CAD

CAD
Polecane artykuły

CAD (ang. Computer Aided Design) – Projektowanie wspomagane komputerowo, które ma zastosowanie w inżynierii budowlanej, mechanicznej oraz elektrycznej [P. Nowakowski. 2006, s. 11]. W mowie potocznej określeniem CAD powszechne jest określanie programu Autodesk AutoCad lub całego zbioru narzędzi CAD, CAM oraz CAE . Systemy CAD można podzielić na 2D, które są oprogramowaniem, które zastępuje deskę kreślarską oraz dużo bardziej zaawansowane systemy 3D, które pozwalają na modelowanie złożonych brył w przestrzeni.

Do głównych zadań systemu CAD należy odpowiednie opracowanie dokumentacji projektowej bazującej na stworzonym modelu trójwymiarowym oraz przygotowywaniu odpowiedniej prezentacji tworzonego obiektu w celu jego demonstracji potencjalnym odbiorcom. [P. Nowakowski. 2006, s. 12]. Biorąc pod uwagę udział użytkownika w tworzeniu programu wyróżnić można system CAD typu czarnej skrzynki, w którym użytkownik otrzymuje zamknięty program w postaci binarnej (to znaczy, że nie ma on i nie może mieć dostępu do modułów programowych) oraz systemy otwarte (programowalne), gdzie użytkownik może zmieniać lub uzupełniać brakujące fragmenty programu, np. systemy do symulacji [W. Tarnowski 1991, s. 28]. Zastosowanie oprogramowanie CAD 3D umożliwia stworzenie modeli, których przedstawienie na klasycznym rysunku technicznym jest niewykonalne. Odpowiednio przygotowany model pozwala na zastosowanie parametryzacji dzięki czemu można stworzyć cały typoszereg wymiarowy danego produktu na podstawie jednego modelu oraz tabeli (np. w programioe Excel) z wymiarami kolejnych produktów w typoszeregu.

W przeszłości pakiet CAD, CAE i CAM występowały osobno. Współcześnie producenci oprogramowania dążą do ich integracji, najczęściej poprzez dodawanie do programu CAD modułów CAM i CAE, przez co granica pomiędzy nimi się zaciera. Korzyścią dla użytkownika jest zwiększenie kompatybilności danych pomiędzy kolejnymi etapami życia produktu. Podczas zmiany formatu danych mogą powstawać błędy. Wszystkie te pakiety są częścią systemu PLM (ang. Product Lifcycle Management) - systemu zarządzania cyklem życia produktu.


Zastosowania systemów CAD

Systemy CAD są powszechnie stosowane w inżynierii:

  • mechanicznej – tworzenie rysunków 2D oraz trójwymiarowych modeli części maszyn i urządzeń,
  • elektrycznej – projektowanie układów scalonych, przebiegu ścieżek, projektowanie instalacji elektrycznych,
  • budownictwie – projektowanie budynków, tworzenie modeli zagospodarowania przestrzeni,
Zaletą systemów CAD w stosunku to tradycyjnych metod kreślarskich jest cyfrowy zapis geometrii obiektów umożliwiający szybkie i łatwe tworzenie skomplikowanych modeli, możliwość wprowadzania licznych poprawek oraz archiwizację na cyfrowych nośnikach danych.

Rodzaje systemów CAD

Współczesne systemy CAD różnią się ze względu na rodzaj i zakres wspomaganych zadań inżynierskich oraz wymagania odnośnie co do sprzętu i systemów operacyjnych [ T. Winkler 1997, s. 86]. Na rynku polskim najbardziej znane i popularne systemy CAD to [P. Nowakowski 2006, s. 11]:

  • AutoCAD,
  • SolidWorks,
  • Solid Edge,
  • Autodesk Inventor,
  • Unigraphics,
  • I-DEAS,
  • Pro/ENGINEER,
  • CATIA,
  • Google SketchUp,
  • Free CAD.

