Wie funktioniert das CAD-Programm? Die Abkürzung “computer-aided design and drafting” (CADD) ist eine andere Bezeichnung für “computer-aided design” (CAD). Bei der computergestützten Konstruktion wird Software verwendet, die auf Computern läuft, um den Konstruktionsprozess zu unterstützen. Software für computergestütztes Design (CAD) ist in der Technik- und Designbranche weit verbreitet. Mit computergestützter Konstruktionssoftware (CAD) können sowohl zweidimensionale (2-D) Zeichnungen als auch dreidimensionale (3-D) Modelle erstellt werden.
Mit computergestützter 3D-Konstruktionssoftware, mit der sich Entwürfe leicht austauschen, simulieren, überprüfen und aktualisieren lassen, können Sie schnell neue, einzigartige Produkte auf den Markt bringen.
Die traditionelle Methode des “Bleistifts auf Papier”, die auch als manuelles Zeichnen bezeichnet wird, ist in den letzten Jahren weitgehend durch CAD-Software ersetzt worden. In der Vergangenheit waren die Konstrukteure auf Werkzeuge wie T-Quadrate und Winkelmesser angewiesen.
PRONTO, das erste kommerzielle Programmiersystem für die numerische Wertsteuerung, wurde 1957 von Dr. Patrick J. Hanratty entwickelt. Dieses System gilt als Katalysator für die Entwicklung des computergestützten Designs (CAD). Ivan Sutherland, der am Lincoln Laboratory des Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeitete, entwickelte SKETCHPAD im Jahr 1960. Dieses Programm demonstrierte die praktische Anwendung und die Grundlagen des computergestützten technischen Zeichnens.
Als CAD erfunden wurde, waren die Maschinen so teuer, dass die Nutzung als Geschäftsoption nicht in Frage kam.
Mit dem Aufkommen von Mikroprozessoren und Minicomputern in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts und der anschließenden Steigerung der Rechenleistung, insbesondere nach dem Aufkommen des Cloud Computing, können Ingenieure nun CAD-Dateien verwenden, die die Abmessungen und Eigenschaften des Objekts korrekt wiedergeben. Ermöglicht wird dies durch die Einführung des Cloud Computing.
Wie funktioniert das CAD-Programm?
Damit ein CAD-System auf Ihrem Computer ordnungsgemäß funktioniert, müssen Sie das beste CAD-Softwareprogramm und in einigen Fällen eine Grafikkarte in Ihrem Computer installiert haben.
Der Grafikkern eines 3D-CAD-Programms ist das Herzstück der Anwendung. Die grafische Benutzeroberfläche, manchmal auch GUI genannt, ist eine wichtige Komponente der 3D-CAD-Software. Die CAD-Geometrie wird über die grafische Benutzeroberfläche angezeigt, die auch Eingaben des Benutzers entgegennimmt. Computergestütztes Design, manchmal auch als CAD bezeichnet, bezieht sich auf die Erstellung von Computermodellen, die geometrisch begrenzt sind.
Auf dem Computerbildschirm zeigen diese Modelle häufig eine 3-D-Darstellung entweder einer einzelnen Komponente oder des gesamten Systems. Die Tatsache, dass Entwickler das Modell durch Anpassung der entsprechenden Parameter anpassen können, macht das Leben von Designern und Ingenieuren viel einfacher.
Dies deutet darauf hin, dass die Eigenschaften und Assoziationen, die in Geometrie, Form und Größe einfließen, verändert werden können. Nehmen wir an, Sie arbeiten mit der geometrischen Volumenmodellierung, bei der Sie dem Material den Vorrang geben müssen. In diesem Fall reagiert die Geometrie auf Kräfte wie in der realen Welt.
Die am häufigsten verwendeten Eingabegeräte sind die Maus und die Tastatur, aber auch Digitizer und Trackballs werden selten eingesetzt.
Die grafische Benutzeroberfläche (GUI) überträgt Daten in einem für den Grafikkern geeigneten Format von den Eingabegeräten. Der Grafikkern generiert die geometrischen Objekte und befiehlt der Grafikkarte, sie auf der grafischen Benutzeroberfläche (GUI) anzuzeigen.
Mit der besten CAD-Software können Designer ihre Projekte digital konzipieren und entwerfen, sie dann ausdrucken und für spätere Änderungen digital speichern.
