طراحی به کمک کامپیوتر چیست؟?

طراحی به کمک کامپیوتر (محفل) شیوه تصور محصولات را متحول کرده است, توسعه یافته است, تجزیه و تحلیل کرد, و ساخته شده است.

از لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات پزشکی گرفته تا هواپیما, خودرو, و ماشین آلات صنعتی, تقریباً هر محصول مهندسی شده مدرن به عنوان یک مدل دیجیتال CAD شروع می شود.

بیش از جایگزینی ساده نقاشی های کاغذی, CAD به پایه دیجیتال مهندسی مدرن تبدیل شده است.

یک مدل CAD واحد می تواند از تجسم پشتیبانی کند, شبیه سازی ساختاری, برنامه ریزی تولید, برآورد هزینه, بازرسی کیفیت, و حتی مدیریت چرخه عمر محصول (PLM).

به عنوان صنعت 4.0, دوقلوهای دیجیتال, هوش مصنوعی (عده), و تولید مواد افزودنی همچنان در حال تکامل است, CAD در کل اکوسیستم تولیدی به طور فزاینده ای هوشمند و به هم متصل می شود.

1. طراحی به کمک کامپیوتر چیست؟ (محفل)?

طراحی به کمک کامپیوتر (محفل) استفاده از نرم افزار کامپیوتری برای ایجاد است, اصلاح کنید, تجزیه و تحلیل کنید, بهینه سازی, و طراحی محصولات فیزیکی یا سیستم های مهندسی را مستند کنید.

برخلاف طراحی سنتی, CAD طراحان را قادر می‌سازد تا مدل‌های دیجیتالی دقیقی بسازند که هندسه محصول را به‌طور دقیق نشان دهند, ابعاد, مواد, تحمل ها, و ویژگی های عملکردی.

این مدل‌های دیجیتال به عنوان منبع معتبر داده‌های مهندسی در سراسر فرآیند توسعه محصول عمل می‌کنند.

طراحی به کمک کامپیوتر توسط متخصصان در رشته های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد, از جمله:

• مهندسی مکانیک
• طراحی صنعتی
• معماری
• مهندسی عمران
• مهندسی هوافضا
• مهندسی خودرو
• مهندسی برق
• توسعه تجهیزات پزشکی
• طراحی محصول مصرفی

توابع اصلی طراحی به کمک کامپیوتر

سیستم های CAD مدرن بسیار فراتر از پیش نویس ساده هستند. آنها یک پلت فرم یکپارچه را ارائه می دهند که از کل فرآیند طراحی مهندسی پشتیبانی می کند.

قابلیت های اولیه شامل:

• طراحی دو بعدی
• مدل سازی جامد سه بعدی
• مدل سازی سطح
• طراحی مونتاژ
• مدل سازی پارامتریک
• ابعاد و تحمل
• تولید نقشه های مهندسی
• شبیه سازی حرکت
• تحلیل عنصر محدود (عیاشی) ادغام
• آماده سازی داده های تولیدی
• تجسم محصول
• همکاری در طراحی
• یکپارچه سازی چرخه عمر محصول

2. تکامل طراحی به کمک کامپیوتر

تاریخچه طراحی به کمک کامپیوتر منعکس کننده تکامل گسترده تر مهندسی دیجیتال است.

دوران پیش نویس دستی

قبل از اینکه کامپیوترها به طور گسترده در دسترس قرار گیرند, نقشه های فنی به طور کامل با دست ایجاد شده است.

اصلاحات طراحی اغلب نیاز به ترسیم مجدد کل ورق دارد, توسعه محصول را کند و گران می کند.

گرافیک کامپیوتری اولیه (1960حرف)

یکی از اولین نقاط عطف بود اسکچ پد, توسعه یافته توسط ایوان ساترلند در 1963.

Sketchpad گرافیک های کامپیوتری تعاملی را معرفی کرد, محدودیت های هندسی, و مدل سازی مبتنی بر شی, پایه گذاری سیستم های CAD مدرن.

سیستم های طراحی تجاری به کمک کامپیوتر (1970s–1980s)

با افزایش قدرت محاسباتی, نرم افزار تجاری CAD برای صنایعی مانند هوافضا و تولید خودرو پدیدار شد.

این سیستم های اولیه به طور چشمگیری کارایی پیش نویس را بهبود بخشیدند، اما گران و تنها برای شرکت های بزرگ قابل دسترسی بودند.

