Počítačom podporované technológie (CAX) v projektovaní UAV

CAE (Computer Aided Engineering) - Ide o komplexnú podporu inžinierskych prác vo vývojovo - návrhových etapách a súbor výpočtových, modelovacích a simulačných prostriedkov. Najčastejšie využívajú metódu konečných prvkov (MKP), z anglického „Finite Elements Method“ (FEM). Typy softvérov: Cosmos, Femap, Ansys, Nastran, LS-Dyna, Hyperworks a iné.

Computer Aided Design (prekladané ako „návrh pomocou počítača“, „počítačom podporovaný návrh“, „automatizované projektovanie“ a pod.), skratka CAD, je počítačom podporovaný návrh súčiastky alebo počítačová podpora tvorby konštrukčnej dokumentácie. Ide o programové vybavenie pre geometrické a matematické modelovanie súčiastok a ich vlastností. Okrem grafických činností CAD systémy umožňujú realizovať aj rôzne inžinierske výpočty a analýzy.

Plánovanie výroby pomocou počítača alebo CAPP (Copmputer Aided Production Planning) je jednou časťou systému počítačom podporovaného inžinierstva, tzv. CAE. Ide o počítačom podporované plánovanie, prípravu dát pre čiastkové činnosti a návody na montáž. CAPP má 4 základné funkcie - zhotovenie pracovných plánov, výber prostriedkov, zhotovenie návodov na montáž, NC programovanie.

Výroba s využitím počítača (CAM - Computer Aided Manufacturing) je súčasť CAE, vyhotovanie objektu pomocou počítačom riadeného obrábacieho stroja.

Kontrola a riadenie kvality (CAQ – Computer Aided Quality) je súčasť CAE, strojová skúška kvality hotového produktu (porovnanie želaných a skutočných rozmerov, analýza rozdielov.

Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing (návrh / výroba za pomoci počítača) je počítačom podporovaný systém s integrovanou podporou návrhu a súčasne aj výroby súčiastky. Postupne s vývojom CAD, CAPP a CAM systémov sa začali vyvíjať systémy, ktoré integrovali reťazec činností „návrh súčiastky - návrh technológie – výroba“ do jedného systému. Systémy CAD/CAM integrujú modelovanie súčiastky a jej konštrukčný návrh, návrh technickej dokumentácie vo forme NC programov a operatívne riadenie výroby do jedného počítačového systému.

Počítačová dynamika tekutín (CFD), z anglického „Computational Fluid Dynamics“ prispieva stále vo väčšom rozsahu k riešeniu problémov prúdenia tekutín a prenosu tepla v praxi. Stala sa dôležitý a efektívny nástroj inovácie produktov. Spája vedecké poznatky fyziky, hlavne mechaniky tekutín a termomechaniky, matematiky, hlavne numerickej matematiky do oblasti, ktorej cieľom je pomocou softvéru a vysoko výkonných počítačov simulovať fyzikálne javy najrôznejšej komplexnosti.

Technológia budúcnosti, s ktorou sa môžeme stretnúť už dnes je 3D tlač. Je to jednoduchý nápad, ktorý vznikol koncom 80. rokov. Je spojený s rozvojom počítačov a CAD modelovaním. Počítače sa však stali dostatočne výkonné až koncom 90. rokov. CAD model sa rozloží na jednotlivé vrstvy, podľa ktorých pracuje hlava zariadenia, ktorá nanáša jednotlivé vrstvy na seba. Tieto vrstvy môžu byť spájané rôznymi spôsobmi. Závisí to od typu materiálu. Rozdelenie je nasledovné:

SLS (Selective Laser Sintering) - laser s veľkým výkonom "skenuje" jednotlivé prierezy modelovanej súčiastky. Pri ohreve modelovacej zmesi dôjde k spájaniu jednotlivých častí. Po ohreve celej plochy a jej premene na kompaktnú vrstvu sa posunie celá súčiastka o vrstvu nižšie a celý proces sa zopakuje znovu.
FDM (Fuse Deposition Modeling) - zariadenie (tryska do ktorej sa odvíja plast alebo kovové vlákno) má niekoľko stupňov voľnosti. V tryske dochádza k nataveniu materiálu a tým sa dá tento materiál nanášať do požadovanej vrstvy. Obyčajne sa na tvorbu modelov používajú nízkotaviteľné materály, ako vosk, ABS, PMMA, PVC a iné.
Stereolitografia - zariadenie "natiera" na seba jednotlivé vrstvy živice, ktorá je "vysušená" pod UV lampou. Používajú sa hlavne polyméry vytvrditeľné UV žiarením.
MJM (Multi Jet Modeling) - hlava zariadenia je tvorená viacerými tryskami, ktoré nanášajú v požadovaných vrstvách na seba roztavený materiál.
LOM™ (Laminated Object Manufacturing) - používa firma Helisys Inc. Zo zlepenej papierovej masy sa vyrezávajú modely.
EBM (Electron Beam Melting) - vysokoenergetický elektrónový lúč skenuje vrstvu prášku čím dochádza k jej lokálnemu nataveniu a kompaktovaniu. Kedže sa jedná o vysokoenergetický lúč, dajú sa s ním spájať kovové prášky. Z hľadiska bezpečnosti sa pri výrobe používa vysoké vákuum. 3D tlač - jedná sa o jednoduché využite už dostupnej technológie tlače pomocou tlačiarenských hláv, len s tým rozdielom, že tlačová hlava nanáša vrstvy materiálu na seba. Bežne používanými tlačiacimi médiami sú sádra a živica (rýchlovytvrditeľná).
Materiál na výrobu 3D modelu s nízkymi teplotami tavenia využívajú technológie (SLS, FTM, MJM), s vysokými teplotami tavenia (EBM) a materiál na výrobu 3D modelu spájaný na základe fyzikálno-chemických vlastností (Sterolitografia, LOM™, 3D tlač).
Z hľadiska materiálov sa na tlač neustále používajú najmä plasty a sádry. Budúcnosť však patrí keramike, kompozitným materiálom a ľahkým kovov. Predtým však bude potrebné vyriešiť ekonomickú výrobu kovových práškov s rozumnou zrnitosťou, bezpečnostné aspekty spojené s jemnými kovovými práškami a mechanické vlastnosti keramiky. Samozrejme, že tieto technológie sú zatiaľ iba doplnkovými k tým dnešným. Používajú sa predovšetkým na tvorbu prototypov.