Belgická univerzita používá řešení společnosti Siemens při výuce návrhu produktů a jejich výroby

Vzdělávání od prvního nápadu po hotový výrobek

Thomas More je největší univerzitou aplikovaných věd v belgickém Vlámsku se sedmi kampusy, z nichž většina se nachází v provincii Antverpy. Je partnerem v širší akademické a vzdělávací síti kolem přední univerzity v zemi – KU Leuven. Univerzita Thomase Mora nabízí studentům tříleté kurzy, které jsou zaměřeny na praktičtější vzdělání a jsou zakončeny bakalářským titulem.

„Spíše než jen programátory pro obráběcí stroje NC hledají průmyslové podniky technicky zdatné lidi, kteří jsou schopni navrhnout výrobek a vést výrobu požadovaných součástí “ říká Ing. Jeroen Mingneau, profesor pro návrh a výrobu na univerzitě Thomase Mora. „Proto se snažíme, aby studenti získali znalosti a dovednosti potřebné v celém procesu tvorby výrobků.“

V kampusu De Nayer u Mechelenu, který univerzita Thomase Mora sdílí s KU Leuven, pracují magisterští studenti této univerzity spolu se studenty návrhu a technologií výroby univerzity Thomase Mora na projektech, které pokrývají celý řetězec procesů tvorby výrobků.

„Studenti se během kurzu mohou rozhodnout, zda se v budoucnu více zaměří na návrh nebo výrobu“ říká Mingneau. „V obou případech se jim snažíme předat co nejvíce znalostí a dovedností.“

Výuka vede studenty od první myšlenky až po hotový výrobek. Každý rok dostávají studenti úkol vytvořit nový výrobek od nuly jako tým, takže mohou znalosti získané na přednáškách přenést do praxe. Je jim zadán pouze požadavek, úkol, rozpočet a termín.

In her internship, a Thomas More student studied the software functionality and the specific machine language NX uses for feature-based machining with defini tions of the designed space and PMIs.

Počítačem podporovaná výuka

Všichni studenti kurzu návrhu a výrobních technologií používají aplikaci NX™, což je integrované řešení pro počítačový návrh, výrobu a inženýrství (CAD/CAM/CAE) společnosti Siemens Digital Industries Software. Začínají tím, že vytvářejí digitální návrhy, které ověřují ve virtuálním světě. Podle vlastností daného návrhu používají buď aplikaci NX, nebo jiný software z portfolia Siemens Simcenter™.

Studenti univerzity Thomase Mora se následně přesouvají k výrobě. Prostřednictvím návrhů součástí vytvořených v aplikaci NX se studenti setkávají s funkcemi CAM softwaru a programují kód pro NC obráběcí stroje. Čtou a analyzují kódy automaticky vytvořené postprocesory, aby získali hlubší pochopení různých kódů obrábění pro různé stroje, stejně jako neutrálních formátů, jako je například kód ISO. Studenti již od rané fáze vývoje simulují obráběcí operace a využívají přitom digitálních dvojčat obráběných součástí i obráběcích strojů v aplikaci NX.

Ve druhém roce studenti začnou pracovat s pokročilým 3osým souběžným obráběním a 5osým umísťováním. Součástí tohoto procesu je opět také simulace. Nejprve připraví výrobní postup, provedou výběr nástrojů i upínek a pracují s tolerancemi. V rámci jednodenního úkolu musí vyrobit hotovou a přezkoušenou součást, nebo připravit postup s podrobnostmi o tom, jak dokončit práci, kterou začali.

V expertní fázi studenti používají 5osé souběžné obrábění k výrobě vysoce složitých odlehčených součástí pro letectví, kde jsou přísné požadavky na přesnost a kvalitu povrchů. Dále je kladen důraz na prevenci kolizí a použití specifických G-kódů pro pokročilé technologie obrábění, jako je adaptivní a trochoidální frézování. „Úzce spolupracujeme s výrobci nástrojů na vývoji nových strategií frézování a na softwaru, který je potřeba k jejich implementaci“ vysvětluje Mingneau. „V některých našich projektech dosáhli naši pokročilejší studenti značného zrychlení obrábění složitých součástí, kdy potřebná doba klesla ze 30 na 3 minuty.“

Thomas More students used NX software for design and verificatio n of parts to be manufactured combining various additive and subtractive production methods and the use of robotics.