انقلاب مدلسازی پارامتریک (1990حرف)

معرفی مدل‌سازی جامد پارامتریک طراحی محصول را متحول کرد.

به جای ویرایش تک تک عناصر طراحی, طراحان می توانند روابط بین ویژگی ها را تعریف کنند, به مدل ها اجازه می دهد هر زمان که ابعاد یا پارامترها تغییر کردند، به طور خودکار به روز شوند.

این نوآوری به طور قابل توجهی بهره وری مهندسی و سازگاری طراحی را بهبود بخشید.

CAD مبتنی بر Cloud و AI (امروز)

پلتفرم های طراحی مدرن به کمک کامپیوتر به طور فزاینده ای یکپارچه می شوند:

• همکاری ابری
• هوش مصنوعی
• طراحی مولد
• شبیه سازی
• دوقلوهای دیجیتال
• اتوماسیون تولید

سیستم‌های CAD امروزی به جای ابزارهای طراحی مستقل، به پلتفرم‌های مهندسی جامع تبدیل شده‌اند.

3. طراحی به کمک کامپیوتر چگونه کار می کند

طراحی با رایانه (محفل) بسیار بیشتر از یک ابزار طراحی دیجیتال است.

این یک پلت فرم مهندسی یکپارچه است که مفاهیم طراحی را به مدل های دیجیتال هوشمند تبدیل می کند که قادر به پشتیبانی از کل فرآیند توسعه محصول - از طراحی مفهومی و تجزیه و تحلیل مهندسی تا تولید هستند., بازرسی, و مدیریت چرخه عمر محصول.

از مفهوم طراحی تا مدل دیجیتال

هر پروژه طراحی به کمک کامپیوتر با یک هدف طراحی شروع می شود.

مهندسان ابتدا الزامات عملکردی محصول را تعریف می کنند, شرایط عملیاتی, انتخاب مواد, فرآیند تولیدی, و اهداف عملکرد.

این ورودی های طراحی، هندسه کلی و پیکربندی ساختاری جزء را تعیین می کنند.

فرآیند مدل سازی معمولاً با یک طرح دو بعدی ایجاد شده در صفحه مرجع شروع می شود. برخلاف نقاشی های سنتی, یک طرح CAD صرفاً مجموعه ای از خطوط نیست.

در عوض, این یک چارچوب هندسی کاملاً محدود است که در آن ابعاد, زاویه, شعاع ها, شرایط مماس, تقارن, و روابط موقعیتی به صورت ریاضی تعریف می شوند.

هنگامی که طرح کاملاً محدود شد, به عنوان پایه ای برای تولید هندسه سه بعدی از طریق عملیاتی مانند اکستروژن عمل می کند., انقلاب, جارو کردن, لوفتینگ, یا ایجاد سطح مرزی.

این ویژگی ها به تدریج نمایش دیجیتال کامل محصول را ایجاد می کنند و در عین حال روابط ابعادی دقیق را حفظ می کنند.

زیرا هر ویژگی با پارامترهای طراحی مرتبط باقی می ماند, تغییرات را می توان به سرعت بدون بازسازی کل مدل انجام داد.

مدلسازی پارامتری و هدف طراحی

یکی از قوی ترین قابلیت های نرم افزار مدرن CAD می باشد مدل سازی پارامتریک, که به مهندسان اجازه می دهد تا محصولات را بر اساس روابط مهندسی به جای هندسه ثابت تعریف کنند.

در یک مدل پارامتریک, ابعاد به عنوان متغیرهای قابل ویرایش در نظر گرفته می شوند. ویژگی‌ها از طریق محدودیت‌هایی که منطق طراحی مورد نظر را منعکس می‌کنند به هم مرتبط می‌شوند.

وقتی یک بعد تغییر می کند, همه ویژگی‌های وابسته به‌طور خودکار به‌روزرسانی می‌شوند و در عین حال قصد طراحی اصلی را حفظ می‌کنند.

به عنوان مثال, افزایش قطر شفت می تواند به طور خودکار اندازه سوراخ های جفت گیری را تنظیم کند, صندلی های بلبرینگ, کلیدی, و مجموعه‌های مرتبط بدون نیاز به اصلاح دستی هر یک از ویژگی‌ها.

