3D技术造游艇:科学与艺术美妙融合
2014年07月26日 | 作者: 江苏省复合材料学会 | 阅读: 62次
3D概念,在当下颇有些时髦的味道。在影视、艺术、工业制造领域,3D都不失为一个很好的卖点,总能引来万千关注。不过并不为人所熟知的是,3D技术在游艇设计建造中也能够大展身手。应用这一技术,有着诸多优势:降低设计风险、提升产品可靠性和设计质量、提高效率、缩短建造周期、降低生产成本,等等。当然,这只是理想状态。目前在国内游艇业,3D技术可说是仍“藏在深闺”,没有真正施展出自己的魅力。
科学与艺术美妙融合
有人说,与生俱来地,游艇既是奢侈的艺术品,同时又是工业产品。由此也不难理解,游艇具有手工艺术品的共性,同时还是高科技应用的首选产品,可谓科学与艺术的完美结合体。那么,游艇设计及建造技术发展到如今的水平,该如何利用科技进一步提升游艇的艺术价值呢?这个问题的提出值得业内深思,也给计算机3D 乃至4D技术的华丽登场创造了条件。
“不可否认,目前国内的游艇设计建造水平与世界一流游艇生产国还有着很大的差距。”珠海优帝雅游 艇设计公司创始人文志华具体分析了差距所在:国内游艇企业的设计理念落后,在产品开发流程方面有所缺失或者没有成熟的流程环节供参考,缺少游艇架构设计。同时,设计图纸无法达到精准施工的要求,游艇建造以现场工人为主导,这种状况在国内游艇企业或多或少都会存在。此外,建造周期很长,现场随意修改余地很大,客户使用维护不便。
其实,深究起来,导致这些问题的,是一些更深层次的原因——没有系统的设计观,当然也没有精准的系统设计方案。在建造现场对设计进行修正的产品开发流程,使得建造很难取得一个可预期的结果,最终的产品甚至会和原来的初步方案相去甚远。这样建造出来的产品,难以 保证质量,更难以在艺术价值方面满足客户需要。
所幸,我们正处在一个计算机技术日新月异的时代。3D模拟、4D装配技术已经较为成熟,而它们,有望将产品设计与产品之间的距离拉得更近。
3D模拟,是利用一些基本的几何元素,如立方体、球体等,通过一系列几何操作,如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。相较于2D平面图,3D模拟的好处多多。例如,游艇强调造型设计且三维变化比较复杂,在接近空间变化较大的地方存在盲点而难以用2D平面图精确描述,实际建造中的冲突也就接踵而来。对于这样的问题,3D模拟则可以轻松“搞定”。
而4D装配,则是在3D模拟的基础上进行时间纬度的设计,也就是通常所说的装配流程设计。有了4D规划,检修和维修的时间及成本就能够压缩,而改装对游艇造成的损伤也有望避免。
每一艘游艇都是一件艺术品,在它的诞生过程中,设计应当是灵魂。设计师为游艇描绘出蓝图,赋予游艇更高的品质和价值。“随着信息技术的发展以及计算机辅助制造成为产品输出的最主要途径,游艇的艺术属性将得到进一步的提升。”文志华认为。
追随模块化设计理念
3D模拟被引入游艇设计,并不是一个“孤立事件”。它所体现的,是一种系统的设计理念,那就是模块化设计理念。“简单来说,模块化,意味着将整艘游艇零件化,这个零件是一个大零件,由若干小零件组成,是在设计阶段就已经形成的,而不是到了现场才去加工的。”文志华解释说,模块化和汽车制造中的总成概念类似,是一种比较前沿的设计理念,也代表着未来的趋势。
近来在游艇业内的很多场合,文志华都在为模块化设计卖力宣传和推广。在他看来, 由于模块所具有的种种特性,这种设计理念的确有着很多值得称道之处。例如,独立性。在游艇的设计中,内装模块、电气模块、主机传动模块、管路模块和壳体舾 装模块可以并称为游艇的五大系统模块,它们又可以细分为许多小的独立产品模块。单独对模块进行设计、制造、调试、修改和存储是可行的,这也便于不同的专业 化队伍进行制造施工。
再如,互换性。模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化,使得模块间的互换比较容易实现,从而使得模块能够满足更多不同产品的需要。还有,就是通用性。跨系列产品间的模块通用由此更容易实现。值得注意的是,游艇是个性化的产品,每个客户都有着自己个性化的需求,要用模块化的理念去打造这样的产品,需要更丰富、通用性更强的子模块来进行组合。“这就好比字母是有限的,而个性化的语言是无限的.”文志华这样解释道。
当然,设计是一种思想的表达,再好的设计,也需要通过具体方法来实现。模块化的突出优势,就在于能够通过3D软件提前完成零件以及零件的组装,然后通过在电脑中的“拆卸”,把零件独立出来,单个进行加工,组装好之后再往游艇上组装。这样一来,就避免了目前很多零件是现场根据尺寸情况进行制作,而难以保证精准的状况。
不难看出,对模块化设计而言,一个必备条件,就是3D技术的运用。如今,计算机技术的持续进步、软件的不断升级正在让游艇的模块化设计成为可能并且不断走向深入。“模块化是一种系统思维,3D设计是设计方法,两者是相辅相成的。”文志华这样认为。
走出去才见得到春天
在3D技术的应用方面,我国与游艇业发达国家正处在不同的发展阶段。在国外,3D技术已经相当成熟,特别是在汽车和飞机的建造中,而在游艇上的应用也很早。在国内,汽车和机械制造等方面的应用较早,也算得上相对成熟。由于游艇行业起步较晚,大概在七八年前,3D技术才在这一领域得到应用。
不过,此前的应用还局限于游艇设计的某些方面,如游艇的外形设计、内饰设计等。而现在行业内需要站上一个新的起点,那就是在包括所有系统在内的整艘游艇的设计中运用3D技术和设计方法。
尽管国外已经有一些游艇企业开展了这样的实践,但国内企业在这方面还没有真正起步。去年,太阳鸟游艇股份有限公司宣布在国内首创运用3D技术建造游艇,游艇模块研发和制造基地项目落户珠海。看来,太阳鸟有望第一个“吃到螃蟹”。
太阳鸟透露,公司打算在新基地兴建一个国内首创的模块标准化生产车间,通过先进的3D技术,对船首、船尾、船中段等模块进行标准化生产,再将模块进行组装,一艘游艇按标准化方式生产,将比传统生产方式提速近1/3。
有人迈出第一步总归是好事,运用3D技术建造的游艇,也令人满怀期待。不过文志华提醒,国内游艇企业要真正在这个领域有所作为,还需要逾越一些障碍。其中一个,就是得努力掌握3D设计软件。在掌握之后,设计者才能根据自己需要表达的设计意图来选择和利用不同软件。目前,常用的软件包括Autocad UGNX、Solidwork、PRO-E、Catia、Rhino、3dmaxs等。为了用好这些工具,游艇企业有必要着力培养相关人才。
学习软件,还是相对容易的。“会用3D设计软件,并不一定有模块化的概念。”文志华提出,更大的难题,在于游艇企业需要改变当前的思维,转而做产品开发的统领者,理解并引入模块化设计理念。待这种系统设计理念普及开来之时,也就是3D技术在游艇业“大爆发”之时。