Jotta 3D-mallintamisen hyödyistä saadaan kaikki irti, CAD-ympäristön täytyy kehittyä lisää. Diplomi-insinööri Jukka-Pekka Rapinoja työskentelee Metalliteollisuuden standardisointiyhdistyksessä METSTAssa ja vastaa siellä laajasti erityisesti koneturvallisuudesta ja laitestandardeista sekä teknisen tuotemäärittelyn standardisoinnista. Työ on saanut Rapinojan pohtimaan laajasti myös 3D-mallintamisen roolia metalliteollisuuden kappaleiden suunnitteluprosesseissa.
Asiantuntija-artikkeli
Syyskuu 2022
Jukka-Pekka Rapinoja
Asiantuntija, DI/METSTA
”Tällä hetkellä työn alla on useiden tärkeiden standardien päivittäminen, kuten
ISO GPS-järjestelmään liittyvä ISO 5459, joka käsittelee peruselementtejä. Sitä ollaan päivittämässä mallipohjaisen tuotemäärittelyn suuntaan. Se on tulevaisuutta.”
Rapinoja sanoo, että vaikka CAD-ympäristössä on mahdollista jo suunnitella täydellisiä 3D-malleja, niin yhä lähes kaikkialla valmistavassa teollisuudessa suunnitelmasta tuotetaan myös kaksiulotteinen piirustus.
”Kysymys kuuluu: miksi tuotamme edelleen kaksiulotteisia projektioita, jos meillä kerran on käytettävissämme se 3D-malli? Kaksiulotteisten piirustusten tekemistä on jatkettu laajasti senkin jälkeen, kun 3D-mallit yleistyivät parikymmentä vuotta sitten.”
2D-piirustus vain poikkeustilanteisiin
Mallipohjaisessa tuotemäärittelyssä on kyse 3D-mallintamisen viemisestä luonnolliseen lakipisteeseensä. Rapinoja visioi, että tulevaisuudessa suunniteltavasta kappaleesta tehtäisiin täydellinen 3D-masteri, joka sisältäisi kaiken suunnittelijoiden, tuotannon ja loppukäyttäjien tarvitseman informaation.
”Ideaalitilanne olisi, että 2D-piirustus tehtäisiin vain poikkeustilanteessa. Yhä ollaan tämän kehitysaskeleen ottamisen suhteen odottavalla kannalla. En sitten tiedä, haluavatko ohjelmistofirmat kehittää CAD-järjestelmiään niin, että koko kappaleprosessin vieminen alusta loppuun 3D-mallilla tulisi saavutettavaksi kaikille toimialan yrityksille. ”
Rapinoja sanoo, että todennäköisesti yrityksissä myös epäillään teknologian kypsyyttä tällaiseen loikkaan. Hänen mukaansa kyseessä onkin ihan validi kysymys.
”Toimivan MBD-mallin pitäisi olla koneluettava. Tietoa pitää pystyä lisäämään suoraan 3D-malliin sujuvasti. Lisäksi on kehitettävä sitä, kuinka 3D-mallin tiedonsiirto tapahtuu tuotantoketjussa toimijalta toiselle. Nyt sen voi tehdä esimerkiksi STEP-tiedostolla tai PDF-muodossa. Mutta kehittämisen varaa näissäkin on.”
Rapinoja seuraa Suomen edustajana valmistelevaa taustatyötä eli standardien uudistamista ja muokkaamista ISO:n teknisissä komiteoissa. Standardit mahdollistavat toivottavasti joskus tulevaisuudessa prosessien loikkaamisen puhtaasti 3D-muotoisiksi.
”MBD-merkintätavat määritellään standardissa ISO 16792. Tätä on jo uusittu pariinkin otteeseen sekä paranneltu. Viimeisin painos on vuodelta 2021. Sitten on GPS-toleranssistandardeja, joissa 3D-merkinnät on jo esitelty. Peruselementtistandardia ollaan uusimassa tähän suuntaan.”
3D-malli laadittava kurinalaisesti
Rapinoja sanoo, että on hyvin vaikea arvioida prosenttimäärissä, kuinka moni valmistavan teollisuuden piiriin kuuluva yritys Suomessa on jo siirtynyt kokonaisvaltaisesti mallipohjaiseen tuotemäärittelyyn: varovaisesti arvioiden vasta noin 10-20 prosenttia yrityksistä.
