3D моделирование и проектирование автомобилей: что это такое, программы для создания модели

Ведущие разработчики в сфере автомобилестроения используют качественные ПО международного стандарта. Это кропотливый труд, в котором принимают участие несколько специалистов, каждый из которых отвечает за свою сферу – внутреннее наполнение, детали, корпус, дизайн. В статье мы расскажем, как создается 3D модель автомобиля и какие программы для проектирования используются.

Этапы моделирования с нуля

При налаженной работе автомобильного концерна весь процесс от идеи и создания макета до полной отработки всех механизмов и снятия с конвейера первой машины проходит около 72 месяцев. Могут быть корректировки, они в основном зависят от того, какие новые технологии разработаны, берется ли за основу прежняя модель, какие производственные мощности предлагает производитель. Рестайлинг, то есть переделка уже имеющегося авто, конечно, проходит в гораздо меньшие сроки – до 1 года.

Предпроектная подготовка, сбор исходных материалов – этап первый

Проходит исследования международного рынка автомобильной отрасли. Анализируется доля заполненности автосалонов этой конкретной марки, спрос потребителя, средняя сумма, которую готов заплатить покупатель, а значит, и класс авто.

Затем создается УТП, то есть уникальное торговое предложение. Это та особенность, которая отличает новинку от аналогов и прочих предложений производителя. Это может быть – повышенная безопасность, легкость управления, комфорт премиального уровня и прочее.

На этой ступени подготовки также проводится оценка следующих решений:

• весовая категория транспортного средства;
• расчет топливного расхода, пути к экономии ресурсов;
• выбор двигателя, мощи новой модели, количество лошадиных сил;
• выбор инвестиций и экономическая сторона вопроса, максимальная себестоимость одной единицы производства;
• договоры с поставщиками на материал, детали, расходные материалы;
• рекламная кампания.

Дизайн корпуса машины на 3D модели – этап второй

Здесь в первую очередь работают дизайнеры, они приготавливают свои эскизы, решения, цветовые исполнения, исследуют отзывы реальных покупателей, определяя из предпочтения по внешнему виду. Затем вступаются инженеры, которые выбранный дизайн адаптируют к реальным возможностям проектирования. Создаются трехмерные модели сборки, происходит работа по подбору материалов, в основном вопрос касается салона – какая ткань будет выбрана для обивки, для сидений, для панели управления, и пр.

На этой стадии по 3Д модели автомобиля оценивается аэродинамика – как воздух будет обтекать машину в момент ее работы, как дополнительные элементы будут способствовать развитию максимальной скорости.

В это время работают рекламщики, они создают первую пробную презентацию товара с указанием его лучших сторон. Если она пройдет провально, то у них еще будет время для переделки некоторых частей.

В этом момент на заводах уже запускается пробная версия – прототип должен быть максимально приближен к реальной конструкции, так как его будут оценивать, экспериментировать на нем.

Инжиниринг при создании 3Д модели автомобиля – этап третий

Эти действия происходят параллельно работе дизайнеров, при этом детали могут меняться незначительно вплоть до выпуска на конвейерную ленту.

Здесь уже решаются проблемы, связанные со внутренним наполнением:

1. передовые новинки в проектировании двигателя, его производство;
2. разработка КПП, выбор между автоматикой и механикой;
3. моделирование электрических схем – «мозги» машины, системы управления;
4. изготовление деталей корпуса и обшивки – металлопрокат необходимой формы и пр.

Вместе с исследованиями, если было создано что-то уникальное, происходит процесс получения патента на изобретение.

Проходят следующие работы:

• Кузов подвергается проверке на ударопрочность, затем подбираются альтернативные решения – как можно уменьшить общую массу авто, сделать металл более долговечным.
• Повторно проверяется аэродинамика и выдвигаются идеи по увеличению этого показателя.
• Вопрос о комплектации новейшими развлекательными системами, а также дополнительными функциями, например, автоматическим парктроником и другими.
• Анализ поведения комплектующих в различных климатических условиях – жара, мороз, повышенная влажность. Если выявлены проблемы, то варианты их разрешения.
• После создания пробного объекта, проводится его краш-тест.
• 3Д модель машины подвергается проверке экономичности бензина или альтернативного топлива.
• Разработка экономического и производственного плана по серийности запуска марки, месту ее сборки, варианты партнеров по продаже.
• Анализ цены, затраченной на все работы, расчет себестоимости.
• Получение сертификатов – на безопасность, категория экологичности и пр.

Производство – этап четвертый

Все производственные мощности перенастраиваются под выпуск новых изделий, закупаются и настраиваются новые станки. Для работы с ЧПУ программируются ПО. Программа от «ЗВСОФТ» ZW3D отлично совместима со станками ЧПУ. В этом софте могут одновременно работать на всех этапах создания 3Д модели авто, при 3D визуализации и моделировании деталей, а также при производстве.

