Datorstödd design

"CAD" och "CADD" omdirigerar hit. För valutan, se Kanadensisk dollar . För annan användning, se Cad (disambiguation) och CADD (disambiguation) .
Exempel: 2D CAD-ritning
Exempel: 3D CAD-modell

Datorstödd design ( CAD ) är användningen av datorer (eller arbetsstationer ) för att hjälpa till med att skapa, modifiera, analysera eller optimera en design . Denna programvara används för att öka produktiviteten hos designern, förbättra designkvaliteten, förbättra kommunikationen genom dokumentation och för att skapa en databas för tillverkning. Design gjorda med CAD-programvara är till hjälp för att skydda produkter och uppfinningar när de används i patentansökningar . CAD-utdata är ofta i form av elektroniska filer för utskrift, bearbetning eller andra tillverkningsoperationer. Termerna datorstödd ritning ( CAD ) och datorstödd design och ritning ( CADD ) används också.

Dess användning vid design av elektroniska system är känd som elektronisk designautomation ( EDA ) . Inom mekanisk design är det känt som mekanisk designautomation ( MDA ), vilket inkluderar processen att skapa en teknisk ritning med hjälp av datorprogramvara .

CAD-programvara för mekanisk design använder antingen vektorbaserad grafik för att avbilda föremålen för traditionell ritning, eller kan också producera rastergrafik som visar det övergripande utseendet på designade objekt. Det handlar dock om mer än bara former. Liksom vid manuell utformning av tekniska och tekniska ritningar måste utdata från CAD förmedla information, såsom material , processer , dimensioner och toleranser , enligt applikationsspecifika konventioner.

CAD kan användas för att designa kurvor och figurer i tvådimensionell (2D) rymd; eller kurvor, ytor och fasta ämnen i tredimensionell (3D) rymd.

CAD är en viktig industrikonst som ofta används i många applikationer, inklusive fordons- , varvs- och flygindustrin , industriell och arkitektonisk design ( byggnadsinformationsmodellering) , proteser och många fler. CAD används också i stor utsträckning för att producera datoranimationer för specialeffekter i filmer, reklam och tekniska manualer, ofta kallat DCC digital content creation . Datorernas moderna spridning och kraft gör att även parfymflaskor och schampoautomater är designade med tekniker som ingenjörer på 1960-talet tidigare hört. På grund av dess enorma ekonomiska betydelse har CAD varit en viktig drivkraft för forskning inom beräkningsgeometri , datorgrafik (både hårdvara och mjukvara) och diskret differentialgeometri .

Designen av geometriska modeller för objektformer, i synnerhet, kallas ibland för datorstödd geometrisk design ( CAGD ) .

Översikt

Datorstödd design är ett av många verktyg som används av ingenjörer och designers och används på många sätt beroende på användarens yrke och vilken typ av programvara det är fråga om.

CAD är en del av hela den digitala produktutvecklingsaktiviteten (DPD) inom processerna för produktlivscykelhantering (PLM) och används som sådan tillsammans med andra verktyg, som antingen är integrerade moduler eller fristående produkter, såsom:

CAD används också för att noggrant skapa fotosimuleringar som ofta krävs vid utarbetandet av miljökonsekvensrapporter, där datorstödda konstruktioner av tänkta byggnader överlagras på fotografier av befintliga miljöer för att representera hur den lokalen kommer att se ut, där föreslagna anläggningar tillåts byggas. Potentiell blockering av synkorridorer och skuggstudier analyseras också ofta med hjälp av CAD.

Att använda fyra egenskaper som är historik, funktioner, parametrering och begränsningar på hög nivå är till hjälp i den dagliga tekniken. Bygghistoriken kan användas för att se tillbaka på modellens personliga egenskaper och arbeta på det enskilda området snarare än hela modellen. Parametrar och begränsningar kan användas för att bestämma storleken, formen och andra egenskaper hos de olika modelleringselementen. Funktionerna i CAD-systemet kan användas för en mängd olika verktyg för mätning såsom draghållfasthet, sträckgräns, elektriska eller elektromagnetiska egenskaper. Även dess stress, belastning, timing eller hur elementet påverkas i vissa temperaturer, etc.

Typer

En enkel procedur för att återskapa en solid modell av 2D-skisser.
Se även: Jämförelse av datorstödda designredigerare

Det finns flera olika typer av CAD, var och en kräver att operatören tänker olika på hur man använder dem och designar sina virtuella komponenter på olika sätt för var och en.