این رویکرد چندین مزیت مهم را ارائه می دهد:

• تکرار سریع طراحی
• کاهش خطاهای مدل سازی
• سازگاری طراحی بهبود یافته
• سفارشی سازی آسان تر محصول
• ایجاد کارآمد خانواده محصول

مدل‌سازی پارامتریک به‌ویژه در صنایعی که محصولات در اندازه‌ها یا پیکربندی‌های متعدد وجود دارند، ارزشمند است, به سازندگان اجازه می دهد تا با اصلاح تعداد کمی از پارامترهای کلیدی، انواع جدیدی تولید کنند.

مدلسازی جامد مبتنی بر ویژگی

به جای ساختن اشکال پیچیده به عنوان یک شی واحد, نرم افزار مدرن طراحی به کمک کامپیوتر، مدل ها را با استفاده از توالی ویژگی های مهندسی می سازد.

هر ویژگی نشان دهنده یک عملیات تولیدی یا عملکردی است, مانند اضافه کردن رئیس, ایجاد یک سوراخ, بریدن یک جیب, اعمال فیله, یا تشکیل دنده.

این ویژگی ها در یک درخت تاریخچه ویژگی سازماندهی شده اند که فرآیند مدل سازی کامل را ثبت می کند.

این رویکرد مبتنی بر تاریخ به مهندسان اجازه می دهد تا به هر مرحله از طراحی بازگردند و ویژگی های قبلی را بدون بازسازی کل مدل اصلاح کنند..

زیرا ویژگی های بعدی به طور خودکار بازسازی می شوند, اصلاحات طراحی به طور قابل توجهی سریعتر و قابل اعتمادتر می شوند.

مدل‌سازی مبتنی بر ویژگی همچنین فرآیندهای ساخت واقعی را منعکس می‌کند, درک چگونگی ساخت قطعات برای مهندسان تولید آسان تر می شود.

مدل سازی مونتاژ و شبیه سازی حرکت

بیشتر محصولات مهندسی از اجزای متعدد به هم پیوسته تشکیل شده اند تا قطعات جداگانه.

بنابراین نرم‌افزار طراحی به کمک کامپیوتر قابلیت‌های مدل‌سازی مونتاژ جامعی را ارائه می‌کند که طراحان را قادر می‌سازد اجزای جداگانه را در سیستم‌های مکانیکی کامل ترکیب کنند..

در حین ایجاد مونتاژ, مهندسان روابط هندسی مانند تمرکز را تعریف می کنند, تصادف, تراز, جبران می کند, و محدودیت های چرخشی.

این روابط تضمین می کند که اجزا به درستی قرار گرفته اند و همانطور که در نظر گرفته شده است با هم کار می کنند.

پلتفرم های مدرن CAD نیز از شبیه سازی حرکت پشتیبانی می کنند, به مهندسان اجازه می دهد قبل از تولید نمونه های فیزیکی، نحوه عملکرد مجموعه ها را در شرایط عملیاتی ارزیابی کنند.

تجزیه و تحلیل حرکت می تواند تشخیص دهد:

• تداخل مکانیکی
• برخورد بین قطعات متحرک
• محدودیت های دامنه حرکت
• مسائل توالی مونتاژ
• عملکرد سینماتیک

با شناسایی این مشکلات در مرحله طراحی دیجیتال, تولیدکنندگان می توانند از تغییرات پرهزینه بعدی در تولید اجتناب کنند.

تجزیه و تحلیل مهندسی و تایید طراحی

یک مدل CAD بسیار بیشتر از یک نمایش بصری است - همچنین به عنوان پایه ای برای تجزیه و تحلیل مهندسی عمل می کند.

بسیاری از پلتفرم های مدرن CAD، مهندسی به کمک کامپیوتر را ادغام می کنند (CAE) ابزارهایی که به طراحان اجازه می دهد تا عملکرد محصول را قبل از شروع تولید ارزیابی کنند.

به جای اینکه صرفاً به آزمایش فیزیکی تکیه کنید, مهندسان می توانند شرایط عملیاتی دنیای واقعی را در محیط دیجیتال شبیه سازی کنند.

تحلیل های رایج شامل تنش ساختاری است, تغییر شکل, ارتعاش, توزیع حرارتی, جریان سیال, زندگی خستگی, و رفتار کمانشی.

