Hoe werkt het CAD-programma? Het acroniem “computer-aided design and drafting” (CADD) is een andere naam voor “computer-aided design” (CAD). Bij computerondersteund ontwerp wordt software gebruikt die op computers draait om te helpen bij het ontwerpproces. Computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD) is gemeengoed in de engineering- en ontwerpindustrie. Met computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD) is het mogelijk om zowel tweedimensionale (2D) tekeningen als driedimensionale (3D) modellen te maken.
Met behulp van 3D computerondersteunde ontwerpsoftware, waarmee je eenvoudig ontwerpen kunt delen, simuleren, beoordelen en bijwerken, kun je snel nieuwe, unieke producten op de markt brengen.
De traditionele “potlood op papier” ontwerp- en engineeringmethode, ook wel handmatig tekenen genoemd, is de afgelopen jaren grotendeels vervangen door CAD-software. In het verleden vertrouwden ontwerpers op hulpmiddelen zoals t-vierkanten en gradenbogen.
PRONTO, het eerste commerciële programmeersysteem voor numerieke waarden, werd in 1957 ontwikkeld door Dr. Patrick J. Hanratty. Dit systeem wordt gezien als de katalysator die leidde tot de ontwikkeling van computerondersteund ontwerpen (CAD). Ivan Sutherland ontwikkelde SKETCHPAD in 1960 in het Lincoln Laboratorium van het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dit programma demonstreerde de bruikbaarheid en basisprincipes van computerondersteund technisch tekenen.
Toen CAD werd uitgevonden, waren de machines zo duur dat het gebruik ervan als zakelijke optie niet in de kaarten lag.
Door de komst van microprocessoren en minicomputers in de latere helft van de 20e eeuw en de daaropvolgende toename in verwerkingskracht, vooral na het ontstaan van cloud computing, kunnen ingenieurs nu CAD-bestanden gebruiken die de afmetingen en attributen van het object goed weergeven. Dit wordt mogelijk gemaakt door de introductie van cloud computing.
Hoe werkt het CAD-programma?
Om een CAD systeem goed te laten functioneren op je computer, moet je het beste CAD softwareprogramma en, in sommige gevallen, een grafische kaart op je computer geïnstalleerd hebben.
De grafische kern van een 3D CAD softwareprogramma is de verwerkingskern van de applicatie. De grafische gebruikersinterface, ook wel GUI genoemd, is een essentieel onderdeel van 3d CAD software zonder software. De CAD-geometrie wordt weergegeven via de GUI, die ook invoer van de gebruiker aanneemt. Computerondersteund ontwerp, soms CAD genoemd, verwijst naar het maken van computermodellen die geometrisch beperkt zijn.
Op het computerscherm tonen deze modellen vaak een 3D-weergave van een enkel onderdeel of van het hele systeem. Het feit dat ontwikkelaars het model kunnen aanpassen door de juiste parameters in te stellen, maakt het leven van ontwerpers en ingenieurs veel eenvoudiger.
Dit suggereert dat de kwaliteiten en associaties die worden gevoed door geometrie, vorm en grootte kunnen worden gewijzigd. Stel dat je gebruik maakt van massieve geometrische modellering, wat vereist dat je materiaal boven alles stelt. In dat geval zal de geometrie reageren op krachten analoog aan echte dingen.
De meest gebruikte invoerapparaten zijn de muis en het toetsenbord; digitizers en trackballs worden echter ook zelden gebruikt.
De grafische gebruikersinterface (GUI) verzendt gegevens in een formaat dat geschikt is voor de grafische kernel vanaf de invoerapparaten. De grafische kernel genereert de geometrische entiteiten, die vervolgens de grafische kaart de opdracht geeft om ze weer te geven op de grafische gebruikersinterface (GUI).
Met behulp van de beste CAD-software kunnen ontwerpers hun projecten digitaal conceptualiseren en tekenen, om ze vervolgens af te drukken en digitaal op te slaan voor latere aanpassingen.
