Jak działa program CAD? Skrót “projektowanie i kreślenie wspomagane komputerowo” (CADD) to inna nazwa dla “projektowania wspomaganego komputerowo” (CAD). Projektowanie wspomagane komputerowo wykorzystuje oprogramowanie działające na komputerach do wspomagania procesu projektowania. Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) jest powszechnie stosowane w branży inżynieryjnej i projektowej. Korzystając z oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), możliwe jest tworzenie zarówno dwuwymiarowych (2D) rysunków, jak i trójwymiarowych (3D) modeli.
Korzystając z oprogramowania do komputerowego wspomagania projektowania 3D, które ułatwia udostępnianie, symulowanie, przeglądanie i aktualizowanie projektów, można szybko wprowadzać na rynek nowe, jedyne w swoim rodzaju produkty.
Tradycyjne podejście do projektowania i inżynierii “ołówkiem na papierze”, zwane również rysowaniem ręcznym, zostało w ostatnich latach w dużej mierze zastąpione przez oprogramowanie CAD. W przeszłości projektanci polegali na narzędziach takich jak t-kwadraty i kątomierze.
PRONTO, pierwszy komercyjny system programowania sterowany wartościami numerycznymi, został opracowany przez dr Patricka J. Hanratty’ego w 1957 roku. System ten jest uznawany za katalizator, który doprowadził do rozwoju projektowania wspomaganego komputerowo (CAD). Pracując w Lincoln Laboratory w Massachusetts Institute of Technology (MIT), Ivan Sutherland opracował SKETCHPAD w 1960 roku. Program ten pokazał praktyczność i podstawy rysunku technicznego wspomaganego komputerowo.
Kiedy wynaleziono CAD, maszyny były tak drogie, że używanie ich jako opcji biznesowej różniło się od tego, co było w kartach.
W wyniku pojawienia się mikroprocesorów i minikomputerów w drugiej połowie XX wieku oraz późniejszego wzrostu mocy obliczeniowej, szczególnie po rozpoczęciu przetwarzania w chmurze, inżynierowie mogą teraz korzystać z plików CAD, które prawidłowo pokazują wymiary i atrybuty obiektu. Jest to możliwe dzięki wprowadzeniu chmury obliczeniowej.
Jak działa program CAD?
Aby system CAD działał prawidłowo na komputerze, musisz mieć najlepszy program CAD i, w niektórych przypadkach, kartę graficzną zainstalowaną na komputerze.
Jądro graficzne oprogramowania CAD 3D jest rdzeniem przetwarzania aplikacji. Graficzny interfejs użytkownika, czasami nazywany GUI, jest istotnym komponentem oprogramowania 3D CAD. Geometria CAD jest wyświetlana za pośrednictwem GUI, który również przyjmuje dane wejściowe od użytkownika. Projektowanie wspomagane komputerowo, czasami znane jako CAD, odnosi się do tworzenia modeli komputerowych, które są ograniczone geometrycznie.
Na ekranie komputera modele te często wyświetlają trójwymiarową reprezentację pojedynczego komponentu lub całego systemu. Fakt, że programiści mogą dostosować model, dostosowując go do odpowiednich parametrów, znacznie upraszcza życie projektantów i inżynierów.
Sugeruje to, że cechy i skojarzenia związane z geometrią, kształtem i rozmiarem mogą być modyfikowane. Załóżmy, że stosujesz modelowanie geometryczne brył, które wymaga przedkładania materiału nad wszystko inne. W takim przypadku geometria będzie reagować na siły analogicznie do rzeczywistych rzeczy.
Najczęściej używanymi urządzeniami wejściowymi są mysz i klawiatura, jednak rzadko stosowane są również digitizery i trackballe.
Graficzny interfejs użytkownika (GUI) przesyła dane w formacie odpowiednim dla jądra graficznego z urządzeń wejściowych. Jądro graficzne generuje obiekty geometryczne, a następnie nakazuje karcie graficznej wyświetlenie ich w graficznym interfejsie użytkownika (GUI).
Korzystając z najlepszego oprogramowania CAD, projektanci mogą konceptualizować i szkicować swoje projekty cyfrowo, a następnie drukować je i przechowywać cyfrowo w celu późniejszych modyfikacji.
