בשנים האחרונות, עם התקדמות עולם המחשוב, רוב תהליכי היצור הפיתוח נעשים בעזרת מחשבים ומכונות המופעלות באמצעות מחשב. היתרונות ברורים למדי. גם בתחום העיצוב, זה שנים שאין כמעט מעצבים שעדיין עובדים עם שולחן השרטוט המסורתי. השימוש בטכנולוגיות מתקדמות מאפשר למעצב לעבוד במהירות ובנוחות רבה, לעצב מוצר בצורה מדויקת יותר, ולהוציא תחת ידו עיצוב מוצלח יותר. בדף נסקור טכנולוגיות אלו, ואת היתרונות הגלומים בשימוש בהן.

עיצוב ותכנון ממוחשב ותלת מימדי

תהליך העיצוב מתבצע זה שנים תוך שימוש במחשב ותוכנות עיצוב ותכנון תלת ממדיות. בין תוכנות אלו ניתן למנות את ה- Autocad , Raino , SolidWorks , ועוד. בתחילת דרכן תוכנות אלו היו דו-מימדיות, אך התוכנות השתכללו במהרה, ומזה זמן רב שהן תלת ממדיות. השימוש בהן מקל מאוד על עבודת העיצוב והפיתוח, ויש לו יתרונות רבים. הנה דוגמא לכמה יתרונות:

מהירות ביצוע התכנון

עיצוב ותכנון ממוחשב יתבצעו במהירות גדולה בהרבה מאשר בשיטה הישנה של שולחן השרטוט. בנוסף, קל בהרבה לבצע שינויים ותיקונים כאשר עובדים עם תוכנות העיצוב והתכנון החדשות. ניתן לשנות במהירות פרמטרים שונים בעיצוב ולקבל הדמיה מיידית מדויקת של התוצאה.

דיוק

עיצוב ותכנון ממוחשב יבוצעו בדיוק רב בהרבה מאשר שרטוטים ידניים. השרטוטים הממוחשבים מהווים חומר גלם בהמשך התהליך עד ליצור, כך שהדיוק המרבי מושג לאורך כל התהליך.

הוזלת התהליך

שרטוטים ידניים דורשים זמן רב בהרבה מאשר שרטוטים ממוחשבים. השימוש בטכנולוגיות מתקדמות מאפשרות למעצב לבצע עבודה רבה יותר בזמן מועט, ובכך מושג חיסכון ניכר בשעות המעצב, מה שמוביל להוזלת תהליך העיצוב בפרט, ותהליך הפיתוח בכלל.

קבלת נתונים פיזיים בצורה אוטומטית

באמצעות עיצוב ותכנון ממוחשב, נוכל לקבל בצורה אוטומטית נתונים פיזיים של המוצר המיועד, כגון שטחים, נפחים, משקלים, מרכזי כובד ועוד.
שם מה דרוש מידע מסוג זה?

יש חשיבות למידע על משקל החלק תוך כדי תכנון, כאשר יש חשיבות למשקל הכולל של המוצר מבחינת נוחיות המשתמש (משקל טלפון נייד או מושב למטוס) או כאשר עלות החומר היא משמעותית. לדוגמא ניקח תכנון של חלק מזהב. חומר זה יקר כמובן, ולכן יש חשיבות למידע על המשקל. מידע זה יאפשר להעריך את מחיר המוצר, ואף לבצע שינויים על מנת להפחית במשקל החלק ובכך להוזילו. יש מקרים בהם נפח או קיבולת של חלק חשוב עד מאוד (מיכל של נוזלים, תא עם נוזל כימי…), תוך כדי תכנון ניתן לשלוט בפרמטר זה.
לעיתים חשוב שטח הפנים של חלק או מוצר. התוכנה מספקת מידע זה תוך כדי תכנון.
יש מקרים בהם דרוש ניצול אופטימאלי של פח וצריך להוציא כמות מקסימאלית של חלקים ביחידת פח נתונה. אין כמו מחשב כדי לבצע תוכנית חיתוך כזאת בקלות, בדיוק ובמהירות

יכולת עבודה עם מוצר המורכב ממאות או אלפי חלקים שונים

בעבר היה קשה מאוד לבצע שרטוטים מורכבים, והם היו מועדים לטעויות רבות, שנדרש זמן רב לתקנם. כיום, ניתן לבצע עיצוב ותכנון של מוצרים מורכבים ביותר, בקלות יחסית, על ידי השימוש במחשב.
איך זה עובד?

