Hur fungerar ett CAD-program? Förkortningen “computer-aided design and drafting” (CADD) är ett annat namn för “computer-aided design” (CAD). Datorstödd design använder programvara som körs på datorer för att underlätta designprocessen. Programvara för datorstödd konstruktion (CAD) är vanligt förekommande inom teknik- och designindustrin. Med hjälp av CAD-program (Computer Aided Design) kan man skapa både tvådimensionella (2D) ritningar och tredimensionella (3D) modeller.
Med hjälp av 3D-program för datorstödd design, som gör det enkelt att dela, simulera, granska och uppdatera design, kan du snabbt få ut nya, unika produkter på marknaden.
Den traditionella konstruktionsmetoden med “penna på papper”, även kallad manuell ritning, har till stor del ersatts av CAD-programvara under de senaste åren. Tidigare använde sig konstruktörerna av verktyg som t-kvadrater och gradskivor.
PRONTO, det första kommersiella programmeringssystemet för numerisk värdekontroll, utvecklades av Dr. Patrick J. Hanratty 1957. Detta system är erkänt som den katalysator som ledde till utvecklingen av CAD (Computer Aided Design). Ivan Sutherland arbetade på Lincoln Laboratory vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och utvecklade SKETCHPAD 1960. Detta program visade hur man praktiskt och grundläggande kan använda datorstödd teknisk ritning.
När CAD uppfanns var maskinerna så dyra att det inte gick att använda dem som ett affärsmässigt alternativ.
Tack vare mikroprocessorer och minidatorer under senare hälften av 1900-talet och den efterföljande ökningen av processorkraften, särskilt efter molnberäkningarnas intåg, kan ingenjörer nu använda CAD-filer som korrekt visar objektets dimensioner och attribut. Detta är möjligt tack vare införandet av cloud computing.
Hur fungerar ett CAD-program?
För att ett CAD-system ska fungera korrekt på din dator måste du ha det bästa CAD-programmet och i vissa fall ett grafikkort installerat på din dator.
Den grafiska kärnan i ett 3d CAD-program är applikationens processorkärna. Det grafiska användargränssnittet, ibland kallat GUI, är en viktig 3d CAD-programvarufri komponent. CAD-geometrin visas via GUI, som också tar emot inmatningar från användaren. Datorstödd konstruktion, ibland kallat CAD, innebär att man skapar datormodeller som är geometriskt begränsade.
På datorskärmen visar dessa modeller ofta en 3d-representation av antingen en enskild komponent eller hela systemet. Det faktum att utvecklare kan anpassa modellen genom att justera lämpliga parametrar gör livet för designers och ingenjörer mycket enklare.
Detta tyder på att de egenskaper och associationer som ligger bakom geometri, form och storlek kan modifieras. Anta att du använder solid geometrisk modellering, vilket kräver att du sätter materialet före allt annat. I så fall kommer geometrin att reagera på krafter analogt med verkliga saker.
De vanligaste inmatningsenheterna är mus och tangentbord, men även digitizers och trackballs används i sällsynta fall.
Det grafiska användargränssnittet (GUI) överför data från inmatningsenheterna i ett format som är lämpligt för grafikkärnan. Grafikkärnan genererar de geometriska enheterna och ger sedan grafikkortet i uppdrag att visa dem på det grafiska användargränssnittet (GUI).
Med den bästa CAD-programvaran kan designers ta fram koncept och skisser digitalt, sedan skriva ut dem och lagra dem digitalt för senare ändringar.
CAD-program för mekanisk konstruktion använder antingen variabelbaserade bilder eller, under vissa omständigheter, rastergrafik för att avbilda objekten för konventionell ritning och demonstrera det allmänna utseendet på planerade produkter. Men det handlar om mer än att fylla i formulär.
Material, metoder, mått och toleranser måste uttryckas i CAD-utdata enligt tillämpningsspecifika regler, precis som i handgjorda tekniska ritningar. Dessutom, när underleverantörer lägger till fler detaljer i bilderna, tar programmet hänsyn till samspelet mellan olika material och intressenter.
Typer av CAD
Det finns två huvudkategorier av CAD: 2D och 3D. Icke desto mindre kan man ytterligare klassificera dem enligt följande:
2D CAD
I början av 1970-talet utvecklades det första CAD-programmet (Computer Aided Design). Stora företag inom flyg- och rymdindustrin, bilindustrin och andra tekniska industrier skapade sina egna verktyg för att automatisera rutinmässiga ritningsförfaranden. Linjer, rektanglar, cirklar och grundläggande geometriska former används i 2D CAD för att skapa plana ritningar.
De flesta som arbetar med datorstödd konstruktion (CAD) börjar med denna version. En annan egenskap hos 2D CAD-program är möjligheten att kommentera ritningar med text, ledare, mått och tabeller.
Olika arkitektoniska uppgifter, från konceptualisering till byggdokumentation, kan utföras med 2D CAD-programvara. De visar också var man ska leta efter problem i monteringen och hur de enskilda delarna passar ihop.
