Як SOLIDWORKS Simulation допомагає створювати інноваційні продукти

Інженерні команди постійно працюють над тим, щоб створювати якісніші продукти швидше та з меншими витратами. Однак виготовлення прототипів потребує коштів, а фізичні випробування — часу. Якщо для перевірки конструкції використовувати виключно фізичні моделі, цикл розробки суттєво сповільнюється. Під час 3DEXPERIENCE World 2026 чотири експерти SOLIDWORKS розповіли, як застосовують сучасні інструменти моделювання та симуляції у своїх інженерних процесах. Віртуальні випробування дають компаніям змогу швидше вдосконалювати конструкції, скорочувати витрати матеріалів і перевіряти міцність виробу ще до виготовлення першої металевої чи пластикової деталі. Представлені приклади охоплюють різні напрями — від гоночних двигунів потужністю 2500 кінських сил до адаптивних гірських велосипедів. Водночас інженерні принципи в кожному з цих проєктів залишаються однаковими.

Розширення можливостей у розробленні гоночних двигунів

Основний напрям діяльності австралійської компанії Gears Mining Australia — проєктування великогабаритного обладнання для гірничодобувної промисловості. Нещодавно компанія також почала працювати над високопродуктивними гоночними двигунами. Головний інженер Ендрю Таксфорд розповів про складнощі роботи на цьому висококонкурентному ринку.

Замовникам потрібна надзвичайно висока потужність, іноді до 2500 кінських сил від одного блока двигуна. Водночас ринок гоночних двигунів дуже чутливий до вартості. Інженерна команда не може дозволити собі виготовляти велику кількість фізичних прототипів. Тому фахівці покладаються на віртуальні моделі, за допомогою яких оцінюють крутильну жорсткість, навантаження внаслідок згоряння палива та загальну деформацію конструкції.

Цифрове тестування болтів кришок корінних підшипників і шатунних болтів дало змогу перейти безпосередньо від автоматизованого проєктування до механічної обробки деталей. Від фізичних випробувань команда повністю відмовилася. Менш ніж за два тижні інженери перевірили понад десять варіантів конструкції двигуна та визначили оптимальну конфігурацію.

Підвищення надійності обладнання для поводження з відходами

Компанія Com-Pak Plus розробляє високоточні сміттєві компактори, пристосовані до складних дорожніх умов Індії. Генеральний директор Четан Лінгараджу розповів про перехід від традиційних двовимірних креслень до сучасного підходу на основі симуляції.

На ранньому етапі розробки компанія зіткнулася з руйнуванням конструкцій під час експлуатації. Рама пресувального механізму зазнавала значних циклічних навантажень: два гідравлічні циліндри створюють тиск до 170 бар. Із часом це призводило до втоми матеріалу та вигинання рами назовні в місцях найбільшої концентрації напружень.

Щоб розв'язати проблему, команда інтегрувала віртуальне тестування напружень у процес розробки нового компактора об'ємом 42 кубічні метри. Перевіряючи критично важливі вузли ще до початку виробництва, інженери точно визначили ділянки рами, які потребували посилення. Завдяки такому підходу компанія скоротила період розробки з двох років до менш ніж трьох місяців. Після виходу оптимізованої конструкції на ринок не було зафіксовано жодного випадку її руйнування.

Надійність адаптивних засобів пересування

Компанія Bowhead Corporation виготовляє адаптивні гірські велосипеди та крісла колісні. Головна місія компанії — зробити активний спосіб життя доступним для кожного. Старший інженер-механік Санкет Патіл наголосив, що надійність продукції має особливе значення для її користувачів.

Якщо звичайний гірський велосипед зламається на маршруті, велосипедист може зійти з нього та повернутися пішки. Якщо ж пошкодиться велосипед Bowhead — користувач буде змушений залишатися на місці, доки не прибуде допомога. Тому необхідно забезпечити міцність усієї конструкції, яка складається з понад 800 окремих компонентів.

Bowhead також активно використовує симуляцію під час лиття пластмас під тиском і лиття алюмінію. Цифровий аналіз процесу заповнення форми пластиком допомагає виявляти потенційні виробничі дефекти ще на ранньому етапі. Отримані результати дають змогу предметно обговорювати конструкцію з постачальниками та впевнено передавати деталі у виробництво. Тепер команда досягає встановлених проєктних показників лише за одну або дві ітерації.

Точність у виробництві спортивного обладнання

Компанія Sparx Hockey розробляє обладнання, яке дає змогу ковзанярам самостійно й точно заточувати ковзани в домашніх умовах. Віцепрезидент з інженерних питань Ден Боде розповів, як його команда покращила технологічність виробництва третього покоління верстата для заточування.

Основним завданням було об'єднати сім окремих компонентів в одну литу алюмінієву деталь та зменшити загальну масу щонайменше на 5%, не втративши точності. Під час швидких віртуальних ітерацій інженери аналізували конструкцію оснащення, товщину стінок і ливарні ухили. Менш ніж за два тижні команда опрацювала близько 25 варіантів конструкції.

Фінальна цифрова модель дала змогу:

• вилучити з конструкції 15 кріпильних елементів;
• зменшити витрати на складання на 39%;
• скоротити масу виробу на 7,5%, перевищивши початкову ціль.

Виготовлений пізніше фізичний алюмінієвий прототип підтвердив: фактична жорсткість конструкції відповідає результатам цифрового моделювання. Надалі команда планує проводити поглиблені кінематичні й теплові дослідження, щоб продовжити вдосконалення верстата.

Бізнес-цінність віртуальних випробувань

Спільною рисою всіх чотирьох прикладів є відчутний практичний ефект від використання симуляції у процесі розробки продуктів. Інженерні команди застосовують її не лише для створення візуальних моделей, а й для розв'язання складних технічних завдань до того, як вони проявляться у фізичному виробі.

Віртуальні випробування допомагають зменшити невизначеність під час проєктування. Інженери можуть визначати місця концентрації напружень, аналізувати динаміку рідин і газів, а також оптимізувати використання матеріалів без витрат на невдалі фізичні прототипи.

Цифрове тестування також допомагає запобігати відмовам обладнання після його виходу на ринок, захищати репутацію бренду та вивільняти час і кошти для наступних інноваційних проєктів.

Матеріал підготовлено за офіційною публікацією в блозі SOLIDWORKS