אני מתחיל לתכנן חלקים, תוך כדי, אני יוצר הרכבה שבה אני מכניס את חלקים אחד אחד, ובודק התאמות, אני יכול לתכנן חלקים חדשים נוספים בתוך ההרכבה בהתאמה מדויקת לחלקים צמודים אליו, לבצע חתכים בהרכבה ולוודא התאמות, אפשר להסתיר ולגלות חלקים תוך כדי עבודה וכך להגיע להרכבת מוצר בן אלפי חלקים כולל ברגים ואומים. המחשב יעבוד קשה בשבילי והוא לא יבקש העלאה במשכורת…

בקרה טכנולוגית

התכנון הממוחשב מאפשר לבצע בקרה טכנולוגית לאורך שלבי העיצוב והתכנון, ובכך לגלות בעיות תכנוניות כבר בשלב ההתחלתי, הרבה לפני יצור המודל או החלקים. לדוגמא, ניתן לזהות חוסר התאמה בין החלקים ובכך להימנע משגיאות.
אני למשל, מעצב ומתכנן את המוצרים בתכנון ממוחשב (תיב"ם), ובתוכנות מתקדמות, שבאמצעותם ניתן לתכנן מוצרים מורכבים מאוד (בני אלפי חלקים). אני מיצר כול חלק בנפרד, על גבי המסך. תוך כדי בנית החלק, אני מתבקש על ידי התכנה לתת מידות מדויקות עד לדיוק של אלפיות המילימטר (אם כי ברוב המקרים מסתפקים בעשיריות המילימטר). תוך כדי בניית החלקים ובעיקר בסוף התהליך, אני מבצע על גבי המסך הרכבה כללית של המוצר, בדיוק כמו במציאות, כפי שמרכיבים מוצר אמיתי מחלקים פיזיים אמיתיים, כולל ברגים ואומים.

תוכנות אלו מאפשרות פעולה של חתך בכל מקום ומקום לאורך או לרוחב המוצר המורכב על המסך. כך ניתן לראות ולמדוד מרחקים, חופשים (מרווחים מיותרים) או נגיעות לא רצויות בין חלק לחלק. בצורה זו, ניתן גם לגלות אי התאמה בין חלקים במוצר.
כאשר מתגלה אי התאמה, אני חוזר אחורה בתכנון החלק השגוי ומתקן – מגדיל או מקטין מידה או מידות בחלק, חוזר לחתך בהרכבה הכללית ורואה איך השינוי השפיע בהרכבה, וחוזר על התהליך עד להתאמה מושלמת.
פעולה זו מדמה בעצם הרכבת מוצר אמיתי, ומאפשרת תיקונים בתכנון ועל המסך, עוד לפני שמייצרים חלקים אמיתיים ויקרים. שיטה זו חוסכת זמן ועלויות בעיצוב ופיתוח המוצר.

לדוגמא אביא את השרטוט הבא:

עבודה בגרסאות

כאשר מבצעים עיצוב ותכנון ממוחשב, ומדמים את הרכבת כל חלקי המוצר, אפשר בקליק אחד לקבל על המסך גרסאות שונות של אותו מוצר, בשינוי חלקים מסוימים בו. כך ניתן להתרשם מהגרסה החדשה, וליצור עבורה תיק מוצר נפרד.
כאשר אפשרות ביצוע גרסאות נלקחת בחשבון ע"י המעצב, הוא יעצב ויתכנן מראש חלקים מודולריים. שיטה זו מאפשרת יצירת גרסאות שונות לאותו מוצר, בקלות רבה.

דוגמה : אני מעצב סביבון עם ידית ישרה (גרסה א). כעת אני מעוניין לבחון אפשרות לידית אובאלית (גרסה ב).
אני מביא להרכבה על המסך את שתי הידיות, כל קליק "מקפיא" אחת הידיות, לכל גרסה אני נותן שם, אני בוחן את הגרסאות, ואם המזמין מעוניין בשתי האפשרויות, הוא מקבל אוטומטית שרטוטי הרכבה של שתי הגרסאות בנפרד, כל גרסה ורשימת החלקים שלה.

עבודה בגרסאות

דוגמה נוספת:

חברה מייצרת מכשיר טלפון ומעוניינת לייצר 3 גרסאות שונות של אותו מכשיר, אחד עם לחצנים עגולים השני עם לחצנים מרובעים, השלישי עם לחצנים מלבניים. החלקים המשתנים בין הגרסאות הם הלחצנים והמשטח שממנו הם יוצאים.
מביאים להרכבה הכללית את החלקים של כל הגרסאות ו"מקפיאים" כל פעם, את החלקים המשתנים של הגרסאות הקודמות, לסירוגין. כל קליק מראה גרסה אחרת. בדפי השרטוטים של ההרכבות אפשר לבקש כל גרסה שרוצים ומקבלים אוטומטית את רשימת החלקים קשורים לאותה גרסה המבוקשת.

הדמיה תלת ממדית

השימוש בתוכנות עיצוב ותכנון מתקדמות מאפשר לבצע הדמיה תלת ממדית של המוצר או החלק. ובכך מאפשרת ראייה והבנה ברורה יותר של המוצר, כאשר הוא מוצג בתלת מימד.

