Pole działania wzornictwa: wzornictwo funkcjonuje na trzech głównych polach zawodowych,( które określają jego specjalizacje) i dotyczy:
a) kształtowania wieloaspektowego projektowania produktów wszelkiego rodzaju, uwzględniając konteksty przestrzenne, społeczno-kulturowe i gospodarcze;
b) projektowania w sferze grafiki użytkowej, szczególnie komunikacji i identyfikacji wizualnej; c)projektowania opakowań ich formy, sposobów użytkowania, oddziaływania wizualnego oraz problematyki utylizacyjno-ekologicznej.
Funkcjonowanie wzornictwa w gospodarce:
W warunkach współczesnej gospodarki wolnorynkowej, wzornictwo przemysłowe stanowi uznane i stosowane narzędzie rozwoju przez istotny udział w procesach innowacyjnych. Dotyczy to zwłaszcza wielkiego przemysłu operującego an rynkach międzynarodowych, posiadającego środki i potrzebę prowadzenia działań badawczo-rozwojowych. Działania służące powstaniu nowego produktu począwszy od badania rynku poprzez działania badawczo-projektowe, wdrożeniowo-wytwórcze oraz promocyjno-reklamowe mają zawsze silne powiązania w wzornictwem przemysłowym.
Wprowadzenie kategorii wzornictwa przemysłowego do projektowania produktów w gospodarkach rynkowych Wielkiej Brytanii, Francji, Niemiec, USA i krajów skandynawskich przyniosło i przynosi nadal ewidentne korzyści gospodarcze, do których należą głównie:
· większe dochody ze sprzedaży danego wyrobu lub grupy;
· wzrost poziomu innowacyjności producenta;
· powiększenie rynku, możliwość zajęcia pozycji lidera;
· umocnienie własnej marki;
· podniesienie jakości;
· wzrost konkurencyjności;
· rozwój zakładu oraz możliwości projektowych.
Wzornictwo przyczynia się do wzrostu gospodarczego i bogacenia się tych, którzy biorą czynny udział w procesach rynkowych.
Główny nurt wzornictwa przemysłowego funkcjonuje w liberalnym, globalnym rynku w gospodarce kapitalizmu i turbo kapitalizmu. Ubocznymi skutkami tego systemu gospodarczego są m.in. ogromne dysproporcje w alokacji dóbr, a więc z jednej strony nadmiar i marnotrawstwo, z drugiej strony zubożenie dużych grup społecznych, nadmierny konsumpcjonizm, zagrożenia ekologiczne, dewastacja kulturowa.
Wzornictwo społeczne:
Minimalizację skutków tych niekorzystnych zjawisk zajmuje się wzornictwo społeczne, nie przynoszące bezpośrednich korzyści gospodarczych. Wzornictwo społeczne ogniskuje swoje działania na długofalowych korzyściach społecznych. Ten rodzaj wzornictwa wymaga wsparcia inwestycyjnego ze strony Państwa.
Innowacje we wzornictwie:
Stanowią one jedynie część działań innowacyjnych prowadzonych w przedsiębiorstwach. Wynikają one głównie z pracy działów badawczo-rozwojowych w przedsiębiorstwach.
· innowacje w dziedzinie formy (kształtu, wyglądu) wyrobu. Na tym obszarze rola wzornictwa jest zdecydowanie dominująca.
· innowacje funkcjonalno-użytkowe, wynikające z analiz użytkowo-ergonomicznych oraz obserwacji potrzeb i upodobań użytkowników. Mogą wynikać także z nowych koncepcji użytkowo-eksploatacyjnych, myślenia w kategoriach cyklu życia wyrobu (w tym ekologicznych) oraz społecznych.