این شبیه سازی ها مهندسان را قادر می سازد تا با شناسایی مناطق ضعیف، طرح ها را بهینه کنند, کاهش مواد غیر ضروری, بهبود عوامل ایمنی, و افزایش قابلیت اطمینان محصول در حالی که نیاز به آزمایش نمونه اولیه گران قیمت را به حداقل می رساند.

طراحی برای تولید (DFM)

مدل‌سازی مؤثر طراحی به کمک رایانه فراتر از عملکرد محصول است - همچنین نحوه تولید قطعه را در نظر می‌گیرد..

سیستم‌های مدرن CAD از طراحی برای قابلیت تولید پشتیبانی می‌کنند (DFM) با کمک به مهندسان در ارزیابی اینکه آیا یک طرح می تواند به طور موثر با استفاده از فرآیندهایی مانند ماشینکاری CNC تولید شود یا خیر, سرمایه گذاری سرمایه گذاری, قالب تزریقی, ساخت ورق فلزی, یا تولید افزودنی.

به عنوان مثال, نرم افزار CAD طراحان را قادر می سازد تا زوایای پیش نویس را برای اجزای قالب گیری شده ارزیابی کنند, حداقل ضخامت دیواره برای ریخته گری, دسترسی ماشینکاری, عمق سوراخ, شعاع گوشه, و فاصله های ابزار ماشینکاری.

با ترکیب ملاحظات ساخت در مرحله طراحی, شرکت ها می توانند هزینه های تولید را به میزان قابل توجهی کاهش دهند, به حداقل رساندن تجدید نظر در طراحی, و کیفیت محصول را بهبود بخشد.

4. انواع نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر

نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر به یک اکوسیستم متنوع و متناسب با رشته های مهندسی مختلف تبدیل شده است., صنایع, و مراحل توسعه محصول.

در حالی که همه سیستم‌های CAD هدف مشترک ایجاد مدل‌های دیجیتال دقیق را دارند, آنها به طور قابل توجهی در فلسفه مدل سازی خود متفاوت هستند, قابلیت های محاسباتی, ویژگی های همکاری, و ادغام با ابزارهای ساخت و شبیه سازی.

2D پیش نویس طراحی به کمک کامپیوتر

نرم افزار CAD دو بعدی بر ایجاد نقشه های مهندسی متشکل از خطوط تمرکز دارد, قوس ها, ابعاد, نمادها, و حاشیه نویسی.

اگرچه مهندسی مدرن به طور فزاینده ای بر مدل سازی سه بعدی متکی است, 2پیش نویس D برای اسناد تولید ضروری است, چیدمان گیاهان, نمودارهای لوله کشی, شماتیک های الکتریکی, و بازنگری های نقاشی میراث.

در مقایسه با پیش نویس دستی, 2D CAD به طور قابل توجهی دقت ترسیم را بهبود می بخشد, سرعت تجدید نظر, و مدیریت اسناد.

لایه ها, بلوک های قابل استفاده مجدد, سبک های ابعادی, و مقیاس بندی خودکار تهیه نقشه های فنی استاندارد را بسیار ساده می کند.

برنامه های معمولی شامل:

• نقشه های تولیدی
• پلان های معماری
• چیدمان های سازه ای
• نمودارهای سیم کشی برق
• شماتیک های هیدرولیک و پنوماتیک
• نمودارهای جریان فرآیند (PFD)
• نمودارهای لوله کشی و ابزار دقیق (پ&شناسه)

شناخته شده ترین نرم افزار در این دسته نرم افزار AutoCAD است, که برای چندین دهه یک استاندارد صنعتی باقی مانده است.

3D طراحی به کمک کامپیوتر پارامتریک

مدل‌سازی پارامتریک نشان‌دهنده رویکرد غالب در مهندسی مکانیک مدرن است.

بر خلاف مدل سازی هندسی ایستا, CAD پارامتری هر عملیات مدل سازی را ثبت می کند و روابط بین ویژگی ها را حفظ می کند, ابعاد, و محدودیت های طراحی.

تغییرات طراحی به طور خودکار در سراسر مدل منتشر می شود.

به عنوان مثال, افزایش ضخامت صفحه نصب به طور خودکار عمق سوراخ ها را به روز می کند, طول بست, مجوزهای مونتاژ, خواص جرمی, و نقشه های مهندسی مرتبط.

این قابلیت زمان طراحی مجدد را به طور چشمگیری کاهش می دهد و ناهماهنگی ها را در طول بازبینی محصول به حداقل می رساند.

