bem para os desenhos constituĂ­dos com peças

e montagens simples. Com o desenvolvimento de computadores mais potentes, os modelos tornaram-se mais complexos e desenvolveram-se conceitos adicionais para interligar todos os parâmetros como as restriçþes e as relaçþes ‘pai-ďŹ lho’, que basicamente descrevem a relação entre todos os parâmetros da ferramenta organizados em forma de ĂĄrvore. No entanto, isto signiďŹ cava que para alterar um parâmetro especĂ­ďŹ co seria necessĂĄrio voltar a traçar os passos retrocedendo atĂŠ Ă deďŹ nição desse parâmetro especĂ­ďŹ co. A modelação paramĂŠtrica tambĂŠm exige a criação de dependĂŞncias dentro do ďŹ cheiro e, eventualmente, o desenvolvimento de ferramentas de gestĂŁo de dados para permitir o trabalho de diferentes equipas de desenho em simultâneo.

BARREIRAS DE ACESSO Apesar do software 3D ser muito potente tem algumas barreiras importantes associadas como o facto de ser geralmente dispendioso e de apenas poder ser utilizado por especialistas CAD. Estima-se que cerca de 20 milhĂľes de engenheiros em todo o mundo, incluindo engenhei-

ros eletrĂłnicos e mecânicos, poderiam usufruir das vantagens do desenho em 3D. No entanto, os principais fornecedores de software CAD apenas registam um milhĂŁo de licenças 3D CAD ativas. Muitos dos potenciais utilizadores do desenho 3D ainda nĂŁo entraram no mundo 3D, muito provavelmente por uma questĂŁo de custos: nĂŁo sĂł em termos do preço da ferramenta mas tambĂŠm do tempo exigido para conhecer e dominar estas ferramentas. Estes fatores tornaram-se nos maiores obstĂĄculos Ă entrada de utilizadores que procuram colher os benefĂ­cios da capacidade de desenhar em 3D. As ferramentas mais recentes dos fornecedores lĂ­deres de CAD normalmente custam entre 3000 e 22 000â‚Ź por licença, e normalmente apresentam ainda taxas de manutenção anual elevadas. Como jĂĄ referido anteriormente, o segundo obstĂĄculo deriva da longa curva de aprendizagem associada Ă modelação tradicional em 3D. Aprender a dominar ferramentas 3D CAD avançadas poderia exigir entre 6 e 18 meses. Frequentemente, isto faz com que os desenhos CAD se externalizem a empresas especializadas em CAD, o que pode atrasar signiďŹ cativamente o processo de desenvolvimento do produto jĂĄ que a simples implementação de pequenas modiďŹ caçþes pode demorar semanas.

MODELAĂ‡ĂƒO DIRETA Atualmente os computadores sĂŁo 100 000 vezes mais potentes do que os existentes na dĂŠcada de 80. Por isso, a modelação direta – que permite ao utilizador desenhar formas 3D tĂŁo facilmente como se desenhasse no papel com uma caneta – estĂĄ a tornar-se numa alternativa sĂŠria ou, em muitos casos, numa ferramenta complementar de desenho em 3D. A modelação direta oferece grandes vantagens para os proďŹ ssionais nĂŁo especialistas em CAD uma vez que ĂŠ mais fĂĄcil de

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vas ferramentas o que levou Ă criação de diferentes packs de software prĂłprio, incompatĂ­veis entre si. Neste contexto, os problemas de interoperacionalidade tornaram-se num grande desaďŹ o para os utilizadores de CAD, para os seus colegas e tambĂŠm na cadeia de abastecimento. No passado isto signiďŹ cava que todos na cadeia de abastecimento tinham que utilizar as mesmas ferramentas, jĂĄ que hĂĄ sempre uma ligeira perda de informação na transferĂŞncia de dados de um formato CAD a outro. Ao utilizar ferramentas de modelação diretas avançadas como SpaceClaim Engineer, por exemplo, os proďŹ ssionais de simulação ou os departamentos de produção podem simplesmente editar a atual geometria CAD atravĂŠs dos ďŹ cheiros STEP, o formato intermediĂĄrio de conversĂŁo de dados mais comuns para sistemas CAD. Outra vantagem importante da modelação direta ĂŠ que permite uma iteração muito rĂĄpida dos conceitos, enquanto os sistemas CAD tradicionais podem muitas vezes ser uma abordagem densa, ao conceitualizar as novas ideias em resposta ao RFQs (Request-for-Quotation), por exemplo.

