Наука и технология материалов являются важнейшими инструментами при проектировании транспортных средств. Знания о материалах позволяют противодействовать ошибочному представлению о том, что металлы — это материалы прошлого, пластики — материалы настоящего, а керамика — материалы будущего. Понимание поведенческих свойств различных типов материалов формирует основу, с помощью которой можно проводить сравнения. Это позволяет сделать обоснованный выбор при выборе материалов для конкретного инженерного проекта и его реализации.
Дизайнеры всегда экспериментировали с различными материалами и методами их производства, позволяющими создавать улучшенные продукты. Инженеры-конструкторы в этом тоже не являются исключением, хотя современные проблемы проектирования транспортных средств сложнее, чем в прошлом. К счастью, теперь доступен широкий спектр материалов и технологий производства, особенно из композитов.
Проектирование транспортных средств и их компонентов мы подробно рассмотрим в следующих статьях. В этой статье будет кратко рассмотрен процесс проектирования, это поможет понять сложности, связанные с выбором материалов для автомобиля.
Проектирование — это деятельность, которая использует широкий спектр опыта для нахождения наилучшего решения инженерной проблемы в рамках определенных ограничений. В идеале это творческий процесс, а не просто решение проблем, рассматривающий весь процесс создания решения от концепции до оценки, включая такие элементы, как эстетика, эргономика, производство и стоимость.
Процесс проектирование постоянно меняется из-за меняющихся потребностей заказчиков, таких как тенденция к более компактным и легким автомобилям, а также разработки новых вычислительных технологий. Проектирование это интегрированная, многоэтапная работа, которая должна быть достаточно гибкой, допускать внесение изменений в соответствии с конкретными проблемами, возникающими в процессе проектирования. Проектирование обычно начинается с осознания или принятия того факта, что существует проблема, путем подготовки совместно с клиентом проектного задания или анкеты, в которой должна быть указана реальная задача.
Техническое задание не должно быть слишком расплывчатым, так как дизайнер не будет знать с чего начать. С другой стороны, техническое задание не должно быть настолько точным, чтобы у дизайнера не оставалось места для творчества.
Получив техническое задание на разработку новых предложений по продукту, дизайнер должен полностью понять требования заказчика и конструктивные ограничения. Этот анализ приведет к некоторым исследованиям, которые могут включать в себя изучение предыдущих и существующих продуктов, а также дальнейшему обсуждению для составления дополнительного вопросника. Это поможет хорошо понять проблему, и в дальнейшем установить точные ограничения. Такое соглашение создает спецификацию, которая помогает сосредоточиться на ключевых аспектах проблемы, таких как размер, форма, функциональность и внешний вид. К другим факторам относятся материалы, производство, отделка, техническое обслуживание, надежность, стоимость, безопасность и эргономика. Некоторые факторы могут противоречить друг другу, поэтому потребуется найти баланс или компромисс, прежде чем переходить к следующему этапу.
Генерирование идей — это творческая область дизайнерской деятельности. В идеале идеи возникают в результате размышлений, зарисовок для будущего использования, поскольку они автоматически не появляются в процессе обсуждения заказа.
К сожалению, решения проблем инженерного проектирования не могут ждать, пока идеи просто появятся. Над ними необходимо поработать, чтобы найти решения. Здесь используется целый ряд методов, но «мозговой штурм» между группой дизайнеров, как правило, дает синергетический эффект и является наиболее выгодным в инженерном деле и проектировании транспортных средств, когда ограничение по времени является частью технического задания.
Оценка этих идей является критическим этапом, в процессе которого должно появиться предлагаемое решение, соответствующее техническому заданию на проектирование, а также производственным и стоимостным ограничением.
Затем предлагаемое решение или несколько решений должны быть воплощены в жизнь. Обычно они включают в себя изготовление моделей компонентов или изделий с использованием традиционных методов изготовления моделей или быстрого прототипирования. На этом этапе возникает несколько вопросов, касающихся конструкционных материалов. Чтобы можно было выбрать материал с соответствующими свойствами, необходимо знать требования к характеристикам компонентов.
К свойствам, представляющим интерес для автомобилестроения, относятся вес, прочность и широкий спектр физических свойств, таких как коррозионная и термостойкость. При проектировании транспортного средства всегда должны учитываться размеры и форма, эргономика, эстетика и соответствующие стандарты безопасности.
После разработки и усовершенствования предлагаемого решения необходимо спланировать его реализацию. Планирование включает в себя создание презентационных и производственных чертежей, а также технологию реализации. При этом заранее определяются необходимые материалы и специальное оборудование.
Реализация решения является самым интересным, но и трудоемким этапом. Она также может быть самой разочаровывающей, если этап планирования не был выполнен тщательно. Будут изготовлены прототипы и готовые изделия. На этапе тестирования будет показано, насколько хорошо решение работает при различных режимах нагрузки и условиях окружающей среды. В программу тестирования включены эстетические и эргономические факторы. Результаты тестирования могут указывать на дальнейшую переработку, направленную на устранение неисправностей или дальнейшее совершенствование решения.
Наконец, необходимо оценить новый дизайн компонента и его реализацию конструктивно-критическим образом, чтобы ответить на вопрос о том, как будет решаться подобная проблема в будущем.