2D CAD

Det finns många producenter av de lägre 2D-systemen, inklusive ett antal gratisprogram och program med öppen källkod. Dessa ger ett förhållningssätt till ritprocessen utan allt krångel över skala och placering på ritbladet som åtföljde handritningen eftersom dessa kan justeras efter behov under skapandet av det slutliga utkastet.

3D CAD

3D wireframe är i grunden en förlängning av 2D-ritning (används inte ofta idag) till ett tredimensionellt utrymme . Varje rad måste infogas manuellt i ritningen. Slutprodukten har inga massegenskaper associerade med den och kan inte ha funktioner som direkt lägger till den, såsom hål. Operatören närmar sig dessa på ett liknande sätt som 2D-systemen, även om många 3D-system tillåter användning av trådramsmodellen för att göra de slutliga tekniska ritningsvyerna.

3D "dumma" solids skapas på ett sätt analogt med manipulationer av verkliga objekt (används inte ofta idag). Grundläggande tredimensionella geometriska former (prismor, cylindrar, sfärer, rektanglar) har solida volymer som adderas eller subtraheras från dem som om man sätter ihop eller skär verkliga objekt. Tvådimensionella projicerade vyer kan enkelt genereras från modellerna. Grundläggande 3D solids innehåller vanligtvis inte verktyg för att enkelt tillåta komponenternas rörelse, sätta deras gränser för deras rörelse eller identifiera interferens mellan komponenter.

Det finns två typer av solid 3D- modellering

  • Parametrisk modellering tillåter operatören att använda vad som kallas "design avsikt". Objekten och funktionerna skapas modifierbara. Eventuella framtida ändringar kan göras genom att ändra hur den ursprungliga delen skapades. Om en funktion var avsedd att placeras från mitten av delen, bör operatören lokalisera den från mitten av modellen. Funktionen skulle kunna lokaliseras med vilket geometriskt objekt som helst som redan finns i delen, men denna slumpmässiga placering skulle motverka designavsikten. Om operatören designar delen som den fungerar kan den parametriska modelleraren göra ändringar i delen samtidigt som geometriska och funktionella relationer bibehålls.
  • Direkt eller explicit modellering ger möjligheten att redigera geometri utan ett historikträd Med direkt modellering, när en skiss väl används för att skapa geometri, inkorporeras skissen i den nya geometrin och designern ändrar bara geometrin utan att behöva den ursprungliga skissen. Precis som med parametrisk modellering har direkt modellering förmågan att inkludera sambanden mellan vald geometri (t.ex. tangens, koncentricitet).

FreeForm CAD

De avancerade systemen erbjuder möjligheter att införliva mer organiska, estetiska och ergonomiska egenskaper i designen. Ytmodellering i fri form kombineras ofta med fasta ämnen för att göra det möjligt för designern att skapa produkter som passar den mänskliga formen och visuella kraven samt att de samverkar med maskinen.

Ytterligare information: Korsningsproblem yta-till-yta

Teknologi

En CAD-modell av en datormus

Ursprungligen utvecklades mjukvara för CAD-system med datorspråk som Fortran , ALGOL men med framsteg av objektorienterade programmeringsmetoder har detta radikalt förändrats. Typiska moderna parametriska funktionsbaserade modellerings- och fria ytsystem är uppbyggda kring ett antal nyckel C- moduler med sina egna API :er . Ett CAD-system kan ses som byggt upp från interaktionen av ett grafiskt användargränssnitt (GUI) med NURBS- geometri eller gränsrepresentation (B-rep) data via en geometrisk modelleringskärna . En motor för geometribegränsningar kan också användas för att hantera de associativa relationerna mellan geometri, såsom trådramsgeometri i en skiss eller komponenter i en sammansättning.

Oväntade möjligheter hos dessa associativa relationer har lett till en ny form av prototyping som kallas digital prototyping . Till skillnad från fysiska prototyper, som medför tillverkningstid i designen. Som sagt, CAD-modeller kan genereras av en dator efter att den fysiska prototypen har skannats med en industriell CT-skanningsmaskin . Beroende på verksamhetens karaktär kan digitala eller fysiska prototyper initialt väljas efter specifika behov.

Idag finns CAD-system för alla större plattformar ( Windows , Linux , UNIX och Mac OS X) ; vissa paket stöder flera plattformar.

För närvarande krävs ingen speciell hårdvara för de flesta CAD-program. Vissa CAD-system kan dock utföra grafiskt och beräkningsintensiva uppgifter, så ett modernt grafikkort , höghastighets (och möjligen flera) processorer och stora mängder RAM kan rekommenderas.