زیرا هدف مهندسی در مدل تعبیه شده است, CAD پارامتریک مخصوصاً برای محصولاتی که تحت بهینه سازی طراحی مکرر هستند یا نیاز به چندین نوع پیکربندی دارند مناسب است.

نرم افزار نمایندگی شامل:

مدلسازی مستقیم طراحی به کمک کامپیوتر

مدل سازی مستقیم وابستگی به تاریخچه ویژگی ها را از بین می برد. به جای ویرایش پارامترهای ثبت شده در طول ایجاد مدل, مهندسان هندسه را مستقیماً با فشار دادن اصلاح می کنند, کشیدن, جبران, یا حذف چهره ها.

این رویکرد مدل‌سازی انعطاف‌پذیری استثنایی را هنگام کار با مدل‌های وارداتی فاقد درخت ویژگی‌های قابل ویرایش ارائه می‌دهد.

به ویژه در طراحی مفهومی ارزشمند است, تغییرات مهندسی سریع, مهندسی معکوس, و پروژه های مشترک شامل چندین پلتفرم CAD.

اگرچه مدل سازی مستقیم آزادی بیشتری را فراهم می کند, به طور کلی برخی از اتوماسیون و حفظ هدف طراحی ارائه شده توسط سیستم های پارامتریک را قربانی می کند.

در نتیجه, بسیاری از پلتفرم های مدرن CAD هر دو روش را ترکیب می کنند, به مهندسان اجازه می دهد تا مناسب ترین گردش کار را برای یک کار مشخص انتخاب کنند.

مدلسازی سطح طراحی به کمک کامپیوتر

مدل‌سازی سطح در ایجاد هندسه‌های آزاد بسیار پیچیده که نمی‌توان با استفاده از ویژگی‌های جامد معمولی به طور کارآمد نشان داد، تخصص دارد..

به جای توصیف حجم یک شی, مدل‌سازی سطح، مرزهای خارجی آن را با استفاده از سطوح پیوسته ریاضی مانند NURBS تعریف می‌کند (B-Splines منطقی غیر یکنواخت).

طراحان انحنا را دستکاری می کنند, تداوم, و نقاط کنترل برای دستیابی به انتقال فوق العاده صاف بین سطوح مجاور.

این فناوری به طور گسترده در مواردی استفاده می شود که راندمان آیرودینامیکی یا زیبایی ظاهری حیاتی است.

برنامه های معمولی شامل:

• پانل های بیرونی خودرو
• بدنه هواپیما
• لوازم الکترونیکی مصرف کننده
• کاشت پزشکی
• طراحی صنعتی
• لوازم خانگی

زیرا حتی ناپیوستگی های جزئی ممکن است بر ظاهر و عملکرد تأثیر بگذارد, ابزارهای پیشرفته مدل‌سازی سطح، کنترل دقیقی بر تداوم انحنا را فراهم می‌کنند (G0, G1, G2, و تداوم مرتبه بالاتر).

فرم آزاد و طراحی صنعتی طراحی به کمک کامپیوتر

طراحان صنعتی اغلب به آزادی هنری بیشتری نسبت به سیستم های CAD مهندسی معمولی نیاز دارند.

نرم افزار مدل سازی Freeform شکاف بین خلاقیت هنری و دقت مهندسی را پر می کند.

به جای اتکای صرف به ابعاد مهندسی, طراحان هندسه دیجیتال را با استفاده از سطوح تقسیم می کنند, قفس های کنترل, و تکنیک های مدل سازی ارگانیک.

فرم های به دست آمده را می توان بعداً به مدل های مهندسی قابل ساخت تبدیل کرد.

این سیستم ها معمولاً در طول توسعه مفهومی محصولات مورد استفاده قرار می گیرند که در آن ارگونومی و جذابیت بصری ملاحظات اولیه است., مانند لوازم الکترونیکی مصرفی, مبلمان, کالاهای ورزشی, و فضای داخلی خودرو.

مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM)

اگرچه از نظر فنی از CAD مکانیکی سنتی متمایز است, مدل سازی اطلاعات ساختمان نشان دهنده استاندارد CAD در معماری است, مهندسی, و ساخت.

