נושא הבלוג

קצת קשה לדחוס יותר מ- 20 שנות נסיון עם תיב"ם מכני תלת ממדי יחד עם עוד כמה שנות נסיון בהדפסה תלת ממדית לתוך בלוג אחד. אבל, זה כייף לנסות.
הבלוג מיועד למקצוענים ולחובבים ב 3D CAD וב 3D Printing למי שרוצה ללמוד ולהבין יותר על הטכנולוגיה ועל החידושים בתחום. אשמח לתגובות ולשיתוף.

יום שלישי, 16 בפברואר 2010

אני, אופניים ותיב"ם

מכניקה שולטת, דרך הגלגלים.


לא, אני כלל לא מופתע מהחיבה שרוחשים מהנדסי מכונות לאופניים. זה ברור לי לגמרי, הרי האופניים נשארו כמעט לבד כנציג מובחר למכניקה טובה שעדין לא "התקלקלה" על ידי מהנדסי האלקטרוניקה והמחשבים. טוב, זה נכון שבשנים האחרונות יש פתאום התעניינות אלקטרונית בתחום. זה התחיל עם המחשבונים הקטנים לחישוב מהירות, מרחק וכו' , התקדם לאופניים בהינע עזר חשמלי ובשנה שעברה, אבוי לנו,  גם אופניים עם מערכת העברת הילוכים חשמלית. אבל עדין, מסורתית, במאה השנים האחרונות, התחום שייך לנו, אנשי המכניקה.
החיבור שלי לתחום הוא בעיקר לאופני הרים. בשנת 89, רכבתי על ה XR (אופנוע של הונדה, שני גלגלים ומנוע, 112 ק"ג וים של כייף) עם כסף בכיס לשלם ביטוח חובה, בדרך עברתי לרגע בחנות אופניים. מהחנות יצאתי בלי כסף לביטוח אבל עם אופני הרים. האופנוע ואני ניסינו בחודשים הבאים שלא לעלות יותר מידי על כבישים ציבוריים, עד שצברתי שוב את הסכום הגבוה שנדרש לתשלום הביטוח. כסטודנט להנדסה, אופני הסקוט הנפלאות בירוקות ושחור עם מסגרת הפלדה, חלקי האלומניום, ריתוכים, יציקות מוברקות, מנגנוני תמסורת וחלקי CNC בגימור אנודייז, סיפקו לי נופך מעשי ללימודים התאורטיים. כל התאוריה של פיזיקה, חלקי המכונות וחומרים, הכל התגלם באותם 12 קילו נפלאים.....






בתחרות סובב גליל, אחד המרוצים הראשונים שהתחרתי בהם, פגשתי באחד הדוכנים את אריה מיטלמן. אריה, רוכב ומאמן מלא ביוזמה וחזון, הקים אז במו ידיו מגזין לאופניים וקרא לו "אופניים". הצעתי לאריה לתרום כתבה למגזין בנושא חומרים ושיטות חיבור של מסגרות אופניים. להפתעתי הוא הסכים, וזמן קצר לאחר מכן התפרסמה הכתבה. כמה ימים לאחר הפרסום, טלפון מאריה מבשר לי שיש לו אופני הרים עבורי לשבוע כדי שאבחן אותם. באותה ההזדמנות, גם הוכרזתי כבוחן אופני ההרים של המגזין, הבוחן הראשון בישראל! בשש השנים הבאות, בחנתי, צילמתי וכתבתי על אופניי הרים עבור המגזין. באותם השנים היה לי העונג לרכב כמעט על כל זוג אופני הרים שהגיע לארץ, וגם לסקר את המעבר לשיכוך קדמי ולאחר מכן לשיכוך מלא, לעקוב אחר הכניסה של חומרים מתקדמים לשלדות, המעבר מפלדה לאלומיניום והכניסה של טיטניום ושל חומרים מורכבים. זה היה כיף.
בשנת 96, כאשר נכנסתי לעולם התכנון התלת מימדי עם ההשקה של SolidWorks, היה זה רק טבעי לחפש גם את הקשר לעולם של תכנון אופניים. התחלתי לחפש יצרני חלקים ואופניים שמשתמשים בתיב"ם תלת מימדי. מי שהיו ראשונים להשתמש באופני הרים כמקדם מכירות היו קאד קיי, מראשוני תוכנות הסוליד (לא פרמטרי) למחשבי PC, בפוסטר של החברה כיכבו אז אופני שיכוך מלא מהפכנים של חברת קליין.  גרי קליין החל לחקור את השימוש באלומניום לבנית אופניים עוד בשנות ה 70, בהיותו סטודנט ב MIT.  העבודה של קליין ואחרים, הביאה בסופו של דבר למעבר של התעשייה כולה מצינורות פלדה לאלומניום. הכניסה של החומרים החדשים לתחום, בעיקר של אלומיניום וחומרים מרוכבים, הביאה לצורך בכלי תכנון חכמים יותר. בפלדה המסורתית וגם בטיטניום, בגלל תכונות החומר והיחס בין המשקל לחוזק, מבנה מסבך מצינורות עגולים בקוטר לא גדול נותן תוצאות נהדרות. מבנה כזה, קל לתכנן בדו מימד וגם, בדיקת החוזק איננה קשה במיוחד. כדי להתגבר על יחס החוזק למשקל העדיף של פלדות לאופניים ( פלדת כרום מוליבדן בעיקר) עברו באלומיניום לצינורות בקוטר גדול יותר. החתך הגדול יחד עם המשקל הסגולי הנמוך פיצו על החסרונות של צינורות האלומניום ואפשרו בניה של מסגרות קלות יותר. הקוטר הגדול אפשר ולפעמים חייב פרופילים בצורות שונות ומעבר בין חתכים שונים לאורך הצינור. עבור מסגרת המורכבת מצינורות בעלי חתך משתנה, מודל דו מימדי  כבר איננו מספיק כדי למצוא את התכנון האופטימלי ויש צורך במודל CAD תלת מימדי. השימוש באנליזות ממוחשבות אפשר לבסוף למצות הרבה יותר טוב את החומר. מסגרות אלומניום החלו להיות שונות לחלוטין מיצרן ליצרן כאשר כל חברה משתמשת בשיטת עיבוד צורה שונה במקום בצינורות משוכים. בחומרים מרוכבים ,השינוי עם המעבר לתיב"ם תלת מימדי , היה עצום. מגוון המשתנים בבנית המסגרת מחומר מרוכב (שכבות, כיוון סיבים וכו') הצורות השונות ותהליכי הייצור, דרשו מקדמי בטיחות גבוהים בעבודה עם סיבי פחמן מה שביטל את יתרון המשקל של החומר. תכנון תלת מימדי קפדני איפשר לייצר תבניות מדויקות ששיפרו את תהליכי הייצור וגם, להשתמש בכלי אנליזה לשיפור ואופטימיזציה של התכנון וכך להקטנת מקדמי הבטיחות.