· innowacje, których źródłem jest pojawienie się nowych możliwości technicznych, tak w zakresie konstrukcji jak technologii materiałowo-produkcyjnych
· innowacje rynkowe, wynikające z potrzeb rynku określonych poprzez badania rynkowe (występujące w ścisłym powiązaniu z marketingiem i reklamą)
Oprócz działań w zakresie innowacyjności produktów wzornictwo obejmuje również tworzenie wizualnej identyfikacji marek. Firmy działające na rynku w zależności od sytuacji mogą dążyć do zachowania swojego wizerunku lub też jego zmiany w celu komunikacji z odbiorcami jego usług lub produktów.
Zakres wzornictwa:
- Wzornictwo przemysłowe stanowi odrębny od sztuki interdyscyplinarny kierunek działania
- Wzornictwo przemysłowe jest stosunkowo młodym bo około 100-letnim zawodem ściśle związanym z XIX i XX wieczną rewolucją przemysłową
Początki wzornictwa:
Jednym z pierwszych projektantów form przemysłowych był Peter Behrens będący równocześnie architektem i projektantem różnych form grafiki użytkowej takich jak identyfikacja wizualna i reklama. Jego filozofią było maksymalne upięknienie przedmiotu przy pozostawieniu go jak najbardziej funkcjonalnym. Zdobył on głównie uznanie dla niemieckiego producenta urządzeń elektrycznych, zaprojektował całą gamę czajników elektrycznych, aby zwiększyć zapotrzebowanie na prąd w ciągu dnia.
Wzornictwo przemysłowe skupia w jedno takie dziedziny jak:
· plastykę
· zagadnienia odbioru estetycznego
· wiedzę o człowieku, humanistyczną i biologiczną
· technikę, we wszystkich jej aspektach
· ekonomię
Wzornictwo operuje w całym zakresie działalności wytwórczej człowieka, we wszystkich technologiach materiałowych i produkcyjnych, zwłaszcza w przypadku wyrobów seryjnych, ma dużą siłę oddziaływania kulturowego. Wzornictwo należy więc do kultury masowej tak samo jak niektóre wytwory przemysłu kultury – film, muzyka, reklama.
Wzornictwo a działalność badawczo-rozwojowa:
Wzornictwo nierozerwalnie związane jest z działalnością B+R, gdyż korzysta z innowacyjnych rozwiązań technologicznych, ale równocześnie je współtworzy.
PROJEKTOWANIE MASZYN W UJĘCIU MECHATRONICZNYM
Początkowa koncepcja mechatroniki:
· komponenty mechaniczne uzupełnione elektroniką
Celem mechatroniki jako nauki jest poprawienie funkcjonalności systemów technicznych poprzez powiązanie różnych dyscyplin.
Dyscypliny wiedzy wykorzystywane przy projektowaniu maszyn w ujęciu mechatronicznym:
a) Mechanika:
· mechanika techniczna
· budowa maszyn
· TMM
b) Przetwarzanie informacji
· teoria systemów
· przetwarzanie danych procesowych
c) Elektrotechnika
· mikroelektronika
· elektronika siłowa
· metrologia
Na mechatronikę składają się:
- modelowanie
- mechanika
- przetwarzanie informacji
- procesowa technika obliczeniowa
- elektrotechnika
- aktoryka
- sensoryka
Wielkości pomiarowe w układach mechatronicznych:
· Wielkości mechaniczne: droga, prędkość, przyśpieszenie, siła, moment obrotowy, temperatura, ciśnienie
· Wielkości elektryczne: prąd, napięcie, natężenie pola, gęstość strumienia magnetycznego
Do pomiaru tych wielkości potrzebne są systemy pomiarowe odznaczające się przede wszystkim: dużą dynamiką, wysoką rozdzielczością, odpornością na zakłócenia, trwałością, miniaturyzacją.
System mechatroniczny:
· system podstawowy: mechaniczny
· system sensorów: czujników
· system aktuatorów (aktorów): tzn. człony wykonawcze, uruchamiające
· procesory i przetwarzanie danych wejściowych
Sensory dzielimy na:
Sensor – nieelektryczne sygnały wejściowe przetwarzane na elektryczne sygnały wyjściowe.
