Nesting jest narzędziem służącym do optymalizacji rozkroju elementów na arkuszu w celu zminimalizowania odpadu. Dzięki temu np. z metra kwadratowego powierzchni uzyskamy nie 10, a 15 elementów. Koszty wytwarzania maleją…
Przy jakiej produkcji wykorzystujemy Nesting? Najczęściej do głowy przychodzi nam wycinanie laserem z arkusza blachy, plazmą lub wodą. Coraz częściej jednak jest on wykorzystywany do rozłożenia elementów na płycie z drewna bądź z tworzywa, i wyfrezowanie odpowiednich kształtów. W każdym przypadku istotą jest zmieszczenie jak największej liczby elementów na arkuszu. W przypadku, gdy nasze części są duże, problem ogranicza się do prostego ułożenia np. 4 płyt. Co jednak, gdy mamy mnóstwo małych elementów o różnorodnych kształtach?
Przenalizujmy proces wypiekania świątecznych pierników. Naszym celem jest optymalne wykorzystanie powierzchni blachy i wypieczenie jak największej liczby pierników w stosunkowo krótkim czasie.
Rys. 1. Przykładowy piernik.
Oczywiście rozkład możemy zrobić ręcznie, układając pierniki w przypadkowych miejscach bądź po kolei jeden obok drugiego. Podobnie sprawa ma się przy arkuszu blachy, gdy mozolnie rozmieszczamy detale w złożeniu SOLIDWORKS, bądź kontury części w pliku DXF. Rozlokowanie jest czasochłonne, jednak nie to jest największą wadą tego rozwiązania. Poniżej widać przykładowe rozłożenie ręczne pierników na blasze – taki rozkrój pierwszy przychodzi nam do głowy, gdy chcemy sami układać elementy. Zaczynamy z jednego narożnika i po kolei układamy pierniczki. Zmieściliśmy tutaj 13 wystąpień a wykorzystanie powierzchni (obliczone na podstawie operacji SW) wynosi 33.4%.
Rys. 2. Rozłożenie ręczne.
A jak wyglądałaby sprawa z użyciem Nestingu? Można pomyśleć, że różnica jest pewnie nie duża. Wydaje się, że wiele więcej pierników tu nie upchniemy, bo niby gdzie? Programy do optymalizacji rozkroju używają jednak zaawansowanych algorytmów rekurencyjnych, sprawdzających wykorzystanie arkusza. Najlepiej zintegrowanym i dedykowanym do SOLIDWORKS programem tego typu jest NestingWorks. Wczytuje on części i złożenia SOLIDWORKS lub folder (zbiorczo) a następnie rozkłada je na wybranym arkuszu. Dodatkowymi funkcjami jest rozwijanie blach czy obsługa brył importowanych. Końcowym efektem jest złożenie SW lub plik DXF. Sprawdźmy więc, co by było, gdybyśmy do rozkładania naszych pierników użyli NestingWorks. Oczywiście stworzyliśmy w SOLIDWORKS model piernika i na nim użyliśmy programu (obrys to zarys naszej blachy).
Rys. 3. Efekt pracy NESTINGWorks.
W powyższym przykładzie, odczytując z podsumowania, udało się zmieścić 24 pierniczki, a wykorzystanie powierzchni to 61,7%. W obydwu przypadkach odległości między elementami są takie same. Proszę zwrócić uwagę, że udało się zmieścić prawie dwa razy więcej wypieków! Wykorzystanie blachy wzrosło o prawie 30%. W przypadku wycinania na laserze bądź frezarce CNC, można więc przyjąć, że biorąc pod uwagę sam materiał (bez jego ponownego wykorzystania) koszt produkcji spada niemal o połowę. Jak udało się to uzyskać? Otóż, program sprawdza różne położenia i obroty naszych elementów i wybiera najbardziej optymalne wykorzystanie powierzchni. Widzimy więc ewidentną oszczędność na materiale, jego bardziej optymalne wykorzystanie. W naszym przypadku z kolei, na jednej blasze możemy zmieścić prawie dwa razy więcej pierników i piec dwa razy szybciej.
Tabela 1. Porównanie liczby rozmieszczonych pierników oraz wykorzystania powierzchni blachy
| Liczba zmieszczonych pierników | Wykorzystanie powierzchni | |
| Rozłożenie ręczne | 13 | 33,4% |
| NestingWorks | 24 | 61,7% |
Jak działa NESTINGWorks
Jest to dodatek do SOLIDWORKS, otwierający się w jego oknie. Korzysta bezpośrednio z jego plików, części lub całych złożeń. Rozkładane mogą być jednocześnie różne części, przez co program może nam zoptymalizować rozkrój przez połączenie na jednym arkuszu różnych detali, by nasze statystyki wykorzystania powierzchni były większe. W przypadku, gdy rozkładamy kilka części jednocześnie, to jeśli jest taka możliwość, program umieści elementy „jeden w drugim” w pustej przestrzeni wewnątrz elementu. Gdy elementy mają różne grubości, materiały itd. to program porozdziela je na odpowiednie arkusze. Jest możliwość ustawienia odległości między elementami, ich kierunkowości i liczby, rozmiarów arkusza (również wczytania arkusza z DXF) i jego właściwości.
Rys. 4. Rozłożone wiele elementów wraz z opcją „część w części”.
Wynikiem naszego Nestingu jest stworzenie pliku DXF z rozkrojem. Plik taki może być umieszczony w niektórych maszynach i względem niego poprowadzone będzie narzędzie. Możliwe jest również tworzenie plików resztek według wybranych przez nas właściwości. W przypadku, gdy nasza maszyna wczytuje G kod, możemy wygenerować złożenie SOLIDWORKS naszego Nestingu. Obróbkę złożeń wykonamy w SOLIDWORKS CAM Professional. Mamy w nim bardzo wiele możliwości poprowadzenia naszego narzędzia. Same detale dodawane są automatycznie, tak samo ścieżki. Możemy korzystać z pełnej palety możliwości SW CAM Professional, w której znajduje się również wycinanie po konturze. Znajduje ono zastosowanie nie tylko dla ploterów czy innych maszyn 3 osiowych, ale także dla wycinania laserem czy plazmą. Jednocześnie, do końca roku w ramach promocji jest możliwość zakupu SOLIDWORKS CAM Professional wraz NestingWorks gratis! Dzięki temu, uzyskujemy zintegrowany system CAD/CAM umożliwiający frezowanie i toczenie wraz z narzędziem do optymalizacji rozkładania elementów.
Rys. 5. Interfejs NESTINGWorks.
Program kupujemy nie tylko dla wygody, ale przede wszystkim, by zaoszczędzić czas i pieniądze. Nesting ma się bardzo szybko zwrócić. W zaprezentowanym przykładzie pokazaliśmy jak zmieścić na blasze dwa razy więcej elementów lub z tej samej ilości ciasta wyciąć ich dwa razy więcej. W przypadku przedsiębiorstwa jest to duża oszczędność na materiale. A jeśli Nesting jest dodawany za darmo, to jest to czysty zysk dla firmy.
