Računalno potpomognuti dizajn (CAD) uključuje izradu računalnih modela definiranih geometrijskim parametrima. Ti se modeli obično pojavljuju na računalnom monitoru kao trodimenzionalni prikaz dijela ili sustava dijelova, koji se mogu lako promijeniti promjenom relevantnih parametara. CAD sustavi omogućuju dizajnerima da vide objekte u širokom spektru prikaza i da ih testiraju simulirajući uvjete iz stvarnog svijeta.
Računalno potpomognuta proizvodnja (CAM) koristi podatke geometrijskog dizajna za upravljanje automatiziranim strojevima. CAM sustavi povezani su s računalnim numeričkim upravljanjem (CNC) ili izravnim numeričkim upravljanjem (DNC). Ti se sustavi razlikuju od starijih oblika numeričkog upravljanja (NC) po tome što se geometrijski podaci kodiraju mehanički. Budući da se CAD i CAM koriste računalno zasnovanim metodama za kodiranje geometrijskih podataka, moguće je da procesi dizajniranja i proizvodnje budu visoko integrirani. Računalno potpomognuti dizajn i proizvodni sustavi obično se nazivaju CAD / CAM.
PORIJEKLO CAD / CAM
CAD potječe iz tri zasebna izvora, koji također služe za isticanje osnovnih operacija koje CAD sustavi pružaju. Prvi izvor CAD-a proizašao je iz pokušaja automatizacije postupka izrade nacrta. Ti su događaji bili pioniri General Motors Research Laboratories početkom 1960-ih. Jedna od važnih prednosti računalnog modeliranja koja štedi vrijeme u odnosu na tradicionalne metode izrade nacrta jest ta što se prve mogu brzo ispraviti ili manipulirati promjenom parametara modela. Drugi izvor CAD-a bio je u ispitivanju dizajna simulacijom. Korištenje računalnog modeliranja za ispitivanje proizvoda pionirali su visokotehnološke industrije poput zrakoplovne industrije i poluvodiča. Treći izvor razvoja CAD-a rezultirao je naporima da se olakša protok od procesa dizajniranja do proizvodnog procesa koristeći tehnologije numeričkog upravljanja (NC), koje su uživale široku primjenu u mnogim aplikacijama sredinom 1960-ih. Upravo je taj izvor rezultirao vezom između CAD-a i CAM-a. Jedan od najvažnijih trendova u CAD / CAM tehnologijama je sve čvršća integracija između faza projektiranja i proizvodnje proizvodnih procesa temeljenih na CAD / CAM.
Razvoj CAD-a i CAM-a, a posebno povezanost između njih dvoje, prevladao je tradicionalne NC nedostatke u troškovima, jednostavnosti upotrebe i brzini omogućavajući projektiranje i izradu dijela koristeći isti sustav kodiranja geometrijskih podataka. Ova je inovacija uvelike skratila razdoblje između dizajna i proizvodnje i uvelike proširila opseg proizvodnih procesa za koje se automatizirani strojevi mogu ekonomski koristiti. Jednako važno, CAD / CAM dali su dizajneru puno izravniju kontrolu nad proizvodnim procesom, stvarajući mogućnost potpuno integriranih procesa dizajna i proizvodnje.
Brzi rast upotrebe CAD / CAM tehnologija nakon ranih 1970-ih omogućen je razvojem silicijskih čipova masovne proizvodnje i mikroprocesora, što je rezultiralo povoljnijim računalima. Kako je cijena računala nastavila padati i kako se njihova procesorska snaga poboljšavala, upotreba CAD / CAM-a proširila se s velikih tvrtki korištenjem tehnika masovne masovne proizvodnje na tvrtke svih veličina. Proširen je i opseg operacija na koje je primijenjen CAD / CAM. Uz oblikovanje dijelova tradicionalnim procesima alatnih strojeva kao što su štancanje, bušenje, glodanje i brušenje, CAD / CAM su počele koristiti i tvrtke uključene u proizvodnju potrošačke elektronike, elektroničkih komponenata, lijevane plastike i mnoštvo drugih proizvoda . Računala se također koriste za upravljanje brojnim proizvodnim procesima (poput kemijske obrade) koji nisu strogo definirani kao CAM jer se kontrolni podaci ne temelje na geometrijskim parametrima.