DESIGNSPARK MECHANICAL Embora nĂŁo haja dĂşvida de que as ferramentas paramĂŠtricas tradicionais tĂŞm um papel contĂ­nuo e importante a desempenhar no desenvolvimento de projetos mecânicos e de eletrĂłnica, a modelação direta estĂĄ a assumir maior importância e relevância no desenvolvimento de produtos, sobretudo no desenho de conceitos e construção de protĂłtipos, entre outras ĂĄreas. A RS e a Allied identiďŹ caram oportunamente esta tendĂŞncia importante e lançaram a ferramenta de modelação e montagem sĂłlida 3D DesignSpark Mechanical. Desenvolvido em conjunto com SpaceClaim e baseado na ferramenta de desenho 3D SpaceClaim Engineer da empresa, DesignSpark Mechanical estĂĄ disponĂ­vel para download de forma totalmente gratuita. DesignSpark Mechanical oferece grandes vantagens para engenheiros industriais e eletrĂłnicos, entre muitos outros, como da ĂĄrea das vendas, marketing e produção, que podem agora contribuir e colaborar

facilmente nas fases iniciais de desenvolvimento de produtos. Como se trata de uma ferramenta gratuita, nĂŁo tem qualquer custo associado eliminando uma das barreiras anunciadas anteriormente e, baseando-se na modelação direta, ĂŠ altamente intuitiva e extremamente fĂĄcil de utilizar. Os engenheiros eletrĂłnicos e mecânicos e outros utilizadores podem familiarizar-se totalmente com o software em apenas alguns dias. Os desenhos bĂĄsicos sĂŁo realizados facilmente atravĂŠs de quatro ferramentas bĂĄsicas do software: ‘Puxar’, ‘Mover’, ‘Preencher’ e ‘Combinar’, e, ao contrĂĄrio das ferramentas paramĂŠtricas tradicionais, o software utiliza teclas de atalho familiares como ‘Copiar e colar’, por exemplo, permitindo uma reutilização excecionalmente fĂĄcil da geometria em diferentes projetos. A ferramenta permitirĂĄ que os engenheiros do mercado eletrĂłnico e de automação sejam mais criativos e tambĂŠm irĂĄ apoiar um processo de desenvolvimento de produto mais eďŹ ciente, permitindo o desenho de conceitos proďŹ ssionais com um plano detalhado e dimensionado. É importante realçar que a ferramenta pode eliminar problemas e erros futuros no inĂ­cio do processo de desenho ao fazer alteraçþes e incorporaçþes em segundos, ao invĂŠs de ter de esperar que o Departamento de CAD refaça o desenho utilizando as ferramentas tradicionais. DesignSpark Mechanical exporta desenhos em 3D no formato de arquivo STL permitindo a sua rĂĄpida prototipagem e produção assistida por computador, alĂŠm de possibilitar a obtenção de orçamentos e a compra dos materiais (BOM), atravĂŠs dos websites da RS e Allied. A ferramenta tambĂŠm pode importar arquivos de desenho de circuitos no formato IDF a partir de qualquer ferramenta de desenho PCB, incluindo o premiado software DesignSpark PCB da RS e Allied.

MODELOS 3D No entanto, não só a escolha da ferramenta de desenho 3D Ê importante. Uma peça absolutamente crucial do quebra-cabeças para os engenheiros eletrónicos e eletromecânicos Ê a biblioteca de modelos de produtos ou componentes. Aproximadamente hå três anos, a RS

e a Allied ofereceram aos engenheiros a nível global o acesso a uma extensa biblioteca de modelos 2D e 3D com download completamente gratuito como parte de uma iniciativa com DesignSpark, criando uma comunidade de engenheiros para partilhar projetos de código aberto e ideias. A biblioteca de componentes ModelSource contÊm mais de 80 000 modelos esquemåticos PCB de semicondutores, componentes passivos e eletromecânicos dos principais fabricantes. Em termos de 3D, ModelSource oferece mais de 38 000 modelos 3D de mais de 55 fabricantes de eletrónica, eletromecânica, mecânica, pneumåtica, e automação e controlo. Os modelos 3D CAD tambÊm estão disponíveis em vårios formatos de arquivo próprios dos principais fornecedores CAD. Os principais fabricantes representados na secção 3D da biblioteca incluem Molex, 3M, TE Connectivity, Harting e FCI no mercado geral de eletrónica, e a Siemens, Schneider e SMC na automação e controlo.

RESUMO A disponibilidade das ferramentas de desenho 3D baseadas na modelação direta como DesignSpark Mechanical e SpaceClaim Engineer, signiďŹ ca que a modelação sĂłlida em 3D estĂĄ agora disponĂ­vel para um universo muito maior de utilizadores, e nĂŁo apenas para os especialistas em CAD. Este tipo de ferramentas permitirĂĄ uma maior criatividade e entrega rĂĄpida de conceitos e desenhos com planos detalhados e dimensionados para a sua produção. AlĂŠm disso, DesignSpark Mechanical, juntamente com DesignSpark PCB e a biblioteca ModelSource de modelos de componentes em 2D e 3D, permitirĂĄ que os engenheiros apostem em projetos de ponta com ferramentas de nĂ­vel proďŹ ssional disponĂ­veis gratuitamente. DesignSpark Mechanical estĂĄ disponĂ­vel para download gratuito nos websites da RS, Allied e DesignSpark. Ajuda sobre esta ferramenta estĂĄ tambĂŠm disponĂ­vel atravĂŠs da comunidade DesignSpark em www.designspark.com, a qual possui ainda recursos para DesignSpark PCB e para a biblioteca ModelSource.