Människa-maskin-gränssnittet är vanligtvis via en datormus men kan också vara via en penna och digitaliserad grafikplatta . Manipulering av bilden av modellen på skärmen görs också ibland med användning av en Spacemouse/SpaceBall . Vissa system stöder även stereoskopiska glasögon för visning av 3D-modellen . Tekniker som tidigare var begränsade till större installationer eller specialisttillämpningar har blivit tillgängliga för en bred grupp användare. Dessa inkluderar CAVE eller HMD och interaktiva enheter som rörelseavkännande teknologi

programvara

Se även: Historik för CAD-programvara

Från och med mitten av 1960-talet, med IBM Drafting System, började datorstödda designsystem ge mer möjligheter än bara en förmåga att reproducera manuell ritning med elektronisk ritning, kostnadsfördelen för företag att byta till CAD blev uppenbar. Fördelarna med CAD-system framför manuell ritning är de möjligheter man ofta tar för givna från datorsystem idag; automatiserad generering av stycklistor , automatisk layout i integrerade kretsar , interferenskontroll och många andra. Så småningom gav CAD konstruktören möjlighet att utföra tekniska beräkningar. Under denna övergång utfördes fortfarande beräkningar antingen för hand eller av de individer som kunde köra datorprogram. CAD var en revolutionerande förändring inom verkstadsindustrin, där ritare, designers och ingenjörsroller börjar smälta samman. Det eliminerade inte avdelningar lika mycket som det slog samman avdelningar och bemyndigade ritare, designers och ingenjörer. CAD är ett exempel på den genomgripande effekt datorer började ha på branschen. Aktuella datorstödda designprogramvarupaket sträcker sig från 2D vektorbaserade ritningssystem till 3D solid och ytmodellerare . Moderna CAD-paket kan också ofta tillåta rotationer i tre dimensioner, vilket gör det möjligt att se ett designat föremål från valfri vinkel, även från insidan och utåt. En del CAD-program kan utföra dynamisk matematisk modellering.

CAD-teknik används vid design av verktyg och maskiner och vid ritning och design av alla typer av byggnader, från små bostadstyper (hus) till de största kommersiella och industriella strukturerna (sjukhus och fabriker).

CAD används främst för detaljerad ingenjörskonst av 3D-modeller eller 2D-ritningar av fysiska komponenter, men det används också genom hela ingenjörsprocessen från konceptuell design och layout av produkter, via styrka och dynamisk analys av sammansättningar till definition av tillverkningsmetoder för komponenter. Den kan också användas för att designa föremål som smycken, möbler, hushållsapparater etc. Dessutom erbjuder många CAD-applikationer nu avancerade renderings- och animationsmöjligheter så att ingenjörer bättre kan visualisera sina produktdesigner. 4D BIM är en typ av virtuell byggteknisk simulering som innehåller tids- eller schemarelaterad information för projektledning.

CAD har blivit en särskilt viktig teknik inom ramen för datorstödda teknologier , med fördelar som lägre produktutvecklingskostnader och en kraftigt förkortad designcykel . CAD gör det möjligt för designers att layouta och utveckla arbete på skärmen, skriva ut det och spara det för framtida redigering, vilket sparar tid på sina ritningar.

Programvara för licenshantering

I början av 2000 kan vissa CAD-systemprogramvaruleverantörer ha skickat sina distributioner med en dedikerad licenshanterarmjukvara som kan styra hur ofta eller hur många användare som kan använda CAD-system. Den kunde köras antingen på en lokal maskin (genom att ladda från en lokal lagringsenhet) eller en lokal nätverksfilserver och var vanligtvis kopplad till en specifik IP-adress i det senare fallet.

Lista över mjukvarupaket

CAD-programvara gör det möjligt för ingenjörer och arkitekter att designa, inspektera och hantera tekniska projekt inom ett integrerat grafiskt användargränssnitt (GUI) på ett persondatorsystem . De flesta applikationer stöder solid modellering med gränsrepresentation (B-Rep) och NURBS -geometri, och gör att de kan publiceras i en mängd olika format. En geometrisk modelleringskärna är en mjukvarukomponent som tillhandahåller solida modellerings- och ytmodelleringsfunktioner till CAD-applikationer. [ citat behövs ]

Baserat på marknadsstatistik dominerar kommersiell programvara från Autodesk, Dassault Systems, Siemens PLM Software och PTC CAD-branschen. Följande är en lista över stora CAD-applikationer, grupperade efter användningsstatistik.

Kommersiell programvara

Programvara med öppen källkod

Gratisprogram

CAD-kärnor

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer-aided_design&oldid=1139304056 "