Das CAD-Programm für die mechanische Konstruktion verwendet entweder variable Grafiken oder unter bestimmten Umständen Rastergrafiken, um die Objekte der konventionellen Zeichnung darzustellen und das allgemeine Aussehen der geplanten Produkte zu demonstrieren. Es geht jedoch um mehr als das Ausfüllen von Formularen.
Materialien, Methoden, Maße und Toleranzen müssen in der CAD-Ausgabe nach anwendungsspezifischen Regeln ausgedrückt werden, genau wie in handgezeichneten technischen Zeichnungen. Außerdem berücksichtigt das Programm die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Materialien und Akteuren, wenn die Subunternehmer weitere Einzelheiten zu den Bildern hinzufügen.
Arten von CAD
Es gibt zwei Hauptkategorien von CAD: 2D und 3D. Man kann sie jedoch wie folgt weiter unterteilen:
2D-CAD
Anfang der 1970er Jahre wurde das erste computergestützte Konstruktionsprogramm (CAD) entwickelt. Große Unternehmen aus der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen technischen Branchen schufen damals eigene Tools zur Automatisierung von Routineabläufen beim Zeichnen. Linien, Rechtecke, Kreise und geometrische Grundformen werden im 2D-CAD verwendet, um flache Zeichnungen zu erstellen.
Die meisten Menschen beginnen ihre Erfahrung mit computergestütztem Design (CAD) mit dieser Version. Ein weiteres Merkmal von 2D-CAD-Software ist die Möglichkeit, Zeichnungen mit Text, Leitern, Abmessungen und Tabellen zu versehen.
Verschiedene architektonische Aufgaben, von der Konzeptualisierung bis zur Baudokumentation, können mit 2D-CAD-Software erledigt werden. Sie zeigen auch, worauf bei der Montage zu achten ist und wie die einzelnen Teile zusammenpassen.
Die grundlegendsten 2D-CAD-Programme verfügen über folgende Funktionen: eine Bibliothek mit geometrischen Bildern, die Möglichkeit, Bezier-Kurven, Splines und Polylinien zu konstruieren, die Möglichkeit, Schraffurmuster zu definieren, und die Fähigkeit, eine Stückliste zu erstellen. Einige beliebte 2D-CAD-Programme sind CADkey, AutoCAD, CATIA v4 und Medusa.
2.5D CAD
CAD, das zwischen der 2D- und 3D-Ebene liegt, wird als 2,5-D-CAD bezeichnet. Diese Art von CAD erzeugt prismatische Modelle, die die Tiefe der Objekte genau darstellen. Wie im 2D-CAD sind die Bausteine dieser Produkte einfache geometrische Formen. Wenn die Oberfläche als 2,5D angegeben ist, gibt es keine überhängenden Abschnitte, obwohl das Objekt 3D ist. In der Regel zeigt eine Konturenkarte die Höhe des Objekts an jedem Ort. Es gibt in der Tat Z-Ebenen. Sie sitzen jedoch getrennt auf ihren Flugzeugen.
3D-CAD
3D-CAD-Software gibt es in einer Vielzahl von Formen und Funktionen. Aufgrund der Fortschritte bei der Rechenleistung von Computern und der grafischen Darstellung hat die Verwendung von 3D-CAD als Konstruktionswerkzeug sprunghaft zugenommen.
Dreidimensionale computergestützte Konstruktionssoftware (CAD) gibt es in verschiedenen Varianten, die jeweils für bestimmte Aufgaben oder Präzisionsgrade optimiert sind. In den meisten Fällen erzeugt 3D-CAD-Software eine äußerst genaue Darstellung von Designobjekten, so dass Ingenieure und Designer Probleme erkennen und beheben können, bevor sie in die Produktion gehen. Viele 3D-CAD-Produkte sind als SaaS verfügbar, darunter VX CAD, Inventor von Autodesk und CATIA V5.
Es können drei verschiedene Arten von CAD unterschieden werden.
