1. La importancia de los modelos en el diseño de productos
El diseño de ingeniería es una actividad de pensamiento y "una preconcepción rigurosa de la creatividad de los productos técnicos".
El proceso de diseño es un proceso en el que el objeto de diseño cambia de la incertidumbre a la certeza con las actividades de pensamiento del diseñador.
Por un lado, este proceso significa oportunidades para la innovación tecnológica. El contenido técnico, el rendimiento técnico, el costo de fabricación y los ingresos por marketing de un producto dependen en gran medida del diseño.
Por otro lado, este proceso implica una especie de riesgo: el riesgo de tomar un desvío, el riesgo de ir por el camino equivocado o incluso el riesgo de fracasar. Cuanto mayor sea la complejidad del producto, mayor será el riesgo. Los diseñadores deben considerar este riesgo durante el proceso de diseño y, a menudo, renunciar a la innovación para evitarlo. ¿Cómo podemos aprovechar al máximo las oportunidades de innovación, mejorar la calidad del diseño, reducir los costos de diseño, minimizar los riesgos y aumentar la tasa de éxito a la primera en el desarrollo de productos? Además, la feroz competencia del mercado también requiere que el trabajo de diseño y desarrollo se complete en el menor tiempo posible para mejorar la velocidad de respuesta a la demanda del mercado. Por lo tanto, es necesario estudiar las características y leyes del diseño en ingeniería, una actividad de pensamiento en sí misma, y así nació la metodología del diseño.
Según la perspectiva de la metodología del diseño, las actividades de pensamiento del diseño de ingeniería tienen características tanto internas como externas. El llamado "interno" significa que el pensamiento se lleva a cabo en el cerebro del diseñador. El pensamiento y los métodos de pensamiento de cada uno son diferentes, lo que no puede ser visto por personas externas. La llamada "externalidad" significa que el proceso de pensamiento y los resultados del pensamiento del diseñador deben registrarse y expresarse de una forma determinada y comunicarse con otros (otros diseñadores, fabricantes y usuarios). Este proceso de pensamiento y sus resultados se pueden expresar en forma de lenguaje, pero en el diseño de ingeniería se expresan más a través de modelos. Los esquemas y bocetos son modelos, los dibujos y libros de cálculo son modelos, los modelos de cartón, los modelos de madera y los modelos de arcilla son modelos, los modelos de cálculo por computadora, los modelos CAD y los modelos de elementos finitos son modelos, y los prototipos fabricados también son modelos. Por lo tanto, el "modelo" aquí es amplio e incluye todos los contenidos expresados por las palabras en inglés sketch, draw, model y prototyping. En el proceso de diseño de ingeniería, cuando el objeto de diseño cambia de incertidumbre a certeza, estos modelos desempeñan roles diferentes pero importantes en diferentes etapas, especialmente a medida que aumenta la complejidad del objeto de diseño y apunta a mejorar la eficiencia del diseño. La implementación de ingeniería concurrente para acortar El ciclo de diseño y mejorar la tasa de éxito a la primera tiene requisitos cada vez más urgentes para los modelos en las primeras etapas del proceso de diseño.
Los modelos CAD tridimensionales pueden satisfacer eficazmente esta necesidad. Con un modelo CAD 3D podemos analizar la estructura y el rendimiento, simular el montaje, renderizar la apariencia e incluso operarlo y utilizarlo en un entorno de realidad virtual. El diseño virtual y la fabricación virtual han inyectado nuevos contenidos de investigación en la metodología del diseño.
Sin embargo, la aparición de modelos virtuales en los ordenadores no ha sustituido ni puede sustituir completamente a otros modelos, especialmente a otros modelos con formas tridimensionales, como por ejemplo:
En el diseño de productos, no sólo Se debe examinar el aspecto y los efectos de color del producto, pero también su tacto.
En el diseño de la aviación y las naves espaciales, las pruebas aerodinámicas en "túnel de viento" no se han abandonado debido a la adopción del CAD tridimensional. Del mismo modo, las pruebas de "choque" de seguridad estructural son inevitables en cualquier desarrollo de vehículo nuevo en la industria automotriz.
Aunque existen mapas militares muy detallados, la "mesa de arena" sigue siendo indispensable en el mando de batallas a gran escala.
Todo esto se debe a:
1. Después de todo, el modelo de computadora no puede proporcionar toda la información del producto (como la sensación)
2. El modelo informático solo puede simular condiciones ambientales conocidas;
3. El modelo físico en el espacio tridimensional es más real y táctil que el modelo en la pantalla 2D.
4. También es necesario verificar el modelo del ordenador.
Por lo tanto, mientras investigamos y aplicamos vigorosamente el diseño virtual y la fabricación virtual basados en CAD 3D, también debemos investigar y adoptar activamente tecnología de creación rápida de prototipos que también se produzca y desarrolle en base a CAD 3D.