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假肢的款式造型设计与产品结构设计 |
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newmaker 来源：德国FORM + Werkzeug杂志 |
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为了获得产品的成功和防止剽窃，需要进行产品的款式造型设计。但是，当款式造型设计与产品结构设计在软件层面上相互配合时会获得什么样的成果呢？特别是这种配合的成果将关系到整个三维产品模块的收益性。一个医疗技术装备生产企业的模具设计表明了可创造出的价值。
假肢和康复是以十分错综复杂的机构为基础的。这些机构要求医疗技术设备的制造厂家自己具有进行创新产品开发的必要经验。
不管怎样，这是人们想要利用假臂来修剪灌木树篱、更换轮胎或者甚至在峭壁地面向上攀登100米等活动的前提。驻地在维也纳的Otto Bock Healthcare Products公司通过设置的障碍来展示其产品实现新动作的可能性或让人可以重新恢复过去健康时的一些动作。
公司的一个特别创新的开发领域是智能假臂和假手，例如，装有电控肘关节的动力胳臂和装有传感器的动作快捷和精确的假手。在Otto Bock公司的机械装置开发部门工作的Andreas Riedmann先生对其意图解释道：憧憬的是，要达到利用日常使用的假肢也能够来进行攀登活动。我们雄心勃勃地选择了这个目标：一种由人的思维控制的假手意味着巨大的进步，并且比常规的假肢有更多的动作可能性。 
这个假臂是利用Catia软件进行设计的
假肢可以针对性地由那些最初负责手臂动作的神经来控制。目标是:病人凭直觉来动作，这种思维的指令可以直接用来移动假肢。
对于假臂的开发，人们完全可以断言，Otto Bock公司将全力以赴把自己塑造成为全世界最好的模仿者。对于开发人员来说，重要的毕竟是尽可能地接近自然模式。对此，公司的许多产品是如此之创新，以致于他们对仿制产品几乎不感兴趣。
对于Otto Bock公司的产品来说，款式造型设计起着很大的作用。因此，几乎公司的每一个驻地都有设计人员或者是同公司外的设计人员进行合作。设计应尽可能地贴近于开发。因此，我们的设计人员与开发人员，生产管理人员和生产部门有着紧密的合作。
产品结构设计和款式造型设计之间缺少合作往往会导致某些技术特征不会被吸取到产品中。或者是因为款式造型设计已经定型，并且产品又即将投放市场，以便在与竞争对手发生竞争之前为客户所接受。或者是在最后几分钟还要进行技术上的改动，这对款式造型会有影响，然而又没有时间对款式造型重新进行优化，例如就出现这样的情况：虽然产品在技术上是处于现代水平，但是在外观上并不使客户满意。因此，产品没有获得成功，并且还不是单纯地承担开发费用和经销费用。
因此重要的是，这种对于产品开发所必要的协调过程可以通过灵活的CAD和款式造型系统进行协助，这类系统持有许多通道，以便让新的成果可以接纳到产品中。
有一种人或许更喜欢从无开始进行二维设计，然后以三维模型作进一步的开发。另一种人则会善于较好的表达他的想法，通过对现有的图纸稍作修改或者从产品数据管理系统中取出过去的三维图样，因为，恰恰在这里逼真的三维几何图样给他提供了问题解决方案的素材。
款式造型的设计人员例如想利用软件来自由和直观地建模，并同时把一个扫描输入的手的草图用来作为三维设计的背景材料。在达索系统（Dassault Systemes）公司管理Catia for Style创制权的Daniel Nick先生介绍了这种Catia V5的使用步骤：用户是否是款式造型的设计人员或是否是产品结构设计人员，这并不重要，他只要通过旋转由扫描输入的并作为JPEG文件格式下载的图，并在一个所要求的图中赋予它一个三维几何图形，他就能够十分简单地来构建几何模型。在整个设计过程中，他可以反复地插入最初的草图，并由此看到非常立体的图，不管他的三维模型随后真的是采纳了像设计人员最初构思中所考虑的那种模型。
设计战略：Catia软件优化假手的造型（上图），用于自由曲面的工具Imagine & Shape改变一个假指的表面造型（下图）。结果：紧接着的样品很快就可制造，新的产品提前上市。