На этой стадии изготавливаются все элементы кузова, внутреннее технологическое оснащение, производится подгонка компонентов и проверка на их совместимость. Когда все отработано, то начинаются работы по подбору рабочей силы, заключаются договоры с поставщиками расходных материалов и с оптовыми покупателями, налаживается запуск серии на постоянный конвейер.

Теперь подробнее поговорим об этапе проектирования дизайна средствами компьютерных технологий. Большинство САПР подходят для автомобилестроения. Используют ZW3D, ZWCAD, FormZ Pro, 3ds Max. Посмотрим пример создания макета в одном из ПО.

Общие принципы 3Д моделирования машины в специализированных программах

Сначала создается несколько чертежей в разных проекциях – сверху и снизу, со всех сторон. Они будут основой для будущего проекта.

Для работы с корпусом используется полигональная сетка. Ей удобно управлять, если понадобится изменить параметры плоскости, сделать скругление или выпуклостьвогнутость (что удобно производить в FormZ Pro), задать желаемые параметры, поработать с фактурой.

Можно работать с одной стороной авто, а затем воспользоваться функцией симметричного отображения или копировать элементы и воспользоваться ими повторно.

Для создания колесных арок нужно ориентироваться на расположение осей колес, их диаметр и расположение. Между двумя этими элементами нужно провести сетку линий, которая заложит основу корпусу. Двигая за точки полигональных прямых, можно аналогичным образом создавать бампер, двери, капот и крышу авто.

Этим же инструментом создаются окна и пластиковые детали, вся машина получает объем.

Работа над осветительными приборами проходит в три этапа в следующей последовательности:

• местонахождение и форма;
• внутреннее содержимое;
• поверхность из стекла.

Колеса в программе для 3D моделирования автомобилей

Диск создается на основе цилиндра, для работы с ним также создается полигональная сетка. Очерчиваются линии спиц, места креплений, внешняя сторона. После того как и шина будет выполнена в объеме, можно заняться деталями, например, системой торможения.

Далее можно перейти ко внутренней обивке, рулю, панели управления, если все это будет видно через стекла. Которые, впрочем, можно оставить матовыми и непрозрачными.

Поверхности A класса

Это такие объекты , которые строятся из сплайнов произвольного порядка с сопряжением кривых и поверхностей (с применением непрерывности G2 и выше) и соответствуют определенным аэродинамическим и,эргономическим требованиям. После создания такие поверхности, как правило, отражают свет, близко расположенные предметы. Ранее создавались только матовые покрытия без бликов, но все изгибы намного реалистичнее и нагляднее смотрятся на глянце. Именно для получения информации о качестве поверхностей подходит инструмент NURBS анализа, который есть в FormZ и ZW3D (версии Standard и Professional). С этой программой для проектирования машин в 3D можно добиться максимальной правдоподобности.

Если моделировать без такой технологии, то не получится сделать эффективный рендеринг, а тем более анимацию с освещением – тени постоянно будут идти неправильной волной. Для сложных деталей и поверхностей это и вовсе невозможно – одна вершина не на своем месте приведет к глобальному смещению общего рисунка.

Вот каких искривлений на корпусе можно добиться, если применять только полигональное моделирование:

Используя технологию NURBS в FormZ и ZW3D можно добиться непрерывного отображения света, которое фактически не преломляется из-за смещенных линий, вершин, петель или узлов.

Дадим вам несколько советов по моделированию авто в программах для 3Д проектирования, в которых есть и возможность разбивки на полигоны, и NURBS.

Расстояние между сегментами ребер

Оно должно быть максимально равномерным – между каждой точкой. Даже если у вас сложная геометрия чертежа, работайте с инструментами кривых линий. Это поможет вам достигнуть минимальных отклонений от непрерывного движения бликов.

Ребра жесткости

В ZW3D и formZ рекомендуется создавать ребра жесткости до их преобразования в поверхности класса А. Для легкого построения ребер в ZW3D имеются специальные инструменты Rib и Rib network, а в formZ Pro для придания сглаживания воспользуйтесь набором инструментов Subdivision Tools.

В formZ воспользуйтесь инструментами N-reconstruct, что позволит редактировать объект не разбивая его на полигоны. Это позволит работать напрямую с поверхностью NURBS как с мешем. При этом доступны инструменты присоединения, совмещения, продления, разбиения, редактирование каждой контрольной точки, вставка узловой точки и т.д.

Подразбиение

Это уже этап, когда вся поверхность отлаживается на предмет правильного и непрерывного отображения. Все элементы и острые углы этой мельчайшей сети нужно вручную двигать и возвращать на место в случае ошибки. Но этого этапа можно избежать, если применить NURBS анализ и рендеринг. Такими функциями обладают ПО от «ЗВСОФТ». Посмотрим подробнее, какие еще возможности дает софт от этого разработчика для автомобилестроения.

Источник http://www.zwsoft.ru/stati/3D-modelirovanie-i-proektirovanie-avtomobilej