Program CAD do projektowania mechanicznego wykorzystuje zmienne wizualizacje lub, w pewnych okolicznościach, grafikę rastrową do przedstawienia obiektów konwencjonalnego kreślenia, demonstrując ogólny wygląd planowanych produktów. Jest to jednak coś więcej niż wypełnianie formularzy.
Materiały, metody, pomiary i tolerancje muszą być wyrażone w danych wyjściowych CAD zgodnie z zasadami specyficznymi dla danego zastosowania, dokładnie tak, jak w przypadku odręcznych rysunków inżynieryjnych i technicznych. Co więcej, ponieważ podwykonawcy dodają więcej szczegółów do obrazów, program uwzględnia interakcje między różnymi materiałami i interesariuszami.
Rodzaje CAD
Istnieją dwie główne kategorie CAD: 2D i 3D. Niemniej jednak można je dalej sklasyfikować w następujący sposób:
2D CAD
Na początku lat 70-tych opracowano pierwszy program do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD). Duże korporacje z branży lotniczej, motoryzacyjnej i innych branż technicznych stworzyły własne narzędzia do automatyzacji rutynowych procedur kreślarskich. Linie, prostokąty, okręgi i podstawowe kształty geometryczne są używane w 2D CAD do tworzenia płaskich rysunków.
Doświadczenie większości ludzi z projektowaniem wspomaganym komputerowo (CAD) zaczyna się od tej wersji. Inną cechą charakterystyczną oprogramowania CAD 2D jest możliwość dodawania adnotacji do rysunków za pomocą tekstu, liderów, wymiarów i tabel.
Różne zadania architektoniczne, od konceptualizacji po dokumentację budowlaną, można wykonać za pomocą oprogramowania CAD 2D. Pokazują również, gdzie szukać problemów w montażu i jak poszczególne części pasują do siebie.
Najbardziej podstawowe programy CAD 2D będą zawierać następujące funkcje: bibliotekę obrazów geometrycznych; możliwość konstruowania krzywych Beziera, splajnów i polilinii; możliwość definiowania wzorów kreskowania; oraz możliwość tworzenia zestawienia materiałów. Niektóre popularne programy CAD 2D to CADkey, AutoCAD, CATIA v4 i Medusa.
2.5D CAD
CAD, który mieści się pomiędzy poziomami 2D i 3D, nazywany jest 2.5-D CAD. Ten typ CAD generuje modele pryzmatyczne, które dokładnie odwzorowują głębokość obiektów. Podobnie jak w CAD 2D, elementami składowymi tych produktów są proste formy geometryczne. Gdy powierzchnia jest określona jako 2.5D, nie ma wystających sekcji, mimo że obiekt jest trójwymiarowy. Zazwyczaj mapa konturowa pokazuje wysokość przedmiotu w każdej lokalizacji. W rzeczywistości istnieją poziomy Z. Jednak w swoich samolotach siedzą osobno.
3D CAD
Oprogramowanie CAD 3D jest dostępne w wielu różnych formach i funkcjach. Ze względu na postęp w mocy obliczeniowej komputerów i prezentacji graficznej, wykorzystanie 3D CAD jako narzędzia do projektowania gwałtownie wzrosło.
Oprogramowanie do trójwymiarowego projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) jest dostępne w różnych wersjach, z których każda jest zoptymalizowana pod kątem określonych zadań lub stopni precyzji. W większości przypadków oprogramowanie CAD 3D generuje bardzo dokładny obraz projektowanych obiektów, umożliwiając inżynierom i projektantom wykrycie i naprawienie problemów, zanim trafią one do produkcji. Wiele produktów 3D CAD jest dostępnych jako SaaS, w tym VX CAD, Autodesk Inventor i CATIA V5.
Można wyróżnić trzy różne typy CAD.
Modelowanie powierzchni: W przeciwieństwie do szkieletów, modele te są tworzone poprzez łączenie obiektów 3D. Modele warstwy zewnętrznej są dość dokładne, biorąc pod uwagę, że tło jest ukryte. Oprogramowanie do modelowania powierzchni często musi zapewniać drzewo operacji do modyfikowania modelu, pomimo złożoności tego zadania. Z kolei oprogramowanie do modelowania bryłowego umożliwia cofnięcie się i zmianę dowolnego poprzedniego kroku bez konieczności rozpoczynania modelu od zera.
