DAK/DAP-skolen
Artikkel 3 – Avanserte former med enkle metoder
Etter å ha vist en del helt grunnleggende
teknikker i forrige artikkel, vil vi her vise hvordan mer komplekse
former kan skapes uten vanskeligheter. Mange vil oppleve behovet for
å lage 3D-modeller der enkle ekstruderinger og rotasjoner ikke er hensiktsmessig
eller tilstrekkelig. En rekke metoder er tilgjengelige, som å dra en
lukket profil langs en vilkårlig bane i rommet. Dette kalles sweeping,
og er mye benyttet. I denne artikkelen er hovedsakelig metoden lofting
brukt. Som vi skal se, innebærer det at den solide modellen framkommer
ved å legge godset mellom to eller flere profiler. Her vil vi bruke
en liten propell som illustrerende eksempel.
Man skal ikke la seg skremme av begreper
som dobbeltkrumme flater eller friform. Med moderne systemer er det
ikke noe problem å modellere jevne, fine overflater selv om de skulle
krumme i flere retninger. Det faller helt naturlig uten å ofres en tanke.
Men et viktig prinsipp er fortsatt at vi skal ha full kontroll over
parametrene, eller beskrivelsen, av modellen. Alle mål og andre relasjoner
må kunne endres på vanlig måte. Vi skal ikke tegne en propell for så
å måtte gjøre dobbeltarbeid hvis for eksempel vridningen på bladene
skal forandres.
Profiler
I motsetning til enkle boss eller
kutt, der en skisseprofil er nok, bruker vi her minst to profiler. Typisk
vil profilene for denne typen produkter komme på bakgrunn av strømningsberegninger
kombinert med tidligere erfaring. Prinsippet vil likevel stort sett
være det samme.
Vi skal starte med å konstruere det
ene propellbladet. Vingeformen bestemmes av tre profiler, og alle skal
ligge parallelt bak hverandre. Derfor trengs tre plan for å legge disse
profilene på. Figur 1 viser tre parallelle plan med innbyrdes avstand
15mm. Det ene planet, Front, vil alltid være tilstede som nevnt
i artikkel 2. De to andre er lagt til for anledningen.
Figur
1 : Tre skisseplan
Vi begynner å tegne den innerste
profilen på frontplanet. Her vil vanligvis vridningen være størst for
å kompensere for lavere hastighet. Som vi kan se, består profilen av
to buer som er lagt på skrå. Det er brukt hjelpegeometri i form av brutte
linjer for å gjøre arbeidet enklere. En enkel relasjon er lagt
på for å plassere skissa korrekt; origo ligger midt på den skrå hjelpelinja.
Resten gjøres med dimensjonering.
Figur 2 : Første
vingeprofil
Vi gjør ikke noe mer med denne profilen
i første omgang. Neste kontur skal nå tegnes på det midterste planet.
Denne har samme grunnform som den første, bare med andre dimensjoner.
Figur 3 viser denne profilen. Til slutt lager vi nok en skisse på ytterste
plan. Også der vil to buer utgjøre den lukkede profilen vi trenger.
Eneste forskjell er noe mindre vridning og bredde.
Figur
3 : Andre vingeprofil
Loft nummer en
Nå har tiden kommet for det morsomme,
nemlig å gjøre om fra flate skisser til en volummodell med glatt overflate.
Som nevnt heter funksjonen Loft, og er mye brukt. Det er ingen
begrensning på hvor mange profiler som kan brukes. Vi bare klikker på
hver kontur i riktig rekkefølge, og får se en forhåndsvisning av hvordan
systemet vil knytte dem sammen, se figur 4. I for- og bakkant av vingen
vil det bli avrundede kurver, ikke rette kanter med en knekk på midten.
Figur
4 : Loft
Figur
5 : Resultat av Loft
Selve grunnformen på propellbladet
er nå klar, med krumme flater over og under. Det neste vi ønsker å gjøre
er å avrunde de skarpe kantene noe, og også å avrunde den ytre enden.
Her vil det faktisk være nok å merke av den ene skarpe kanten, som vist
på figur 5. DAK-programmet avrunder da først kanten, som bøyer av og
blir tangent til ytterflata. Som vi nevnte i forrige artikkel er det
enkelt å la systemet avrunde alle tangentielle flater samtidig. Det
vil nå bli tilfelle her. Idet endeflata avrundes blir den tangent til
den andre skarpe kanten, som igjen avrundes. Resultatet kan vi se på
figur 6.