بر خلاف مدل های هندسی معمولی, اشیاء BIM حاوی اطلاعات مهندسی گسترده از جمله مشخصات مواد هستند, خواص ساختاری, رتبه بندی آتش, برنامه های تعمیر و نگهداری, توالی ساخت و ساز, و هزینه های چرخه عمر.

همانطور که مدل ساختمان تکامل می یابد, تمام پلان های طبقه مرتبط, ارتفاعات, بخش ها, برنامه ها, و مقدار برخاستها به طور خودکار به روز می شوند, هماهنگی بین معماران را تا حد زیادی بهبود می بخشد, مهندسین سازه, و پیمانکاران ساختمانی.

پلتفرم های پیشرو BIM شامل Autodesk Revit است, ArchiCAD, و بنتلی OpenBuildings.

طراحی به کمک کامپیوتر الکتریکی و الکترونیکی (ECAD)

توسعه محصولات الکترونیکی به جای هندسه مکانیکی به نرم افزار CAD تخصصی بهینه شده برای طراحی الکتریکی و الکترونیکی متکی است..

پشتیبانی از سیستم های ECAD:

• تصویربرداری شماتیک
• تخته مدار چاپی (PCB) طرح بندی
• تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال
• کتابخانه های مؤلفه
• بهینه سازی مسیریابی
• مستندات ساخت

محصولات الکترونیکی مدرن به طور فزاینده ای نیاز به همکاری بین ECAD و سیستم های مکانیکی CAD برای اطمینان از سازگاری محفظه دارند., تراز اتصال دهنده, مدیریت حرارتی, و محافظ الکترومغناطیسی.

طراحی به کمک کامپیوتر مبتنی بر ابر

رایانش ابری CAD را از یک برنامه کاربردی وابسته به ایستگاه کاری به یک پلتفرم مهندسی مشترک که از طریق مرورگرهای وب استاندارد قابل دسترسی است تبدیل کرده است..

به جای ذخیره فایل های طراحی به صورت محلی, سیستم های مبتنی بر ابر پایگاه داده های متمرکزی را حفظ می کنند که از همکاری بلادرنگ بین تیم های مهندسی توزیع شده جغرافیایی پشتیبانی می کند..

مهندسان می توانند به طور همزمان مجموعه ها را بررسی کنند, اعمال تغییرات طراحی, بازبینی های آهنگ, و داده های محصول را بدون مبادله چندین نسخه فایل مدیریت کنید.

کنترل خودکار نسخه خطر تغییرات متناقض را کاهش می دهد و در عین حال مدیریت پروژه را ساده می کند.

Cloud CAD به ویژه برای سازمان های چند ملیتی جذاب است, استارت آپ ها, و شبکه های تولیدی توزیع شده، زیرا نیازهای سخت افزاری را کاهش می دهد و همکاری ایمن را در مکان های مختلف تسهیل می کند..

5. فرمت های فایل طراحی به کمک کامپیوتر

انتخاب فرمت فایل صحیح برای همکاری و ساخت بسیار مهم است.

از جمله این فرمت هاست, پله به طور کلی به عنوان انتخاب ارجح برای ماشینکاری CNC در نظر گرفته می شود, سرمایه گذاری سرمایه گذاری, و ساخت دقیق زیرا هندسه جامد دقیق را حفظ می کند و در عین حال مستقل از نرم افزار باقی می ماند.

6. جایی که طراحی به کمک کامپیوتر در تولید مدرن استفاده می شود?

طراحی با رایانه (محفل) به پایه دیجیتالی تولید مدرن تبدیل شده است.

صرف نظر از اینکه محصولی با ماشین کاری تولید می شود یا خیر, ریخته گری, قالب ریزی, تولید افزودنی, یا ساخت ورق فلزی, تقریباً هر فرآیند تولیدی با یک مدل CAD آغاز می شود.

به عنوان منبع اولیه داده های مهندسی عمل می کند, ارائه هندسه, ابعاد, تحمل ها, مشخصات مواد, و اطلاعات ساخت مورد نیاز در کل چرخه عمر تولید.

طراحی محصول و توسعه مهندسی

اولین کاربرد CAD خود طراحی محصول است. مهندسان از نرم افزار CAD برای تبدیل ایده ها به مدل های سه بعدی کاملاً تعریف شده استفاده می کنند که به طور دقیق هندسه و ویژگی های عملکردی محصول را نشان می دهد..