Rysowanie za pomocą szkieletu: Linie i krzywe tworzą modele przypominające szkielety. Patrząc na model szkieletowy, wszystko w tle jest widoczne, stąd nazwa. Kiedyś były bardziej popularne, ale teraz ludzie ich unikają. Te repliki są szkieletami, które mają wyglądać jak ekskluzywne produkty, które reprezentują.
W przypadku korzystania z programu do modelowania bryłowego często możliwe jest automatyczne określenie wymiarów obiektu. Jest na to kilka różnych sposobów. Podobnie jak CAD 2D, Constructive Solid Geometry CAD buduje element z istniejących wcześniej obiektów geometrycznych. Jednak programy CAD są stosunkowo łatwe do zmiany po ich utworzeniu.
Najważniejsze zastosowania CAD
CAD jest przydatny w wielu dziedzinach, ponieważ może modelować i symulować dane numeryczne w procesie projektowania. Do jego najważniejszych zastosowań należą:
Drukowanie 3D
Korzystając z techniki znanej jako “drukowanie trójwymiarowe”, możliwe jest przełożenie modelu cyfrowego na obiekt fizyczny o trzech wymiarach i istniejący w świecie rzeczywistym. Jest on wykonywany przy użyciu metody addytywnej, która obejmuje tworzenie kilku warstw materiału, często termoplastycznego, w celu zakończenia procesu. Każda warstwa, która jest starannie pokrojona w kostkę, reprezentuje poziomy przekrój całego obiektu, o którym mowa.
Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, aby stworzyć każdy obiekt, jest wygenerowanie pliku CAD za pomocą narzędzia do modelowania 3D lub inżynierii odwrotnej. CAD jest obecnie wykorzystywany w praktycznie każdej branży do różnych zadań, w tym do tworzenia i przygotowywania rysunków zastosowań produkcji addytywnej (znanej również jako druk 3D) oraz wyników reprezentacji produktów, które są nadal opracowywane.
Przemysł dentystyczny
Program CAD jest obecnie jedną z najbardziej pomocnych technologii, które mogą pomóc w projektowaniu i produkcji części związanych z leczeniem stomatologicznym. Dzieje się tak, ponieważ technologia CAD może symulować modele 3D elementów stomatologicznych. Ta cyfrowa technologia jest wykorzystywana prawie wyłącznie w stomatologii odtwórczej, ponieważ oferuje trójwymiarowy model struktur jamy ustnej pacjenta. Ze względu na tę zdolność, jest ona używana niemal wyłącznie.
W tym protezy, licówki i korony do implantów dentystycznych, oprogramowanie może produkować części z najwyższym możliwym stopniem precyzji. Procedura może być zaplanowana z wykorzystaniem programu CAD, a zindywidualizowane elementy mogą być wytwarzane bez konieczności usuwania form ustnych. Pomaga to zaoszczędzić czas i zapewnia, że pacjenci nie odczuwają żadnego dyskomfortu.
Mapowanie
Ludzie bez wątpienia mają wrażenie, że już nigdy nie będą potrzebować papierowej mapy, ponieważ tak wiele aplikacji mapowych jest dostępnych do pobrania na smartfony. Pomocne mapy stają się bezwartościowe podczas nawigacji po nowym terenie, ponieważ osoby z niestandardowymi mapami rzadziej gubią się w obszarach o słabym zasięgu lub bez zasięgu sieci komórkowej.
Kiedy użytkownicy wybierają się na wakacje, czy to w góry, czy gdziekolwiek indziej, mogą skonstruować spersonalizowaną mapę, wprowadzając lokalizacje interesujących miejsc, zakwaterowanie, w którym się zatrzymują, oraz ścieżki, którymi podróżują, aby się tam dostać. Korzystając z oprogramowania CAD 3D, można zachować swoją pracę w formie cyfrowej, przechowując ją na urządzeniu mobilnym lub drukując.