Korištenjem CAD-a moguće je u tri dimenzije simulirati kretanje dijela kroz proizvodni proces. Ovim postupkom mogu se simulirati brzine pomicanja, kutovi i brzine alatnih strojeva, položaj steznih nosača, kao i opseg i druga ograničenja koja ograničavaju rad stroja. Kontinuirani razvoj simulacije različitih proizvodnih procesa jedno je od ključnih sredstava pomoću kojih se CAD i CAM sustavi sve više integriraju. CAD / CAM sustavi također olakšavaju komunikaciju među onima koji su uključeni u dizajn, proizvodnju i druge procese. To je od posebne važnosti kada jedno poduzeće ugovara drugo za dizajn ili izradu komponente.
PREDNOSTI I NEDOSTATCI
Modeliranje s CAD sustavima nudi brojne prednosti u odnosu na tradicionalne metode crtanja koje koriste ravnala, kvadrate i šestare. Na primjer, dizajni se mogu mijenjati bez brisanja i ponovnog crtanja. CAD sustavi također nude značajke 'zumiranja' analogne objektivu fotoaparata, pri čemu dizajner može povećati određene elemente modela kako bi olakšao inspekciju. Računalni modeli obično su trodimenzionalni i mogu se rotirati na bilo kojoj osi, jednako kao što se može rotirati stvarni trodimenzionalni model u ruci, što omogućava dizajneru da stekne potpuniji osjećaj o objektu. CAD sustavi također su prikladni za modeliranje crteža u izrezivanju, u kojima se otkriva unutarnji oblik dijela, i ilustriranje prostornih odnosa između sustava dijelova.
Za razumijevanje CAD-a korisno je razumjeti i ono što CAD ne može učiniti. CAD sustavi ne mogu razumjeti koncepte iz stvarnog svijeta, poput prirode objekta koji se projektira ili funkcije kojoj će objekt služiti. CAD sustavi funkcioniraju po svojoj sposobnosti da kodificiraju geometrijske koncepte. Stoga postupak dizajniranja pomoću CAD-a uključuje prijenos ideje dizajnera u formalni geometrijski model. Napori na razvoju računalne 'umjetne inteligencije' (AI) još nisu uspjeli prodrijeti dalje od mehaničkog - predstavljenog geometrijskim (temeljenim na pravilima) modeliranjem.
Ostala ograničenja CAD-a rješavaju se istraživanjem i razvojem u području ekspertnih sustava. Ovo je područje izvedeno iz istraživanja provedenog u AI. Jedan primjer stručnog sustava uključuje uključivanje podataka o prirodi materijala - njihovoj težini, vlačnoj čvrstoći, fleksibilnosti i tako dalje - u CAD softver. Uključujući ove i druge informacije, CAD sustav bi tada mogao 'znati' što stručni inženjer zna kad taj inženjer kreira dizajn. Tada bi sustav mogao oponašati inženjerov misaoni obrazac i zapravo 'stvoriti' više dizajna. Ekspertni sustavi mogu uključivati provedbu apstraktnijih principa, poput prirode gravitacije i trenja, ili funkcije i odnosa često korištenih dijelova, poput poluga ili matica i vijaka. Stručni sustavi također bi mogli promijeniti način na koji se podaci pohranjuju i dohvaćaju u CAD / CAM sustavima, zamjenjujući hijerarhijski sustav onim koji nudi veću fleksibilnost. Međutim, takvi futuristički koncepti uvelike ovise o našim mogućnostima da analiziramo ljudske procese odlučivanja i prevedemo ih u mehaničke ekvivalente ako je moguće.
