Come funziona il programma CAD? L’acronimo “computer-aided design and drafting” (CADD) è un altro nome per “computer-aided design” (CAD). La progettazione assistita da computer utilizza un software che gira sui computer per aiutare il processo di progettazione. I software di progettazione assistita da computer (CAD) sono ormai comuni nelle industrie di ingegneria e design. Utilizzando un software di progettazione assistita dal computer (CAD), è possibile creare sia disegni bidimensionali (2-D) che modelli tridimensionali (3-D).
Utilizzando un software di progettazione computerizzata 3D, che facilita la condivisione, la simulazione, la revisione e l’aggiornamento dei progetti, è possibile immettere rapidamente sul mercato prodotti nuovi e unici.
Il tradizionale approccio alla progettazione e all’ingegneria “matita su carta”, detto anche disegno manuale, è stato ampiamente sostituito dal software CAD negli ultimi anni. In passato, i progettisti si affidavano a strumenti come squadrette e goniometri.
PRONTO, il primo sistema di programmazione commerciale a controllo numerico, è stato sviluppato dal Dr. Patrick J. Hanratty nel 1957. Questo sistema è riconosciuto come il catalizzatore che ha portato allo sviluppo della progettazione assistita da computer (CAD). Lavorando al Lincoln Laboratory del Massachusetts Institute of Technology (MIT), Ivan Sutherland sviluppò SKETCHPAD nel 1960. Questo programma ha dimostrato la praticità e le basi del disegno tecnico assistito da computer.
Quando è stato inventato il CAD, le macchine erano così costose che il suo utilizzo come opzione commerciale era diverso da quello che si prospettava.
Grazie all’avvento dei microprocessori e dei minicomputer nella seconda metà del XX secolo e al conseguente aumento della potenza di elaborazione, in particolare dopo l’avvento del cloud computing, gli ingegneri possono ora utilizzare file CAD che mostrano correttamente le dimensioni e gli attributi dell’oggetto. Ciò è reso possibile dall’introduzione del cloud computing.
Come funziona il programma CAD?
Affinché un sistema CAD funzioni correttamente sul computer, è necessario disporre del miglior programma software CAD e, in alcuni casi, di una scheda grafica installata sul computer.
Il kernel grafico di un programma CAD 3D è il cuore di elaborazione dell’applicazione. L’interfaccia grafica utente, talvolta chiamata GUI, è un componente essenziale del software CAD 3D. La geometria CAD viene visualizzata attraverso l’interfaccia grafica, che riceve anche input dall’utente. La progettazione assistita da computer, talvolta nota come CAD, si riferisce alla creazione di modelli al computer con vincoli geometrici.
Sullo schermo del computer, questi modelli visualizzano spesso una rappresentazione in 3D di un singolo componente o dell’intero sistema. Il fatto che gli sviluppatori possano adattare il modello regolando i parametri appropriati rende la vita di progettisti e ingegneri molto più semplice.
Questo suggerisce che le qualità e le associazioni alimentate dalla geometria, dalla forma e dalle dimensioni possono essere modificate. Supponiamo di utilizzare la modellazione geometrica solida, che richiede di anteporre il materiale a qualsiasi altra cosa. In questo caso, la geometria risponderà alle forze in modo analogo alle cose del mondo reale.
I dispositivi di input più comuni sono il mouse e la tastiera; tuttavia, raramente vengono utilizzati anche digitalizzatori e trackball.
L’interfaccia grafica utente (GUI) trasferisce i dati dai dispositivi di input in un formato adatto al kernel grafico. Il kernel grafico genera le entità geometriche e comanda alla scheda grafica di visualizzarle sull’interfaccia grafica (GUI).
Utilizzando i migliori software CAD, i progettisti possono concettualizzare e abbozzare i loro progetti in digitale, quindi stamparli e archiviarli in digitale per modificarli in seguito.
Il programma CAD per la progettazione meccanica utilizza immagini a base variabile o, in determinate circostanze, grafica raster per rappresentare gli oggetti della progettazione convenzionale, mostrando l’aspetto generale dei prodotti progettati. Tuttavia, non c’è solo la compilazione dei moduli.
Materiali, metodi, misure e tolleranze devono essere espressi nell’output CAD secondo regole specifiche dell’applicazione, esattamente come nei disegni tecnici e ingegneristici fatti a mano. Inoltre, man mano che i subappaltatori aggiungono ulteriori dettagli alle immagini, il programma considera le interazioni tra i diversi materiali e le parti interessate.
Tipi di CAD
Esistono due categorie principali di CAD: 2D e 3D. Tuttavia, è possibile classificarli ulteriormente come segue:
CAD 2D
All’inizio degli anni ’70 è stato sviluppato il primo programma di progettazione assistita da computer (CAD). Le grandi aziende del settore aerospaziale, automobilistico e di altre industrie tecniche dell’epoca crearono strumenti proprietari per automatizzare le procedure di stesura di routine. Linee, rettangoli, cerchi e forme geometriche di base vengono utilizzati nel CAD 2D per creare disegni piatti.
L’esperienza della maggior parte delle persone con la progettazione assistita da computer (CAD) inizia con questa versione. Un’altra caratteristica del software CAD 2D è la possibilità di annotare i disegni con testo, caratteri, dimensioni e tabelle.
Con il software CAD 2D è possibile svolgere diverse attività architettoniche, dalla concettualizzazione alla documentazione della costruzione. Inoltre, mostrano dove cercare i problemi nell’assemblaggio e come le singole parti si incastrano tra loro.