”Kun aihetta käsitelleessä webinaarissa kysyimme yritysten edustajilta, voisivatko he ajatella käyttävänsä MBD:tä, niin 50 % vastasi että ehkä, 22 % vastasi että kyllä.”
Valu-, muovi- ja ohutlevyteollisuudessa käytetään jo osittain tai kokonaan MBD:tä. ”Ja on isoja suomalaisia yrityksiä, jotka pilotoivat tätä.”
Rapinojan mukaan useat valutuote- ja ohutlevyfirmat toimivat jo nykyään niin, että 3D-malli lähetetään yhdessä kaksiulotteisten piirustusten kanssa valmistajalle. Ollaan siis huomaamatta jo melkein sovellettu MBD-tapaa.
”3D-malli on aina laadittava kurinalaisesti. Suunnittelijan on ymmärrettävä tuotteen vaatimustaso ja oikeat toleranssimerkinnät. CAD-ohjelma voisi parhaimmillaan ohjata suunnittelijaa oikeisiin valintoihin.”
Ajoneuvo- ja lentokoneteollisuus edelläkävijöinä
Ajoneuvo- ja lentokoneteollisuudessa mallipohjaisessa tuotemäärittelyssä ollaan edelläkävijöitä. Siellä MBD-tekniikoita on käytetty jo pitkään. Vähitellen MBD leviää teollisuudessa toimialalta toiselle. ”Mutta se vaatii sitä, että on rohkeita edelläkävijöitä”, Rapinoja sanoo.
Hän ei usko, että suunnittelijoille tästä teknologisesta loikasta koituisi mitään haittaa.
”Piirustusten laatiminen on monille muutenkin niin sanotusti pakollinen paha, joten MBD:n avulla suunnittelijoidenkin tarmo ja huomio voitaisiin suunnata itse tuotekehittelyyn.”
”Toteutuessaan tästä voi syntyä yrityksille jonkin verran säästöpotentiaalia suunnittelutyössä, mutta en usko, että MBD vie töitä keneltäkään suunnittelijalta. Sen sijaan hyödyt muualla tuotantoketjussa voivat olla suuria”.
Jos kiinnostuit aiheesta, ota yhteyttä. Mietitään yhdessä miten voisimme parantaa teidän yrityksenne tuottavuutta nykyaikaisilla työkaluilla.
Timo Peura
Vertex-asiantuntija
0400-8600940
timo.peura@vertex.fi
Vertex Systems on suomalainen suunnittelun ja tiedonhallinnan ohjelmistoratkaisujen toimittaja. Vertex-ohjelmistojen avulla nopeutat suunnittelua, vähennät suunnitteluvirheitä ja parannat tuottavuutta. Tutustu Vertex G4 mekaniikkasuunnitteluohjelmistoon.
Lataa uusin e-kirjamme Teollisuus 4.0 tulee – oletko valmis?
Lue lisää
Tekoälyn voima – Miten valmistava teollisuus hyötyy tekoälyn mahdollisuuksista?
Vertex Systems hyödyntää tekoälyä ohjelmistoissaan, tavoitteenaan laajentaa sen käyttöä entisestään mm. suunnittelun automatisoinnissa. Tekoälyavusteinen suunnittelu vähentää virheitä ja nopeuttaa läpimenoaikoja, samalla tulevaisuudessa asiantuntijaosaamisen tarve vähenee.
Tekoälykehitys on täydessä vauhdissa Vertexillä
Vertex käynnisti tekoälykehityksen pari vuotta sitten kahden diplomityön voimin. Ohjelmistosuunnittelija Joonas Hyvärisen diplomityö keskittyi koneoppimiseen, luoden toimivan mallin kappaleiden geometrian tulkintaan ja yhdistämiseen. Hyvärinen uskoo tekoälyn mullistavan lähivuosina CAD-suunnittelun, tehostaen työprosesseja, säästäen aikaa ja parantaen tarkkuutta.
Teollisuus 4.0. tulee – oletko valmis?
Onko yrityksesi kiinni juoksija vai edelläkävijä edetessämme neljännen teollisen vallankumouksen aikaan? Jari Kaivo-ojan mukaan yritysten kannattaisi pysähtyä miettimään tarkasti, ovatko ne varautuneet riittävän hyvin uuteen digitaalisen vallankumouksen aikakauteen.