Extracción de Funciones Digitales con PropCad Premium 2018

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Una nueva utilidad automatiza la extracción de características de datos CAD 3D.

Las hélices marinas pueden durar mucho tiempo; no es raro encontrar un barco en su conjunto original de hélices. A veces, estos propulsores incluso sobreviven a las compañías que los produjeron. Por ejemplo, algunos fabricantes de hélices de gran volumen han cerrado permanentemente sus puertas y los patrones, los moldes y los datos de diseño se han dispersado en rincones desconocidos del mundo. Es justo decir que, si bien la industria de fabricación de hélices ha experimentado un crecimiento, también ha experimentado una consolidación.

Hoy en día, muchos propietarios de barcos, operadores y astilleros se enfrentan al desafío de reemplazar las hélices heredadas. La naturaleza compleja de la superficie helicoidal de una hélice puede dificultar mucho esta tarea. De hecho, en muchos casos, la única solución es crear un modelo 3D de la hélice utilizando un dispositivo de escaneo digital. Esto presenta algunos problemas para la fabricación y producción, ya que el escaneo 3D incluye no solo la geometría de la hoja, sino también cualquier daño a la hoja. Es muy difícil identificar el daño en un escaneo láser 3D sin profundizar en la base del diseño.

La nueva utilidad de HydroComp
Para identificar y corregir daños no deseados en un escaneo láser 3D, HydroComp desarrolló una nueva utilidad para que los diseñadores y fabricantes de hélices extrajeran, entendieran y visualizaran los datos de diseño de un archivo CAD 3D. La utilidad Importar archivo CAD en PropCad Premium 2018 reduce drásticamente el tiempo y el esfuerzo necesarios para recrear un diseño de hélice o modelo de producto existente, una tarea crítica para los fabricantes, diseñadores e inspectores de hélices.

Anteriormente, la extracción de datos de diseño de una hélice física o un escaneo 3D de una hélice era un proceso manual y engorroso. Primero, se mediría el diámetro de la hélice. Esto permitió al inspector marcar un radio individual para tomar medidas. Las hélices normalmente se marcaban o escribían a múltiples radios, luego se tomarían varias medidas a lo largo de la línea para registrar el ángulo sobre el cubo, el radio y la caída axial de la superficie de la hélice. Además, el inspector tuvo que tomar una medida del grosor de la cuchilla en cada una de estas ubicaciones. Con estos datos, la hélice podría recrearse y entenderse en términos de sus parámetros. Sin embargo, este proceso tomó varias horas para registrar los puntos y el tiempo adicional para ingresar a una hoja de cálculo para calcular parámetros como el tono y la longitud del acorde.

La nueva utilidad Importar archivo CAD permite a los diseñadores e inspectores de hélices eliminar todo este proceso de diseño manual de las posiciones de medición y el registro de las mediciones. Ya ni siquiera tendrán que ingresarse usando el proceso Importar archivo CAD. Esto reduce el tiempo requerido de varias horas a solo unos minutos para escanear e importar el modelo.

Importando fácilmente datos de escaneo 3D
Hoy en día, es más asequible que nunca obtener un escaneo láser de prácticamente cualquier pieza, incluidas las hélices. Hay varias compañías comerciales que ofrecen el escaneo 3D como un servicio para múltiples industrias. Los escáneres también se han vuelto sorprendentemente asequibles (algunos escáneres de uso general son más económicos que los dispositivos de medición especializados, como los pitchómetros digitales), lo que ha provocado una afluencia de archivos CAD en 3D. De hecho, estos sistemas son tan avanzados que el detalle y la resolución disponibles son impresionantes. Los resultados son tan densos que en estas exploraciones se pueden ver los números de serie, los rasguños en la superficie, incluso las regiones con revestimientos de descamación. Es realmente sorprendente, pero más datos (incluyendo el daño geométrico y las imperfecciones de la superficie) no siempre son útiles cuando se recrea una hélice.

La nueva utilidad Importar archivo de importación de PropCad ayuda a reducir estos datos a un formato manejable y comprensible. Eche un vistazo a un ejemplo para demostrar cómo un escaneo láser de 220MB puede reducirse a los datos de diseño. Primero, iniciamos la utilidad Importar archivo CAD desde PropCad Premium 2018. El usuario selecciona un archivo CAD en formato STL o OBJ. Los modelos CAD requieren que el eje del eje se coloque en el origen, pero hay herramientas en la utilidad para rotar y traducir los datos CAD a la posición adecuada con la ventana de vista previa 3D integrada.

Una vez que el modelo CAD está orientado, el usuario puede especificar qué posiciones radiales (es decir, el 50%, 60%, etc.) se extraen del archivo CAD 3D. Se incluyen varios ajustes preestablecidos para automatizar este proceso, pero el usuario siempre puede agregar y eliminar posiciones según sea necesario. Las posiciones se previsualizan como cortes cilíndricos para que el usuario pueda acercarse lo más cerca posible del cubo o la punta.

Con las posiciones radiales seleccionadas, se pueden calcular las intersecciones 3D. Las matemáticas de PropCad desenvuelven estas secciones cilíndricas 3D para poder cuantificar su posición y orientación. Las formas de la sección 2D resultantes y los parámetros asociados para la longitud de los acordes, el grosor, el tono, la inclinación y el sesgo se calculan a partir de las intersecciones.

Los parámetros de extracción se muestran para que el usuario los revise. Cualquiera de las columnas se puede trazar y verificar visualmente para determinar su suavidad y correlación con los valores esperados. En el ejemplo anterior, se puede ver que esta hélice, que debería tener un paso constante, tiene algo de daño desde el 70% hasta la punta, lo que ha reducido el tono en esta región. El usuario tiene la oportunidad de revisar las distribuciones derivadas dentro de la utilidad.
Una vez que los parámetros y las secciones se han extraído y revisado, el usuario puede enviar los datos a PropCad para su posterior revisión y manipulación.

Dentro de la interfaz principal de PropCad, el usuario puede ajustar los parámetros de los blades y exportar un modelo 3D correcto y realmente suave. En este caso, es muy fácil suavizar la distribución del tono desde el 70% del radio hasta la punta. El usuario puede ingresar el valor deseado en la tabla de Distribución de Blade en la parte inferior para corregir la orientación de la sección. El resultado es una hélice que es fiel al original, pero con superficies significativamente más suaves y sin daños.

HydroComp lanzó esta nueva y poderosa utilidad como parte del conjunto de características de PropCad Premium. La utilidad Importar archivo CAD proporciona una forma valiosa de revertir el proceso de diseño de la hélice, permitiendo la extracción rápida de los datos de diseño de la hélice de las geometrías 3D. www.hydrocompinc.com

El ingeniero senior de proyectos, Adam Kaplan, es el desarrollador líder de PropExpert y PropCad, el tamaño de la hélice de HydroComp y el diseño de la hélice para herramientas. Ha estado con HydroComp durante más de una década y es un orador frecuente en conferencias. Tiene una Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica de la Universidad de New Hampshire y es el presidente de membresía regional de la Sociedad de Arquitectos Navales e Ingenieros Marinos (SNAME) para Nueva Inglaterra.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de noviembre de la revista MarineNews .