I programmi CAD 2D di base includono le seguenti caratteristiche: una libreria di immagini geometriche; la capacità di costruire curve di Bezier, spline e polilinee; la capacità di definire modelli di tratteggio; la capacità di produrre una distinta materiali. Alcuni programmi CAD 2D popolari sono CADkey, AutoCAD, CATIA v4 e Medusa.
CAD 2.5D
Il CAD che si colloca tra i livelli 2D e 3D è chiamato CAD 2,5-D. Questo tipo di CAD genera modelli prismatici che rappresentano accuratamente la profondità degli oggetti. Come nel CAD 2D, gli elementi costitutivi di questi prodotti sono forme geometriche semplici. Quando la superficie è indicata come 2,5D, non ci sono sezioni sporgenti, anche se l’oggetto è 3D. In genere, una mappa delle curve di livello mostra l’altezza dell’oggetto in ogni punto. Esistono, infatti, livelli Z. Tuttavia, siedono separati sui loro piani.
CAD 3D
Il software CAD 3D è disponibile in un’ampia varietà di forme e caratteristiche. Grazie ai progressi nella potenza di elaborazione dei computer e nella presentazione grafica, l’uso del CAD 3D come strumento di progettazione è salito alle stelle.
I software di progettazione tridimensionale assistita da computer (CAD) sono disponibili in varie versioni, ognuna ottimizzata per compiti specifici o per gradi di precisione. Nella maggior parte dei casi, il software CAD 3D genera una rappresentazione estremamente accurata degli oggetti di progetto, consentendo a ingegneri e progettisti di individuare e risolvere i problemi prima che entrino in produzione. Molti prodotti CAD 3D sono disponibili come SaaS, tra cui VX CAD, Inventor di Autodesk e CATIA V5.
Si possono distinguere tre tipi di CAD.
Modellazione di superfici: A differenza dei wireframe, questi modelli vengono creati unendo oggetti 3D. I modelli dello strato esterno sono ragionevolmente accurati, considerando che lo sfondo è nascosto. I software di modellazione delle superfici spesso devono fornire un albero di operazioni per la modifica del modello, nonostante la complessità di questo compito. Al contrario, i software di modellazione solida consentono di tornare indietro e modificare qualsiasi fase precedente senza dover ricominciare il modello da zero.
Redazione di un wireframe: Linee e curve creano modelli che ricordano gli scheletri. Quando si guarda un modello wireframe, tutto ciò che è sullo sfondo è visibile, da cui il nome. Un tempo erano più popolari, ma ora la gente li evita. Queste repliche sono wireframe che hanno lo scopo di sembrare i prodotti esclusivi che rappresentano.
Quando si utilizza un programma di modellazione solida, è spesso possibile determinare automaticamente le dimensioni degli oggetti. Ci sono diversi punti di vista su questo argomento. Come il CAD 2D, il CAD costruttivo a geometria solida costruisce un oggetto a partire da oggetti geometrici solidi preesistenti. Tuttavia, i programmi CAD sono relativamente facili da modificare una volta creati.
Le principali applicazioni del CAD
Il CAD è utile in molti campi, poiché è in grado di modellare e simulare dati numerici nel processo di progettazione. Tra le sue applicazioni più importanti vi sono:
Stampa 3D
Utilizzando una tecnica nota come “stampa tridimensionale”, è possibile tradurre un modello digitale in un oggetto fisico a tre dimensioni ed esistente nel mondo reale. Viene eseguita con un metodo additivo, che prevede la costruzione di diversi strati di materiale, spesso termoplastico, per completare il processo. Ogni strato, accuratamente tagliato, rappresenta una sezione orizzontale dell’oggetto in questione.
La prima cosa da fare per creare ogni oggetto è generare un file CAD utilizzando uno strumento di modellazione 3D o il reverse engineering. Il CAD viene oggi utilizzato praticamente in ogni settore per varie attività, tra cui la creazione e la preparazione di disegni per gli usi della produzione additiva (nota anche come stampa 3D) e il risultato di rappresentazioni per prodotti ancora in fase di sviluppo.
Industria dentale
Il programma CAD è attualmente una delle tecnologie più utili per la progettazione e la produzione di parti relative al trattamento dentale. Questo perché la tecnologia CAD è in grado di simulare modelli 3D di elementi dentali. Questa tecnologia digitale viene utilizzata quasi esclusivamente nell’odontoiatria restaurativa, poiché offre un modello tridimensionale delle strutture orali del paziente. Grazie a questa capacità, viene utilizzato quasi esclusivamente.
Il software è in grado di produrre pezzi con il massimo grado di precisione, tra cui protesi, faccette e corone per impianti dentali. La procedura può essere pianificata utilizzando il programma CAD e i pezzi personalizzati possono essere fabbricati senza dover rimuovere gli stampi della bocca. Questo aiuta a risparmiare tempo e garantisce che i pazienti non provino alcun disagio.
Mappatura
Le persone hanno indubbiamente l’impressione che non avranno più bisogno di una mappa cartacea perché sono disponibili molte applicazioni cartografiche da scaricare sugli smartphone. Le mappe utili sono inutili quando si naviga su un nuovo terreno, poiché le persone che dispongono di mappe personalizzate hanno meno probabilità di perdersi in aree con scarsa o nulla copertura cellulare.
Quando gli utenti vanno in vacanza, in montagna o altrove, possono costruire una mappa personalizzata inserendo la posizione dei siti di interesse, le strutture ricettive in cui soggiornano e le strade percorse per raggiungerli. Quando si utilizza un software CAD 3D, è possibile mantenere il proprio lavoro in formato digitale memorizzandolo su un dispositivo mobile o stampandolo.