Ceny systemów CAD są bardzo zróżnicowane. Dwie ostatnie pozycje z powyższej listy są bezpłatne dla użytkownika. Jednym z najtańszych powszechnie wykorzystywanych systemów jest Autodesk Inventor, którego roczny koszt licencji wynosi 8712,94zł netto (dystrybutor PROCAD SA, 27.04.2017r.). Zwykle jednak ceny nie są podane i konieczny jest kontakt z dystrybutorem, który dokonuje wyceny na podstawie wymaganych przez klienta modułów oraz liczby licencji. Ceny innych systemów mogą sięgać nawet kilkudziesięciu tysięcy złotych za pojedynczą licencję. Ze względu na cenę licencji na jedno stanowisko w przedsiębiorstwach stosowane są serwery licencji, które przydzielają licencję użytkownikom. Pozwala to zmniejszyć konieczną do zakupienia liczbę licencji niezbędną do funkcjonowania przedsiębiorstwa, ponieważ licencję wykorzystują tylko osoby, które używają programu w danej chwili, a nie jest konieczne posiadanie licencji na każe stanowisko z zainstalowanym systemem. W przypadku gdy liczba osób chcących skorzystać z programu będzie większa od liczby zakupionych licencji uruchomienie programu nie będzie możliwe do czasu zwolnienia licencji przez innego użytkownika (wyłączenia programu).

Ogólna budowa pakietów CAD

Typowe pakiety CAD składają się z kilku modułów (programów). Zazwyczaj są to osobne jednostki programowe, widziane przez system operacyjny komputera jako niezależne pliki. Do najbardziej znanych modułów zaliczyć można [W. Tarnowski 1991, s. 27]:

Wirtualny model produktu można tworzyć w modułach, które wykorzystują:

  • Modelowanie bryłowe - model bazuje na szkicach wykonanych na płaszczyznach. Bryły tworzone są poprzez wyciągnięcia narysowanego i zwymiarowanego na szkicu kształtu na zadaną wysokość. Bryły można także tworzyć poprzez wykonanie szkicu przekroju i obrócenie go wokół zadanej osi. Kolejnymi krokami jest wykonanie kolejnych brył i dodanie lub odjęcie ich od już istniejącej bryły. Modelowania bryłowego używa się głównie do wykonywania modeli o regularnych kształtach. Przykładami taki takich brył są: Elementy silnika spalinowego, koła zębate,
  • Modelowanie powierzchniowe - jest to rodzaj modelowania, który wykorzystywany jest do tworzenia kształtów nieregularnych. Przy pomocy takiego modelowania tworzone są np. karoserie samochodowe, plastikowe przedmioty codziennego użytku, sprzęty AGD o złożonym kształcie. Tworzenie modelu zaczyna się od krzywych w przestrzeni. Pierwsze krzywe często bazują na wizjach artystycznych stworzonych przez stylistów. Na bazie krzywych tworzy się powierzchnie, które powinny się pokrywać z zamierzonym kształtem przedmiotu. Przy użyciu powierzchni bryłę można stworzyć lub zmodyfikować. Pierwszym sposobem jest stworzenie odpowiedniego układu powierzchni, które tworzą przestrzeń zamkniętą. Program stworzy bryłę o kształcie odpowiadającym przestrzeni zamkniętej pomiędzy powierzchniami. Drugim sposobem jest przycięcie istniejącej już bryły, wykonanej wcześniej dowolną metodą, powierzchnią, która przecina bryłę. Trzecim sposobem jest stworzenie bryły poprzez "nadanie grubości" powierzchni.

Częste jest wykorzystywanie obydwu technik podczas tworzenia jednego modelu.

Bibliografia

  • Augustyn K.: EdgeCAM: komputerowe wspomaganie wytwarzania, Helion, Gliwice 2007,
  • Bis J.: Komputerowe wspomaganie projektowania CAD: podstawy, Rea, Warszawa 2008,
  • Hirz M., Harrich A., Rossbacher P.,Advanced 3D-CAD Design Methods in Education and Research SYSTEMICS, CYBERNETICS AND INFORMATICS VOL. 7 - NUMBER 6, 2009
  • Kuang-Hua Ch.,Product Design Modeling using CAD/CAE, Elsevier, Oxford 2014,
  • Kuang-Hua Ch.,Product Manufacturing and Cost Estimating using CAD/CAE, Elsevier, Oxford 2013,
  • Miecielica M, Wiśniewski W.: Komputerowe wspomaganie projektowania procesów technologicznych, PWN, Warszawa 2005,
  • Nowakowski P., Wybrane techniki komputerowe w projektowaniu i wytwarzaniu, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
  • Winkler T., Komputerowy zapis konstrukcji, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa 1997.
  • Pandey R., Tomar A., Sharma N. A Recent Role of CAD/CAM in Designing, Developing and Manufacturing in Modern Manufacturing Technologies Imperial Journal of Interdisciplinary Research (IJIR), Vol-2, Issue-3, 2016,
  • Wojciech Tarnowski i in.,Komputerowe wspomaganie projektowania: laboratorium, Wyższa Szkoła Inżynierska, Koszalin 1991.

Autor: Mariola Kociołek, Krzysztof Krupa, Robert Stec