有了CAD工具，就能创造更多价值。从功能和造型两种设计角度同样可以直观地来塑造产品。由此，可以免去数据的交换，因为，两个部分可以毫无问题地通过同一个工具产生数据，并且可以提供共同的产品模型。要是款式造型的设计人员要迅速制造、鉴定和重新改动各种不同的模型，那么在Catia软件内部的Imagine & Shape模块可以为设计人员提供帮助。设计人员可以利用这个模块进行设计。似乎他在手中玩橡皮泥：拉伸、旋转，采摘、压缩、移动。直到设计的对象精确地变成自己所想象的那种造型。人们实际上很随意地来设计任何产品。设计人员可以利用鼠标器抓住某个重新启动点，把平面拉到一个新的位置并定义这个新的造型。
设计甚至要比摆弄橡皮泥更容易，因为，在进行变动时，系统是自动地使轮廓的曲率保持不变，由此得到一个外观很吸引人的轮廓过渡。
这使得Otto Bock公司也相信了这种实用性，所以软件Catia主要是用来进行款式造型设计：Imagine & Shape是制作自由曲面的一种完美工具，Andreas Riedmann先生评价道。此外，我能在极短的时间里运用本身许多功能。这些特别适合用于Imagine & Shape的自由曲面范围。
Andreas Riedmann先生继续解释说，Otto Bock公司即使在将来，还是打算把典型的平面建模和运用Imagine & Shape进行的工作结合在一起，优点是，人们能够自己改动平面，所以不要从另外别的系统中获得平面数据。但是，无论如何，借此也可以继续完成整个机械设计，Andreas Riedmann先生强调说。所以，对于我们来说，Catia连同Imagine & Shape是款式造型设计和技术之间的桥梁。
如果Otto Bock公司的款式造型设计人员已经确定，看上去该是一个多么新颖的假肢或轮椅，产品设计人员继续采用Catia中的平面数据并勾画“内脏”。这个模块可以用来进行强度和热影响的计算机辅助工程分析计算。在表面数据的基础上可以制造假手的塑料件。这是Catia软件的功能—包含有唯一的数据模块，可应用于各种不同的项目，Dassault Systemes公司的产品全生命周期管理（PLM）软件价值的渠道销售经理Hans-Jorg Dony先生着重指出。所以当在产品模型上作改动时，自动地实施诸如技术耦合或模具制造所有后继过程。
这时，如果Otto Bock公司的工具和模具的制造者得到一只手的塑料零件的数据，用这些数据他就可以设计和制造注塑模 。那么，他可以把零件分解成便于进行生产的上模、下模和滑块，并在此基础上来制作他的模具。但是，解决方案是广泛的：Dassault Systemes公司也为工具和模具制造业提供了一个基于集成数据模块的首尾连接的制造过程，Hans-Jorg Dony强调道。这意味着：模具制造者环绕着工具和模具制造，也可以把给他的内部或外部客户提供的工艺技术和服务作为集成的综合软件包的一部分，并由此有能力提升客户的核心竞争力，例如，在下面这些范围：通过集成的虚拟计算和仿真实现适合于生产和节约资源的构件开发（较长的模具使用寿命和轻型结构，较少的样件）；模具设计（已是基于知识和集成化的）；NC加工 ；维护和保养 ；模具装配 ；生产规划；构件、组件和系统的装配仿真。
模具开发可以采用Catia智能软件工具来实现
借助于虚拟的验证，模具制造者可以减少供进行实验的样件。一个涵盖了从计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助工程分析（CAE）/计算机辅助制造（CAM）/数据管理单元（DMU）的整个工艺制造流程，使模具制造者有利于卓有成效地来处理订单。
如果成功地在柔性和标准之间找到与企业相配的均衡，那么就可以节约时间和成本。这使得工具和模具制造者可以通过采用Catia智能软件的基于知识的模具开发来实现。
任何时候，设计和生产的诀窍可以通过文档模板，不需要编程方面的知识就能储存到Catia软件中，因此，对于所有用户来说，可以根据需要来使用支柱、脱模机构、冷却装置和其他一些零部件。
不管怎样，Otto Bock公司的设计部门有明确的优先地位：这种优先地位体现在使用不同CAD系统时的灵活性，同内部和外部设计人员的合作和生产部门和开发部门之间很好的知识交流。
特别是对于设计师Andreas Riedmann先生来说，重要的是，就款式造型设计来说，不会花不必要的时间和金钱去修理产品的几何形状：因此，对于这问题，我相信，我们利用Catia软件是找到了非常好的解决方案。尤其是这涉及到对构件的优化和开发人员采用Imagine & Shape软件可以来修改表面造型。我们可以很快地把最新的样件制造出来，并最终以新颖的产品提早投放到市场上。(end)
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(11/20/2009) |
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