در مرحله طراحی, مولفه ها با استفاده از ویژگی های پارامتریک ایجاد می شوند که می توانند به طور موثر با تکامل نیازهای محصول اصلاح شوند.

طراحان ابعاد را ارزیابی می کنند, ضخامت های دیوار, مجوزها, روابط مونتاژ, و توزیع مواد بسیار قبل از تولید هر نمونه فیزیکی.

این رویکرد دیجیتال تکرار طراحی سریع را امکان پذیر می کند و در عین حال زمان توسعه و هزینه های مهندسی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

زیرا هر تغییری به طور خودکار در سراسر مدل منعکس می شود, تغییرات مهندسی را می توان با کارایی بسیار بیشتری نسبت به روش های سنتی پیش نویس اجرا کرد.

برای شرکت هایی که محصولات جدید تولید می کنند, CAD یک محیط مشترک را برای طراحان صنعتی فراهم می کند, مهندسین مکانیک, مهندسین برق, و متخصصان تولید می توانند به طور همزمان به بهینه سازی محصول کمک کنند.

ماشینکاری CNC

طراحی به کمک کامپیوتر نقش اصلی را در آن ایفا می کند ماشینکاری CNC زیرا هر عملیات ماشینکاری با یک مدل دیجیتال دقیق آغاز می شود.

پس از تکمیل مدل طراحی به کمک کامپیوتر, به نرم افزار CAM منتقل می شود, جایی که استراتژی های ماشین کاری و مسیرهای ابزار به طور خودکار تولید می شوند.

نرم افزار حرکت برش را تعیین می کند, سرعت دوک نخ ریسی, نرخ خوراک, عمق برش, و توالی ماشینکاری بر اساس هندسه جزء.

دقت مدل CAD مستقیماً بر کیفیت ماشین‌کاری تأثیر می‌گذارد.

ویژگی هایی مانند سوراخ, جیب, فیله, محفظه, بخش های رشته ای, و سطوح منحنی پیچیده مستقیماً از مدل تفسیر می شوند, به حداقل رساندن خطاهای برنامه نویسی و بهبود راندمان ماشینکاری.

CAD همچنین به مهندسان اجازه می دهد تا قبل از شروع ماشینکاری، قابلیت تولید را ارزیابی کنند.

ویژگی هایی که ممکن است دشواری ماشینکاری را افزایش دهد, مانند حفره های عمیق, گوشه های داخلی تیز, یا مناطق برش غیر قابل دسترس, را می توان در مرحله طراحی شناسایی و بهینه کرد, کاهش هزینه های تولید و کوتاه شدن زمان تحویل.

ریخته گری دقیق و ریخته گری سرمایه گذاری

سرمایه گذاری سرمایه گذاری یکی از فرآیندهای تولیدی است که بیشترین بهره را از فناوری طراحی به کمک رایانه می برد.

فولاد ضد زنگ پیچیده, الومینیوم, تیتانیوم, و اجزای سوپرآلیاژی ابتدا به صورت دیجیتالی قبل از تولید الگوها و ابزارها مدلسازی می شوند.

زیرا ریخته گری سرمایه گذاری می تواند هندسه های پیچیده را با دقت بازتولید کند, CAD به مهندسان اجازه می دهد تا با استفاده از دیوارهای نازک از انعطاف پذیری طراحی فرآیند به طور کامل استفاده کنند., معابر داخلی, منحنی های پیچیده, و سازه ها را در یک ریخته گری ادغام کرد.

علاوه بر تعریف هندسه اجزاء, CAD از طراحی سیستم های دروازه پشتیبانی می کند, دونده, قیام, و محلول های تغذیه ای که بر جریان فلز و رفتار انجماد تأثیر می گذارد.

مدل دیجیتال همچنین به عنوان پایه ای برای نرم افزار شبیه سازی ریخته گری عمل می کند, مهندسان را قادر می سازد تا الگوهای پرکننده را پیش بینی کنند, انقباض, تخلخل, و سایر عیوب احتمالی قبل از شروع تولید.

این ادغام به طور قابل توجهی تغییرات ابزار را کاهش می دهد و کیفیت ریخته گری پاس اول را بهبود می بخشد.

ریخته گری شن و ماسه و ریخته گری فوم گمشده

طراحی به کمک کامپیوتر همچنین فناوری های ریخته گری معمولی مانند ریخته گری شن و ماسه و ریخته گری فوم از دست رفته را متحول کرده است..