Figur 6 : Avrundet vinge
Loft nummer to
Vi skal nå vise hvordan vingen kan
avsluttes med en jevn overgang til en sirkulært tverrsnitt inne ved
propellbosset. Først kutter vi vekk de innerste fem millimeterne for
å gi plass til denne overgangen. Dette påvirker selvsagt ikke formen
på den gjenværende delen av vingen, fordi vi jobber med et historisk
basert system. Det betyr nettopp at de første operasjonene i modellen
er helt upåvirket av det som skjer senere, men ikke omvendt. Hvis vi
nå hadde endret geometrien på en av de første tre skissene, ville vi
fått en vinge som hadde sett annerledes ut. Avrundingen rundt kanten
måtte da ha tatt hensyn til den nye formen.
Legg merke til at vi kutter med en
rett strek, og ikke trenger å lage noen lukket profil. Vi angir bare
om vi skal kutte til høyre eller venstre, og da skjønner programmet
at vi ønsker å la kuttet gå tvers igjennom.
Figur 7 : Kutt
Rommet mellom origo og vingen, som
nå er 5mm langt, vil vi fylle med materiale av typen Loft. Denne
gangen skal vi bruke to profiler av vidt forskjellig utseende. I frontplanet
skisserer vi en sirkel, mens vi i den andre enden ganske enkelt benytter
den eksisterende flata. Vi trenger ikke å gjøre noe ekstra arbeid når
konturen er klart definert fra før!
Forhåndsvisningen på figur 8 ser
grei ut, men hvis vi bare hadde godtatt den, ville vi ha fått en skarp
kvekk i overgangen mellom vingen og det nye stykket. For å unngå det,
gir vi noen tilleggsopplysninger som vi kan se i figur 9. Dette er innholdet
av ”Advanced”-fliken i dialogboksen. I stedet for å lage et Loft
direkte mellom profilene, tvinger vi fram tangentbetingelser i begge
ender. Vi vil da få et fint parti med jevn overgang til vingen.
Figur
8 : Loft ved enden av vinge
Figur
9 : Endebetingelser for Loft
Figur 10 :
Ferdig vinge
Boss og mønster
Så gjenstår bare sjarmøretappen.
Først lager vi et propellboss som en sylinder med radius 5mm i passe
avstand fra bladet. Deretter bruker vi senteraksen i denne sylinderen
som grunnlag for et mønster. Vi lager en propell med tre blader. Vi
slipper å regne ut vinkler siden vi velger å fordele bladene rundt 360
grader (selv om det ikke ville vært noen uoverkommelig oppgave i dette
tilfellet). Med ett klikk kan vi velge antall blader og få se hvordan
propellen da vil se ut. Hvis nødvendig kan vi selvsagt endre antallet
senere.
Figur 11 :
Sirkulært mønster
Foran på propellbosset vil vi ha
en halvkule. Det kan lages enkelt på mange måter, for eksempel ved å
rotere en kvartsirkel. SolidWorks har en funksjon kalt Dome som
er perfekt for formålet. Den lager en kulekalott med gitt høyde. Velger
vi høyden lik radien på sirkelflata, har vi en halv kule.
Figur 12 :
Kulekalott (dome)
Helt til slutt lager vi avrundinger
inne ved rota på hvert blad. Vi bare velger de tre kantene, og får flotte
avrundinger med jevn radius. Avrundingene slynger seg helt rundt. Et
hull i bakkant, og propellen er ferdig.
Figur 13 :
Propell
Her har vi så vidt skummet overflaten
i forhold til hva som er mulig med et kraftig modelleringsverktøy. Dette
er bare for å gi et inntrykk av hvor enkelt det lar seg gjøre å skape
redigerbare modeller av litt fiffigere objekter. Merk at eksempelmodellen
er helt parametrisert slik at alle dimensjoner for eksempel kan endres
med et klikk.
Neste artikkel:
4. Sammenstillinger
Vidar Kvam
Siv.ing, produktsjef DAK
ProNor AS, tlf 6394 2022