היכולת לבצע המחשה תלת ממדית מקלה על הצופה, המזמין או היצרן בהבנת החלק או המוצר. למה?
משום שמוחנו מתקשה לדמיין גוף תלת ממדי כאשר הוא רואה אותו במבט דו ממדי. המחשה זו מביאה בין ביתר להוזלתהצעות המחיר על ידי היצרנים, כאשר הם רואים חלק תלת מימדי על מסך או על גבי השרטוט. החל משלב הסקיצות הראשוניות ובכל שלבי התכנון, ניתן להמחיש ויזואלית של המוצר בתלת מימד ובצבע, באיכות כל כך טובה שנדמה שהמוצר כבר קיים. הדמיה זו יכולה להביא בחשבון מספר רב של נתונים, כולל סוג החומר, צבעו, טקסטורות, השתקפויות, הברקות, ליטושים, צלליות, ועוד. התוכנה מכילה ספרייה עשירה מאוד של חומרים וגימורים. ניתן להציב על גבי המסך רקעים שונים ומשונים מתוך ספריות התוכנה, או ליצור רקע אישי ומיוחד, על ידי צילום דיגיטאלי של רקע במציאות והפיכתו לרקע למוצר שעל המסך. ניתן גם להציב אפקטים של תאורה בכל כמות ובכל זווית אפשרית, כמו באולפן של צלם מקצועי.

למה נחוצה הדמיה זו?
המזמין יכול להתרשם ולראות את המוצר לפני ההחלטה הסופית והיקרה להיכנס לשלב היצור.
אנשי השיווק יכולים לערוך בדיקת שוק, להראות את המוצר, לבצע חקר שוק בפני לקוחות פוטנציאליים, לקבל תגובות שוק ואולי לבקש תיקון או שיפור כגון שינוי צבע ועוד…

הדמיה תלת ממדית של המוצר

לא מזמן, עיצבתי ותכננתי מוצר מתכת שהיה מיועד לעבור ציפוי כימי מיוחד, עם טקסטורה מיוחדת שלא הייתה קיימת עד אז.

מה עשיתי? צילמתי קטע של פח שעבר תהליך כימי זה, והפכתי את הצילום לקובץ בפורמט המתאים לספריית התוכנה. כך, הצלחתי להעניק למוצר המתוכנן גוון וטקסטורה לפי התהליך הכימי המיוחד, והמזמין קיבל המחשה מדויקת של המוצר החדש.

ייצור אב טיפוס

כל מעצב יוכל לספר לכם בנוסטלגיה על שעות העבודה שהקדיש לצורך בניית אבטיפוס מקרטון ביצוע… ואכן, בעבר ביצענו דגמי מוצרים בעבודת יד, בפיסול על כל מני חומרים או דגמים מקרטון, ובשיטות נוספות. מלאכה ידנית זו עשויה להיות נחמדה וכייפית, אך היא עתירת זמן עבודה, והדגם המתקבל אינו ממחיש לעיתים מספיק טוב את המוצר, ומצריך להפעיל לא מעט את הדמיון.

כיום המצב שונה. אמנם יש מקרים בהם יש צורך לבנות מודל בצורה ידנית, אך ברוב המקרים, בניית אבטיפוס שפעם צרכה זמן ניכר, מתבצעת כיום במהירות. איך זה נעשה?

השרטוט הממוחשב של העיצוב מוזן למדפסת תלת ממדית, המוציאה אבטיפוס ללא צורך בבנייה ידנית.
מדפסת תלת ממדית???
בשנים האחרונות, הולכת ומשתכללת טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית. מה זה בעצם?
פיתחו מכונות חכמות מונחות מחשב. כאשר מזינים אותם בקובץ המכיל את החלק המתוכנן במחשב, תוכנת המדפסת החכמה מחלקת את המוצר לשכבות בעובי של מיקרונים, ומדפיסה את השכבות אחת על גבי השנייה, עד לקבלת החלק השלם.

יש היום מגוון מכונות כאלה, עם הבדלים טכנולוגיים ביניהם. חלקן מדפיסות בחומרים על בסיס פולימרים נוזליים שמתקשים תוך כדי תהליך, חלקן מדפיסים בסוג של שעווה שמתקשה תוך כדי תהליך. העיקרון דומה, אך החומרים משתנים ממדפסת למדפסת. השיטות מתפתחות ומשתכללות, והתוצאה היא – קבלת חלקים או מוצר שלם אמיתי מפלסטיק או משעווה. אני מזמין חלקים כאלה, מרכיב אותם יחד ויוצר אבטיפוס של מוצר מורכב. בצורה זו אני יכול לגלות טעויות בהתאמת החלקים, וגם להתרשם איך יראה המוצר הסופי.

ההדפסה בשעווה מיועדת יותר לתחום התכשיטים. "המודל" משעווה, מאפשר לבצע את תהליך בנית תבנית גומי לתכשיט ולהמשיך בתהליך יציקות כסף או זהב המקובלות בתחום מעניין זה.