חברת מרין היא יצרן אופניים קטן השוכן סמוך למפקדה של יצרן כלי CAD גדול. כאשר אוטודסק עזרו למרין להתמיעה כלי תכנון מתקדמים בחברה, המהלך היה כל כך משמעותי עבורם שבתמורה אוטודסק קיבלה שטח פרסומת על הזרוע האחורית התחתונה של כל אופני מרין.
חברת TREK, אחד מיצרני האופניים המובילים, משתמשת בכלי תיב"ם כדי לתכנן את כל קווי האופניים שלה. דגם ה LeMond Triomphe היה הראשון שתוכנן כולו כמודל וירטואלי תוך שימוש בכלי סולידוורקס בסביבת התכנון, עיצוב, סימולציה ותעוד. אגב, לאחרונה נעלם השם Lemond מדגמי החברה. גרג למונד היה האמריקאי הראשון שזכה במרוץ האופניים הקשה בעולם, הטור דה פראנס. למונד זכה שלוש בפעמים במרוץ אבל מעולם לא הפך לכוכב בסדר גודל של לאנס אמסטרונג. אחרי שאמסטרונג זכה בפעם השביעית ברציפות בטור דה פרנס, השמיץ אותו למונד בתקשורת. ל TREK היה קשה לסבול את הפגיעה בכוכב הגדול שלהם ובתגובה היא הפסיקה את ההתקשרות עם למונד. כיום, הדגם המוביל של החברה הוא המדונה, הדגם עליו רוכב לאנס אמסטרונג. אמסטרונג ידוע בזכות השימוש הרב בטכנולוגיה, הדחיפה שהוא נותן לתעשייה סביבו וההבנה שלו בצורך הנ"ל. אמסטרונג מבלה זמן רב בבדיקות של תנוחות רכיבה וציוד במנהרת רוח. TREK, בנוסף לאנליזות החוזק, מבצעים גם סימולצית זרימה על האופניים כדי להקבל חתימת גרר מינימלית באופני הקרבון.
השימוש בתיב"ם באופני הרים, מתמקד גם בסימולציות דינמיות. תכנון החלק האחורי מספק הרבה מאוד עבודה למהנדסים והרבה שעות תיב"ם מתועלות לבדיקת אלטרנטיבות שונות. שיכוך אחורי באופניים מציב הרבה אתגרים בפני המתכנן. חוץ מהדרישה הידועה של משקל נמוך, יש לפתור עוד בעיות רבות שחלק האחורי שאיננו קשיח מוסיף. למשל, השקיעה של החלק האחורי לצורך שיכוך "גונבת" כוח ופוגעת בביצועים,  שינוי הגאומטריה התמידי מהווה בעיה וכך גם שינוי המתיחות בשרשרת ויש עוד ...  השימוש בכלי תיב"ם מתקדמים הביא את הטכנולוגיה לרמה מאוד גבוהה ואופני ההרים עם שיכוך מלא הפכו להיות הנפוצות ביותר בשטח. 
 אומנם ל Trek  יש היום מוכנים את כל ה templates כדי להתחיל מ Layout דו מימדי בסולדיוורקס אבל, מי שרוצה כניסה מהירה לתחום עם כל הפרמטרים הדו מימדיים זמינים יכול להעזר בBikeCad הנהדרת. התוכנה נותנת את כל הכלים לתכנון דו מימדי של כל סוגי האופניים, כולל תכנון הצביעה והמדבקות! . את התוצאה ניתן ליצא לתוכנה דו מימדית להמשך בניה. באתר ישנה גרסה חינמית שרצה על JAVA. משחק מאוד מהנה גם, אם אינכם מתכננים קרירה בתחום.






גל
________________________________________________