De mest grundläggande 2D CAD-programmen innehåller följande funktioner: ett bibliotek med geometriska bilder, möjlighet att konstruera Bezierkurvor, splines och polylinjer, möjlighet att definiera skrafferingsmönster och möjlighet att skapa en materialförteckning. Några populära 2D CAD-program är CADkey, AutoCAD, CATIA v4 och Medusa.
2,5D CAD
CAD som ligger mellan 2D- och 3D-nivåerna kallas 2,5-D CAD. Denna typ av CAD genererar prismatiska modeller, som exakt representerar objektens djup. Precis som i 2D-CAD är byggstenarna i dessa produkter enkla geometriska former. När ytan anges som 2,5D finns det inga överhängande sektioner, trots att objektet är 3D. En konturkarta visar vanligtvis objektets höjd på varje plats. Det finns faktiskt Z-nivåer. De sitter dock åtskilda på sina plan.
3D CAD
CAD-programvara för 3d finns i en mängd olika former och med olika funktioner. Tack vare utvecklingen av datorernas processorkraft och den grafiska presentationen har användningen av 3D CAD som designverktyg ökat explosionsartat.
Programvara för tredimensionell datorstödd design (CAD) finns i olika varianter, var och en optimerad för specifika uppgifter eller grader av precision. I de flesta fall genererar 3D CAD-program en mycket exakt avbildning av designobjekt, vilket gör att ingenjörer och designers kan upptäcka och åtgärda problem innan de går i produktion. Många 3D CAD-produkter är tillgängliga som SaaS, inklusive VX CAD, Autodesks Inventor och CATIA V5.
Tre olika typer av CAD kan särskiljas från varandra.
Modellering av ytor: Till skillnad från wireframes skapas dessa modeller genom att sammanfoga 3D-objekt. Modellerna för de yttre skikten är relativt exakta, med tanke på att bakgrunden är dold. Programvara för ytmodellering behöver ofta tillhandahålla ett träd av operationer för att modifiera modellen, trots att denna uppgift är komplex. Med programvara för solidmodellering kan du däremot gå tillbaka och ändra ett tidigare steg utan att behöva börja om modellen från början.
Utformning med hjälp av en wireframe: Linjer och kurvor skapar modeller som påminner om skelett. När man tittar på en wireframe-modell är allt i bakgrunden synligt, därav namnet. Förr var de mer populära, men nu undviker folk dem. Dessa repliker är wireframes som är avsedda att se ut som de exklusiva produkter de representerar.
Vid användning av ett solidmodelleringsprogram är det ofta möjligt att automatiskt bestämma objektets dimensioner. Det finns några olika uppfattningar om detta. Liksom 2D-CAD bygger konstruktiv solid geometri CAD ett objekt av redan existerande solida geometriska objekt. CAD-program är dock relativt lätta att ändra när de väl har skapats.
De vanligaste tillämpningarna av CAD
CAD är användbart inom många områden eftersom det kan modellera och simulera numeriska data i designprocessen. Bland de viktigaste tillämpningarna finns:
3D-utskrift
Med hjälp av en teknik som kallas “tredimensionell utskrift” är det möjligt att omvandla en digital modell till ett fysiskt objekt med tre dimensioner och som existerar i den verkliga världen. Den utförs med en additiv metod, vilket innebär att man bygger upp flera lager av material, ofta termoplast, för att slutföra processen. Varje lager, som är noggrant utskuret, representerar ett horisontellt tvärsnitt av det övergripande objektet i fråga.
Det första som måste göras för att skapa varje objekt är att generera en CAD-fil med hjälp av antingen ett 3D-modelleringsverktyg eller reverse engineering. CAD används idag i praktiskt taget alla branscher för olika uppgifter, inklusive att skapa och förbereda ritningar för additiv tillverkning (även känt som 3D-utskrift) och resultatet av representationer för produkter som fortfarande är under utveckling.
Dentalindustrin
CAD-program är för närvarande en av de mest användbara teknikerna som kan hjälpa till med design och tillverkning av tandbehandlingsrelaterade delar. Detta beror på att CAD-tekniken kan simulera 3D-modeller av dentala element. Denna digitala teknik används nästan uteslutande inom den reparativa tandvården eftersom den ger en tredimensionell modell av patientens orala strukturer. Som ett resultat av denna kapacitet används den nästan uteslutande.
Programvaran kan tillverka proteser, fanér och kronor för tandimplantat med högsta möjliga precision. Ingreppet kan planeras med hjälp av CAD-program och de individuella delarna kan tillverkas utan att man behöver ta bort munavgjutningarna. Det sparar tid och säkerställer att patienterna inte upplever något obehag.
Kartläggning
Många tror säkert att de aldrig kommer att behöva en papperskarta igen, eftersom det finns så många kartappar att ladda ner till smartphones. Hjälpsamma kartor blir värdelösa när man ska navigera i ny terräng eftersom personer med anpassade kartor löper mindre risk att gå vilse i områden med dålig eller ingen mobiltäckning.
När användare åker på semester, oavsett om det är till bergen eller någon annanstans, kan de skapa en personlig karta genom att ange platser för intressanta platser, de boenden de bor på och de vägar de reser för att komma dit. När man använder 3d CAD-programvara kan man hålla sitt arbete digitalt genom att antingen lagra det på en mobil enhet eller skriva ut det.