CAD-programma’s voor mechanisch ontwerp maken gebruik van op variabelen gebaseerde afbeeldingen of, in bepaalde omstandigheden, rastergrafieken om de objecten van conventioneel tekenen weer te geven en het algemene uiterlijk van geplande producten te laten zien. Er komt echter meer bij kijken dan het invullen van formulieren.
Materialen, methoden, metingen en toleranties moeten worden uitgedrukt in de CAD-uitvoer volgens toepassingsspecifieke regels, precies zoals in handgemaakte technische tekeningen. Naarmate onderaannemers meer details aan de foto’s toevoegen, houdt het programma bovendien rekening met de interacties tussen verschillende materialen en belanghebbenden.
Soorten CAD
Er zijn twee hoofdcategorieën van CAD: 2D en 3D. Je kunt ze echter als volgt verder classificeren:
2D CAD
In het begin van de jaren 1970 werd het eerste computerondersteunde ontwerpprogramma (CAD) ontwikkeld. Grote bedrijven in de lucht- en ruimtevaart, auto-industrie en andere technische industrieën uit die tijd creëerden hun eigen tools om routinematige tekenprocedures te automatiseren. Lijnen, rechthoeken, cirkels en geometrische basisvormen worden in 2D CAD gebruikt om platte tekeningen te maken.
De ervaring van de meeste mensen met computerondersteund ontwerpen (CAD) begint met deze versie. Een ander kenmerk van 2D CAD-software is de mogelijkheid om tekeningen te annoteren met tekst, leaders, afmetingen en tabellen.
Verschillende architectonische taken, van conceptualisatie tot constructiedocumentatie, kunnen worden uitgevoerd met 2D CAD software. Ze laten ook zien waar je moet zoeken naar problemen in de assemblage en hoe de afzonderlijke onderdelen in elkaar passen.
De meest eenvoudige 2D CAD programma’s hebben de volgende mogelijkheden: een bibliotheek met geometrische afbeeldingen, de mogelijkheid om Bezier curves, splines en polylines te construeren, de mogelijkheid om arceerpatronen te definiëren en de mogelijkheid om een stuklijst te maken. Enkele populaire 2D CAD-programma’s zijn CADkey, AutoCAD, CATIA v4 en Medusa.
2,5D CAD
CAD dat tussen 2D en 3D in zit, wordt 2,5-D CAD genoemd. Dit type CAD genereert prismatische modellen die de diepte van objecten nauwkeurig weergeven. Net als in 2D CAD zijn de bouwstenen van deze producten eenvoudige geometrische vormen. Wanneer het oppervlak wordt aangegeven als 2,5D, zijn er geen overhangende delen, ook al is het object 3D. Meestal toont een hoogtekaart de hoogte van het object op elke locatie. Er zijn in feite Z-niveaus. Ze zitten echter apart op hun vliegtuigen.
3D CAD
3D CAD-software is er in een grote verscheidenheid aan vormen en functies. Door de vooruitgang in rekenkracht van computers en grafische presentatie is het gebruik van 3D CAD als ontwerptool enorm toegenomen.
Driedimensionale computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD) is er in verschillende smaken, elk geoptimaliseerd voor specifieke taken of nauwkeurigheidsniveaus. In de meeste gevallen genereert 3D CAD software een zeer nauwkeurige weergave van ontwerpobjecten, waardoor ingenieurs en ontwerpers problemen kunnen opsporen en oplossen voordat ze in productie gaan. Veel 3D CAD-producten zijn beschikbaar als SaaS, waaronder VX CAD, Autodesk’s Inventor en CATIA V5.
Er kunnen drie verschillende CAD-types van elkaar onderscheiden worden.
Modelleren van oppervlakken: In tegenstelling tot wireframes worden deze modellen gemaakt door 3D-objecten samen te voegen. De modellen voor de buitenste laag zijn redelijk nauwkeurig, aangezien de achtergrond verborgen is. Software voor oppervlaktemodellering moet vaak een boomstructuur bieden voor het wijzigen van het model, ondanks de complexiteit van deze taak. Met solid modeling software daarentegen kun je teruggaan en elke vorige stap wijzigen zonder het model helemaal opnieuw te beginnen.