- proste (przekształtnik i przetwornik)
- zintegrowane (posiadają dodatkowo zabudowane wraz z sensorem moduły, np. wzmacniające sygnał, normujące sygnał wejściowy)
- inteligentne (sensory zintegrowane z dodatkowymi mikrokontrolerami, np. samoczynnie protokołującymi dane pomiarowe, podających informację o osiągnięciu jakiejś wartości granicznej, lub sensory składające się z kilku czujników, np. akcelerometry podające nie tylko wartość przyśpieszenia ale i jego składowe na kierunkach prostopadłych)
Materiały inteligentne stosowane w czujnikach i elementach wykonawczych:
· - Materiały magnetostrykcyjne – charakteryzują się zmianą wymiarów liniowych pod wpływem namagnesowania i odwrotnie. Mogą więc służyć zarówno jako elementy wykonawcze, np. jako zawory hydrauliczne (wtrysk paliwa), głośniki jak również jako czujniki drgań czy czujniki odkształcenia.
· - Materiały piezoelektryczne – to materiały, które przetwarzają energię elektryczną na mechaniczną i odwrotnie. Około 15% wszystkich kryształów to piezoelektryki. Mają one zastosowanie jako czujniki i elementy wykonawcze, głowice drukujące drukarek, zapalniczki, układy zapłonowe, mikrofony, wykrywanie obiektów podwodnych (sonary).
Aktuatory:
W urządzeniu mechatronicznym znajdują się one pomiędzy regulatorem (urządzeniem sterującym) a systemem lub procesem, na który należy wpływać.
Nowe rodzaje członów wykonawczych:
· aktory piezoelektryczne, magnetostrykcyjne, elektroreologiczne, magnetoreologiczne, termobimetaliczne, ze stopów z pamięcią kształtu, z materiałów rozszerzalnych termicznie, elektrochemiczne.
Projektowanie systemów mechatronicznych zaczyna się na ogół od studium systemu czyli od wyboru jednej spośród wielu koncepcji spełniającej zadane kryteria. W trakcie wyboru i realizacji koncepcji istotne są zarówno modele zorientowane na funkcję jak i modele zorientowane na postać konstrukcyjną.
Modele zorientowane na funkcję:
Służą do opisu funkcji systemu mechatronicznego. Ten rodzaj modelowania opiera się na budowie łańcucha powiązanych ze sobą ciał sztywnych, np. za pomocą przegubów z uwzględnieniem działających na niego w czasie sił i momentów. Modele zorientowane na funkcję z dobrym skutkiem odwzorowują rzeczywiste funkcje mechanizmu.
Modele zorientowane na postać konstrukcyjną:
Służą do badania wytrzymałości i tworzenia projektu konstrukcyjnego systemu mechatronicznego. Funkcjonalność odgrywa w tym wypadku drugorzędną rolę. Buduje się je w oparciu o metody elementarne, analityczne lub w oparciu o MES.
Zastosowanie MES:
MES polega w ogólności w przypadku zagadnień statycznych na całkowitej eliminacji równań różniczkowych poprzez zastosowanie funkcji aproksymujących w postaci wielomianów. W przypadku zagadnień dynamicznych zastąpienie układu równań cząstkowych układem równań zwyczajnych łatwo rozwiązywalnym numerycznie, np. Eulera lub Runge-Kutty. Głównym problemem w MES jest takie przeprowadzenie aproksymacji równań cząstkowych, która będzie numerycznie stabilna, czyli żeby błędy w danych wejściowych oraz błędy obliczeń pośrednich nie akumulowały się, powodując że wynik symulacji będzie znacząco różny od rzeczywistego. MES opierając się o ideę dyskretyzacji kontinuum stwarza możliwość badania złożonych zjawisk przy jednocześnie zróżnicowanej dokładności, co znacząco skraca czas obliczeń przy zachowaniu zadowalającej dokładności wyników.
qazsedc