3D tehnologije odpirajo nova obzorja v pomorstvu
Sodobne tehnologije vse bolj soustvarjajo učni in raziskovalni prostor, kar upoštevamo tudi na Fakulteti za pomorstvo in promet. Med pomembnejše pridobitve na tem področju štejemo 3D-tiskalnik s skenerjem, ki odpira nove možnosti za razvoj, načrtovanje in preizkušanje rešitev v prometu, pomorskih tehnologijah, ladjedelništvu in podvodnih sistemih. S to opremo lahko ideje o posameznih elementih, ki se uporabljajo v ladjedelništvu, pomorskih tehnologijah in prometnem inženirstvu, bistveno hitreje preidejo iz projektno zastavljene zasnove najprej v digitalni model in nato v fizično obliko.
3D-tiskalnik s skenerjem odpira nove možnosti za razvoj, načrtovanje in preizkušanje rešitev v prometu, pomorskih tehnologijah, ladjedelništvu in podvodnih sistemih.
Od digitalnega modela do fizičnega prototipa
Digitalni modeli niso pomembni le z vidika vizualizacije, temveč predstavljajo ključno osnovo za izvedbo naprednih analiz. Omogočajo na primer preverjanje različnih vidikov delovanja plovila že v virtualnem okolju, še preden pride do izdelave fizičnega prototipa. Pri trdnostnih preverjanjih z metodo končnih elementov lahko ocenimo, kako se konstrukcija odziva na obremenitve, kako se obnašajo uporabljeni materiali ter kje se lahko pojavijo kritične točke, ki vplivajo na varnost ali življenjsko dobo konstrukcije. Računske analize mehanike tekočin omogočajo vpogled v tokovne razmere okoli plovila. Z njimi preučujemo vpliv oblike trupa na upor, nastanek turbulence, pojav kavitacije ter druge hidrodinamične značilnosti, ki pomembno vplivajo na učinkovitost in obratovalne lastnosti plovil. Takšne analize inženirjem pomagajo pri sprejemanju boljših odločitev že v fazi načrtovanja.
V praksi to pomeni, da lahko z uporabo digitalnih modelov bistveno zmanjšamo število potrebnih fizičnih preizkusov in izboljšamo končno zasnovo. Gre za pristope, ki so danes nepogrešljivi pri razvoju vseh vrst plovil, saj prispevajo k večji učinkovitosti, zanesljivosti in varnosti, še posebej v ključni fazi prehoda iz digitalnega modela v dejanski prototip. Pomembno je tudi, da rezultate simulacij vedno ustrezno preverimo in jih po potrebi dopolnimo z izkušnjami iz prakse ali eksperimentalnimi meritvami.
Postopek 3D-skeniranja omogoča generiranje gostih oblakov točk, ki jih je možno z nadaljnjo obdelavo pretvoriti v točkovne mreže ali parametrične CAD modele.
3D skeniranje in študentski razvojni projekti kot most med teorijo in prakso
Pri sodobnih pristopih in razvoju digitalnih modelov predstavlja 3D-skener nepogrešljivo orodje za zajem natančne geometrije obravnavanih predmetov, kot so različna plovila ali njihovi posamezni konstrukcijski elementi. Postopek 3D-skeniranja omogoča generiranje gostih oblakov točk, ki jih je z nadaljnjo obdelavo mogoče pretvoriti v točkovne mreže ali parametrične CAD-modele. Tako pridobljene podatkovne strukture se nato uvozijo v napredna programska okolja za nadaljnjo obdelavo CAD- in CAE-zasnov, kjer poteka njihova obdelava (izboljšave in prilagoditev zahtevam posameznega raziskovalnega ali razvojnega procesa).
V tem kontekstu digitalizacija realnih objektov ne predstavlja zgolj orodja za vizualizacijo, temveč ključno metodološko izhodišče za nadaljnje analize, kot so numerične simulacije, ki vključujejo strukturne in hidrodinamične študije ter optimizacijske postopke. Natančnost zajema geometrije ima odločilno vlogo, saj neposredno vpliva na zanesljivost rezultatov nadaljnjih obdelav. 3D-skenerji namreč omogočajo visoko ločljivost in ponovljivost meritev. Takšen digitalni potek dela prispeva k bistvenemu skrajšanju razvojnih ciklov, izboljšanju sledljivosti sprememb ter zmanjšanju stroškov fizičnega prototipiranja. Poleg tega omogoča učinkovitejšo iteracijo konstrukcijskih rešitev in podporo interdisciplinarnemu sodelovanju v raziskovalno-razvojnih okoljih.
Tovrstne tehnologije na Fakulteti za pomorstvo in promet niso omejene le na laboratorijsko in raziskovalno okolje, temveč imajo pomembno vlogo tudi pri praktičnem delu. Vanj so vključeni tudi študenti, ki so opremo uporabili pri izdelavi različnih modelov in funkcionalnih sestavnih delov v okviru študentskega PUŠ projekta. Študenti z medsebojnim sodelovanjem razvijajo hibridno podvodno plovilo. Projekt je zasnovan ambiciozno in interdisciplinarno, saj povezuje znanja s področij pomorstva, strojništva, elektronike in komunikacijskih tehnologij, pri čemer se pogosto uporablja 3D-tiskalnik. Dostopnost slednjega omogoča hiter in prilagodljiv 3D-tisk sestavnih delov, modeliranih v CAD-okolju. Študenti s prototipi svoje ideje v kratkem času preverijo v praksi, posamezne dele po potrebi izboljšajo ter sproti optimizirajo končno zasnovo. Takšen način dela spodbuja tehnično znanje, ustvarjalnost, inovativnost in sposobnost timskega reševanja konkretnih razvojnih izzivov.
Fakulteta za pomorstvo in promet z novimi investicijami v raziskovalno opremo študentom omogoča stik z naprednimi tehnologijami, ki postajajo standard sodobnega inženirskega dela, hkrati pa ustvarja prostor za nastanek novih idej, raziskovalnih pristopov in prototipov, ki v prepletu znanja, tehnologije in ustvarjalnosti predstavljajo pomemben korak k razvoju prihodnjih pomorskih rešitev. Oprema je uporabna tudi pri znanstvenih in raziskovalnih dejavnostih kot osnova za prijavo novih projektov in objavo znanstvenih del.
Doc. dr. Bojan Beškovnik
Dr. Dejan Žagar
Doc. dr. Aleksander Grm