Jedno od ključnih područja razvoja CAD tehnologija je simulacija performansi. Među najčešćim vrstama simulacija su ispitivanje reakcije na stres i modeliranje postupka kojim se dio može proizvesti ili dinamički odnosi između sustava dijelova. U testovima naprezanja površine modela prikazane su rešetkom ili mrežicom, koje se iskrivljuju jer je dio pod simuliranim fizičkim ili toplinskim naprezanjem. Dinamički testovi funkcioniraju kao dopuna ili zamjena za izradu radnih prototipova. Lakoća s kojom se mogu mijenjati specifikacije dijela olakšava razvoj optimalne dinamičke učinkovitosti, kako u pogledu funkcioniranja sustava dijelova, tako i izrade bilo kojeg određenog dijela. Simulacija se također koristi u elektroničkoj automatizaciji dizajna, u kojoj simulirani protok struje kroz krug omogućuje brzo ispitivanje različitih konfiguracija komponenata.
Procesi dizajniranja i proizvodnje u određenom su smislu konceptualno odvojivi. Ipak, postupak dizajniranja mora se poduzimati s razumijevanjem prirode proizvodnog procesa. Potrebno je, na primjer, da dizajner zna svojstva materijala pomoću kojih bi se dio mogao graditi, razne tehnike kojima bi se taj dio mogao oblikovati i opseg proizvodnje koji je ekonomski isplativ. Konceptualno preklapanje između dizajna i proizvodnje sugerira potencijalne koristi CAD-a i CAM-a te razlog zbog kojeg se općenito zajedno smatraju sustavom.
Najnovija tehnička dostignuća bitno su utjecala na korisnost CAD / CAM sustava. Na primjer, sve veća procesorska snaga osobnih računala dala im je održivost kao sredstvo za primjenu CAD / CAM. Sljedeći važan trend je prema uspostavljanju jedinstvenog CAD-CAM standarda, tako da se mogu razmijeniti različiti paketi podataka bez odgađanja proizvodnje i isporuke, nepotrebnih revizija dizajna i drugih problema koji i dalje narušavaju neke CAD-CAM inicijative. Konačno, CAD-CAM softver nastavlja se razvijati u područjima poput vizualnog predstavljanja i integracije aplikacija za modeliranje i testiranje.
SLUČAJ ZA CAS I CAS / CAM
Konceptualno i funkcionalno paralelan razvoj CAD / CAM-a je CAS ili CASE, računalno potpomognuto softversko inženjerstvo. Kako je definirao SearchSMB.com u svom članku o 'CASE', 'CASE' ¦ je uporaba računalno potpomognute metode za organiziranje i kontrolu razvoja softvera, posebno na velikim, složenim projektima koji uključuju mnoge softverske komponente i ljude. ' CASE datira iz 1970-ih kada su računalne tvrtke počele primjenjivati koncepte iz iskustva CAD / CAM kako bi uvele više discipline u proces razvoja softvera.
Sljedeća kratica nadahnuta sveprisutnom prisutnošću CAD / CAM-a u proizvodnom sektoru je CAS / CAM. Ova fraza označava softver za prodaju putem računala / marketing uz pomoć računala. U slučaju CASE, kao i CAS / CAM, srž takvih tehnologija je integracija tokova rada i primjena dokazanih pravila na postupak ponavljanja.
BIBLIOGRAFIJA
Ames, Benjamin B. 'Kako CAD to čini jednostavnim.' Vijesti o dizajnu . 19. lipnja 2000.
'CAD softver radi sa simbolima s CADDetails.com.' Mreža vijesti o proizvodima . 11. siječnja 2006.
'SLUČAJ.' SearchSMB.com. Dostupno na http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Preuzeto 27. siječnja 2006.
Christman, Alan. 'Tehnološki trendovi u softveru CAM.' Moderna prodavaonica strojeva . Prosinca 2005. godine.
Leondes, Cornelius, ur. 'Računalno potpomognuti dizajn, inženjering i proizvodnja.' Sv. 5 od Dizajn proizvodnih sustava . CRC Press, 2001. (monografija).
za koju je James Denton oženjen
'Što misliš?' Strojarstvo-CIME . Studenoga 2005.
