Detail předmětu

3D digitální technologie a CAD

FSI-RS1Ak. rok: 2022/2023

Předmět seznamuje studenty s moderními digitálními technologiemi a postupy používanými v procesu vývoje a konstrukce výrobku. Výuka je kromě zaměření na strojírenské CAD systémy unikátně rozšířena také o oblasti rapid prototyping, 3D digitalizace, virtuální realita a reverse engineering. Studenti tak získají komplexní přehled o technologickém portfoliu v návrhové, předvýrobní a výrobní fázi životního cyklu součásti. Výuka je postavena na špičkovém technologickém zázemí fakulty a na praktických úlohách z praxe.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají komplexní přehled o možnostech využití 3D digitálních technologí v procesu vývoje a konstrukce.

Prerekvizity

Základní vědomosti z oblasti konstrukce strojních součástí a uzlů.
Znalost ovládání počítače.
Znalost metody konečných prvků.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení jsou zaměřena na praktické zvládnutí 3D optických digitalizačních metod a pokročilé modelování v CAD softwarech.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet bude udělen v případě, kdy student bude pravidelně docházet do výuky, vypracuje příklad v CAD softwaru a odevzdá semestrální projekt. Výsledná známka ze zkoušky je kombinací hodnocení testu pokrývajícího látku probíranou na přednáškách a semestrálního projektu.
Student odevzdá na konci semestru vypracovaný semestrální projekt: 3D digitální model, report z analýzy deformací.
Vše pouze digitálně.

Učební cíle

Cílem předmětu je teoretické i praktické seznámí studentů s principy počítačové podpory konstruování a virtuálního navrhování. Výuka zahrnuje technologie 3D digitalizace, reversního inženýrství, rapid prototypingu a direct digital manufacturingu.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka ve cvičeních je povinná, kontrolu účasti provádí vyučující. Forma nahrazení výuky zameškané z vážných důvodů a ve zcela výjimečných případech je řešena individuálně s vyučujícím. Tolerují se maximálně 2 omluvené absence bez náhrady.

Základní literatura

MURRAY, J.D; VANRYPER W. Ecyklopedie grafických formátů – druhé vydání. 2. vyd. Brno: Computer Press, 1997. 917 s. ISBN 80-7226-033-2.
GEBHARDT, Andreas, Julia KESSLER a Laura THURN. 3D printing: understanding additive manufacturing. 2nd edition. Munich: Cincinnati: Hanser Publishers ; Hanser Publications, 2019, xvi, 204 stran : ilustrace ; 24 cm. ISBN 978-1-56990-702-3. (EN)
GIBSON, I., D. W. ROSEN a B. STUCKER. Additive Manufacturing Technologies: Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing. Boston, MA: Springer US, 2010. ISBN 9781441911193. (EN)
Kraus, Karl. Photogrammetry, Geometry from Images. Berlin : Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, 10785 Berlin, Germany., 2007. 978-3-11-019007-6.
McMahon, Ch., Browne, J. CAD/CAM – principles, practice and manufacturing management. 2.vyd. Harlow: Pearson Edication Limited. 1998. 643s. ISBN 0-2001-17819-2
Noorani, Rafiq. Rapid Prototyping: Principles and Applications. Hoboken, New Jersey : John Wiley & Sons, 2006. ISBN-13: 978-0471730019.
SALOMON, D. Computer Graphics and Geometric Modeling. Springer, 1999. 833 s. ISBN 0-387-98682-0
Venuvinod, K., P. and Ma, W. RAPID PROTOTYPING: Laser-based and Other Technologies. Norwell : Kluwer Academic Publishers, 2004. p. 389. 1-4020-75 77-4.
Wohlers Report 2012. [PDF] Fort Collins : s.n., 2012. Annual Worldwide Progress Report. ISBN: 0-9754429-8-8.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-IMB-P magisterský navazující

    specializace IME , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    specializace BIO , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program N-MET-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do CAD, historie, rozdělení, pojmy, PLM
2. Reprezentace těles, křivky, plochy
3. Částicové systémy, fraktály, grafické formáty
4. Datové formáty - STEP, X_B, SAT, VRML, STL, X3D, OBJ a další
5. 3D digitalizace (přehled technologií, optické skenery, kontaktní skenery, full body skenery, faciální skenery)
6. Zpracování point cloudu - polygonální data (systém ATOS, reverzní inženýrství, Tebis, Rapidform), voxelová data
7. Kontrola kvality
8. Nekonvenční technologie - 3D tisk plastů
9. Nekonvenční technologie - 3D tisk kovů
10. Topologická optimalizace
11. Zobrazování prostorových dat, kustomizace CAD modelu
12. Algoritmické modelování a generativní design
13. Integrace digitálních modelů s reálným světem, virtuální realita

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D.

Osnova

1. Zadání úlohy k zápočtu, rozdělení do skupin, úvod do problému (společně)
2. Autodesk Inventor – modelování dílů
3. Autodesk Inventor – modelování dílů
4. Autodesk Inventor – modelování sestav
5. Autodesk Inventor – modelování sestav
6. Fotogrammetrické měření (po skupinách v laboratoři) – deformace
7. Fotogrammetrické měření (po skupinách v laboratoři) – deformace
8. 3D digitalizace – geometrie (po skupinách v laboratoři)
9. 3D digitalizace – geometrie (po skupinách v laboratoři)
10. Softwarové zpracování ATOS (společně)
11. Softwarové zpracování Tritop (společně)
12. Samostatné řešení zadaného projektu pod dohledem lektora (společně na učebně)
13. Zápočet a předtermín