Opstellen met een wireframe: Lijnen en curves creëren modellen die doen denken aan skeletten. Als je naar een wireframemodel kijkt, is alles op de achtergrond zichtbaar, vandaar de naam. Vroeger waren ze populairder, maar nu vermijden mensen ze. Deze replica’s zijn wireframes die bedoeld zijn om te lijken op de exclusieve producten die ze vertegenwoordigen.
Bij gebruik van een solid modeling programma is het vaak mogelijk om automatisch objectafmetingen te bepalen. Hier zijn verschillende meningen over. Net als 2D CAD bouwt Constructive Solid Geometry CAD een object op uit reeds bestaande vaste geometrische objecten. CAD-programma’s zijn echter relatief eenvoudig aan te passen als ze eenmaal gemaakt zijn.
Belangrijkste toepassingen van CAD
CAD is nuttig op veel gebieden omdat het numerieke gegevens kan modelleren en simuleren in het ontwerpproces. De belangrijkste toepassingen zijn:
3D printen
Met behulp van een techniek die bekend staat als “driedimensionaal printen” is het mogelijk om een digitaal model te vertalen naar een fysiek object met drie dimensies dat in de echte wereld bestaat. Het wordt uitgevoerd met een additieve methode, waarbij verschillende lagen materiaal, vaak thermoplastisch, worden opgebouwd om het proces te voltooien. Elke laag, die zorgvuldig in blokjes wordt gesneden, vertegenwoordigt een horizontale doorsnede van het totale object in kwestie.
Het eerste wat gedaan moet worden om elk object te maken is een CAD-bestand genereren met behulp van een 3D modelling tool of reverse engineering. CAD wordt tegenwoordig in vrijwel elke industrie gebruikt voor verschillende taken, waaronder het maken en voorbereiden van tekeningen van toepassingen voor additieve productie (ook bekend als 3D-printen) en het resultaat van afbeeldingen voor producten die nog in ontwikkeling zijn.
Tandheelkundige industrie
Het CAD-programma is momenteel een van de nuttigste technologieën die kan helpen bij het ontwerpen en produceren van tandheelkundige onderdelen. Dit komt doordat CAD-technologie 3D-modellen van tandheelkundige elementen kan simuleren. Deze digitale technologie wordt bijna alleen gebruikt in de restauratieve tandheelkunde omdat het een driedimensionaal model biedt van de mondstructuren van de patiënt. Als gevolg van deze mogelijkheid wordt het bijna uitsluitend gebruikt.
Met inbegrip van prothesen, facings en kronen voor tandheelkundige implantaten kan de software onderdelen produceren met de hoogst mogelijke precisie. De procedure kan worden gepland met behulp van CAD-programma’s en de geïndividualiseerde stukken kunnen worden vervaardigd zonder dat de mondmallen hoeven te worden verwijderd. Het bespaart tijd en zorgt ervoor dat patiënten geen ongemak ervaren.
In kaart brengen
Mensen hebben ongetwijfeld de indruk dat ze nooit meer een papieren kaart nodig zullen hebben omdat er zoveel kaart-apps beschikbaar zijn om te downloaden op smartphones. Handige kaarten worden waardeloos tijdens het navigeren door nieuw terrein, omdat mensen met aangepaste kaarten minder snel verdwalen in gebieden met slechte of geen mobiele dekking.
Wanneer gebruikers op vakantie gaan, naar de bergen of ergens anders, kunnen ze een persoonlijke kaart samenstellen door de locaties van bezienswaardigheden, de accommodaties waar ze verblijven en de paden die ze afleggen om er te komen in te voeren. Als je 3D CAD software gebruikt, kun je je werk digitaal houden door het op te slaan op een mobiel apparaat of door het uit te printen.