Modellierung von Oberflächen: Im Gegensatz zu Wireframes werden diese Modelle durch das Zusammenfügen von 3D-Objekten erstellt. Die Modelle für die äußere Schicht sind einigermaßen genau, wenn man bedenkt, dass der Hintergrund verborgen ist. Oberflächenmodellierungssoftware muss trotz der Komplexität dieser Aufgabe häufig einen Operationsbaum für die Modifizierung des Modells bereitstellen. Im Gegensatz dazu können Sie mit einer Volumenmodellierungssoftware zu jedem vorherigen Schritt zurückgehen und ihn ändern, ohne das Modell von Grund auf neu zu beginnen.
Entwerfen mit einem Drahtgitter: Durch Linien und Kurven entstehen Modelle, die an Skelette erinnern. Bei einem Drahtgittermodell ist alles im Hintergrund sichtbar, daher der Name. Früher waren sie beliebter, aber heute werden sie gemieden. Bei diesen Repliken handelt es sich um Wireframes, die wie die exklusiven Produkte aussehen sollen, die sie darstellen.
Wenn Sie ein Volumenmodellierungsprogramm verwenden, ist es oft möglich, die Objektmaße automatisch zu bestimmen. Dazu gibt es verschiedene Ansichten. Wie beim 2D-CAD wird auch beim konstruktiven Solid Geometry CAD ein Gegenstand aus bereits vorhandenen festen geometrischen Objekten aufgebaut. Einmal erstellte CAD-Programme sind jedoch relativ leicht zu ändern.
Top-Anwendungen von CAD
CAD ist in vielen Bereichen nützlich, da es numerische Daten im Entwurfsprozess modellieren und simulieren kann. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:
3D-Druck
Mit einer Technik, die als “dreidimensionales Drucken” bekannt ist, ist es möglich, ein digitales Modell in ein physisches Objekt mit drei Dimensionen zu übersetzen, das in der realen Welt existiert. Sie wird mit einem additiven Verfahren durchgeführt, bei dem mehrere Materialschichten, häufig Thermoplaste, aufgebaut werden, um den Prozess abzuschließen. Jede sorgfältig gewürfelte Schicht stellt einen horizontalen Querschnitt des betreffenden Gesamtobjekts dar.
Für jedes Objekt muss zunächst eine CAD-Datei erstellt werden, entweder mit einem 3D-Modellierungswerkzeug oder mit Reverse Engineering. CAD wird heute in praktisch allen Industriezweigen für verschiedene Aufgaben eingesetzt, darunter die Erstellung und Vorbereitung von Zeichnungen für die additive Fertigung (auch bekannt als 3D-Druck) und das Ergebnis von Darstellungen für Produkte, die noch in der Entwicklung sind.
Zahnmedizinische Industrie
Das CAD-Programm ist derzeit eine der hilfreichsten Technologien, die bei der Konstruktion und Herstellung von Teilen für die Zahnbehandlung helfen können. Das liegt daran, dass die CAD-Technologie 3D-Modelle von Zahnelementen simulieren kann. Diese digitale Technologie wird fast nur in der restaurativen Zahnmedizin eingesetzt, da sie ein dreidimensionales Modell der oralen Strukturen des Patienten bietet. Aufgrund dieser Fähigkeit wird sie fast ausschließlich verwendet.
Ob Prothesen, Veneers oder Kronen für Zahnimplantate – die Software kann Teile mit höchstmöglicher Präzision herstellen. Der Eingriff kann mit dem CAD-Programm geplant werden, und die individualisierten Teile können hergestellt werden, ohne dass die Mundformen entfernt werden müssen. Das spart Zeit und sorgt dafür, dass die Patienten keine Beschwerden haben.
Kartierung
Die Menschen haben zweifellos den Eindruck, dass sie nie wieder eine Karte auf Papier benötigen werden, weil es so viele Karten-Apps zum Herunterladen auf Smartphones gibt. Hilfreiche Karten werden bei der Navigation durch neues Terrain wertlos, da sich Personen mit benutzerdefinierten Karten in Gebieten mit schlechtem oder gar keinem Mobilfunkempfang seltener verirren.
Wenn Nutzer in den Urlaub fahren, sei es in die Berge oder an einen anderen Ort, können sie eine personalisierte Karte erstellen, indem sie die Standorte von Sehenswürdigkeiten, die Unterkünfte, in denen sie übernachten, und die Wege, die sie dorthin führen, eingeben. Bei der Verwendung von 3D-CAD-Software kann man seine Arbeit digital halten, indem man sie entweder auf einem mobilen Gerät speichert oder ausdruckt.