Pokročilé obrábění

Kromě aplikací NX pro CAD a CAM a Simcenter pro různé simulační úkoly používají studenti také software z portfolia společnosti Siemens Teamcenter®, zejména moduly jako připojení dílny, správu nástrojů, integrovaný plánovač procesů nebo knihovnu prostředků. „Teamcenter pro výrobu utváří v našich výrobních laboratořích základnu pro informace“ říká Mingneau. „Díky Teamcenteru mohou naši studenti automaticky spravovat výrobní data s ohledem na budoucnost.“

Přestože výrobní podniky mají zájem o absolventy bakalářského studia na univerzitě Thomase Mora, mnoho studentů pokračuje dále ve studiu. V kampusu De Nayer má univerzita pracoviště pro nové trendy ve výrobě. Pokročilí studenti se zapojí do práce s nejmodernějšími technologiemi, stroji a nástroji, včetně 3D tisku nebo kombinování metod subtraktivní a aditivní výroby.

Studenti univerzity Thomase Mora použili aplikaci NX k návrhu i ověření vyráběných součástí a využili přitom kombinace různých metod aditivní a subtraktivní výroby a robotiky. V několika krocích se jim povedlo kov uzpůsobit tak, aby vypadal jako láhev slavné belgické pivní značky, což je výrobek, kterému každý rozumí. Prvním krokem byla aditivní výroba s navařováním drátu (WAM) za použití robota pro víceosé pokládání materiálů. Láhev byla poté oddělena od nosné podložky pomocí stroje pro elektrojiskrové obrábění (EDM). Po dokončení povrchu součásti na soustruhu se následně láhev dostala do 5osého frézovacího centra, ve kterém byla na zakřivený povrch láhve vyryta značka výrobku.

„Naši studenti použili aplikaci NX CAM ve všech krocích požadovaných pro výrobu kovové láhve a přitom využili kombinace různých metod aditivní i subtraktivní výroby a robotiky“ říká Mingneau. „Díky stálému používání tohoto softwaru mohou spravovat a provádět složité výrobní procesy od začátku až do konce.“

Na čtyřměsíční stáži vytvořila studentka univerzity Thomase Mora Mahé Thielemansová kurz obrábění podle prvků (FBM) pro budoucí studenty. Jedinečná technologie v NX dokáže u široké řady prvků automaticky určit, jaký obráběcí proces se má použít. NX používá k výběru metody obrábění informace PMI připojené k 3D modelu, například tolerance a značky drsnosti. „U součástí s komplikovanými geometriemi dokáže obrábění podle prvků automaticky vygenerovat až 80 procent drah nástrojů“ říká Mingneau. „Uživatelé aplikace NX si značně zkracují čas potřebný pro programování CNC strojů.“ Thielemansová studovala funkce softwaru a specifický jazyk stroje, který NX používá k automatizaci obrábění pomocí rozpoznávání prvků. Výsledek její práce je možné použít jako kurz a implementační pokyny pro společnosti.

Studenti týmu Thomas More Eco Drive používají systémy společnosti Siemens Digital Industries Software k návrhu, simulaci a výrobě velmi úsporných vozidel. Pravidelně se účastní soutěže Shell Eco Marathon v Londýně se 166 týmy z 25 zemí. „Tým Eco Drive se každý rok snaží, aby bylo vozidlo lehčí a úspornější“ říká Mingneau. „Sami navrhují a vyrábějí všechny součásti i komponenty z uhlíkových vláken pomocí aplikace NX.“ Současný model dosahuje úctyhodné spotřeby 0,625 litru na 100 km.

Studenti využívají možností NX k optimalizaci návrhů komponent z hlediska hmotnosti. Pomocí paradigmatu konvergentního modelování v NX optimalizují a připravují komponenty pro aditivní výrobu. „Díky této pokročilé technologii můžeme vytvářet součásti s optimálním poměrem hmotnosti k pevnosti ve velmi krátké době“ říká Mingneau.

Students on the Thomas More Eco Drive Team use Siemens Digital Industries Software systems to design, simulate and build extremely fuel-efficient vehicles to participate in the Shell Eco Marathon in London