برای ریخته گری, از مدل های دیجیتال برای طراحی الگوها استفاده می شود, هسته, جعبه های اصلی, و تجهیزات قالب گیری در حالی که از مزایای ماشینکاری مناسب اطمینان حاصل می شود, زاویه های پیش نویس, و جبران انقباض.

در ریخته گری فوم از دست رفته, CAD مهندسان را قادر می سازد تا الگوهای فوم بسیار دقیقی ایجاد کنند که هندسه اجزای نهایی را تکرار می کند..

مجموعه های پیچیده اغلب می توانند در یک الگوی فوم واحد ادغام شوند, کاهش عملیات مونتاژ و بهبود قوام ریخته گری.

ابزارهای شبیه‌سازی مرتبط با مدل‌های CAD بیشتر به بهینه‌سازی پر کردن قالب کمک می‌کنند, تخلیه گاز, و رفتار انجماد, کمک به ریخته گری ها برای به حداقل رساندن عیوب ریخته گری در حالی که راندمان تولید را بهبود می بخشد.

قالب گیری تزریقی و توسعه محصولات پلاستیکی

در پلاستیک قالب تزریقی تولید, طراحی به کمک کامپیوتر به عنوان پایه ای برای طراحی محصول و توسعه قالب عمل می کند.

مهندسان از مدل های CAD برای بهینه سازی ضخامت دیوار استفاده می کنند, قرار دادن دنده, روسای, ویژگی های اسنپ فیت, زاویه های پیش نویس, و خطوط جداسازی قبل از ساخت ابزار.

از آنجایی که ساخت قالب نشان دهنده سرمایه گذاری قابل توجهی است, شناسایی زودهنگام مسائل طراحی می تواند از تغییرات گران قیمت ابزار در مراحل بعدی پروژه جلوگیری کند.

سیستم های CAD مدرن همچنین شبیه سازی جریان قالب را ادغام می کنند, به طراحان اجازه می دهد تا رفتار پر شدن پلیمر را تجزیه و تحلیل کنند, راندمان خنک کننده, خطوط جوش, تله های هوایی, علامت سینک, و تاب.

با اعتبارسنجی دیجیتالی طرح ها, تولید کنندگان می توانند آزمون و خطا را در طول راه اندازی قالب کاهش دهند و در عین حال کیفیت محصول نهایی را بهبود بخشند.

ساخت ورق فلز

ورق فلز ساخت نیاز به بررسی دقیق رفتار مواد در طول دارد خم و عملیات تشکیل.

نرم افزار CAD مهندسان را قادر می سازد تا اجزای ورق فلزی سه بعدی را طراحی کنند در حالی که به طور خودکار الگوهای مسطح دقیق برای برش لیزری یا پانچ تولید می کنند..

نرم افزار میزان خمش را محاسبه می کند, کسر خم, ضخامت مواد, و شعاع تشکیل, اطمینان حاصل شود که قطعه تمام شده پس از خم شدن با طرح مورد نظر مطابقت دارد.

این قابلیت خطاهای تولید را تا حد زیادی کاهش می دهد و ضایعات مواد را به حداقل می رساند, به ویژه در صنایعی مانند خودروسازی, محفظه های برقی, سیستم های HVAC, و تجهیزات صنعتی.

تولید افزودنی و چاپ سه بعدی

رشد سریع تولید مواد افزودنی، اهمیت طراحی به کمک رایانه را بیشتر کرده است.

بر خلاف فرآیندهای تولید کاهشی که مواد را حذف می کند, 3چاپ D کامپوننت ها را لایه به لایه مستقیماً از مدل های دیجیتال می سازد.

هر جزء چاپ شده به عنوان یک فایل CAD شروع می شود, که هم هندسه خارجی و هم ساختارهای داخلی پیچیده را تعریف می کند.

نرم افزار مدرن CAD از رویکردهای طراحی پیشرفته ای پشتیبانی می کند که به طور منحصر به فرد برای تولید افزودنی مناسب هستند, از جمله سازه های مشبک, بهینه سازی توپولوژی, کانال های خنک کننده کنفرانس,

و هندسه های سلولی سبک وزن که تولید آنها با استفاده از روش های تولید سنتی غیرممکن است.

همانطور که تولید مواد افزودنی به رشد خود ادامه می دهد, CAD در حال تبدیل شدن به یک ابزار قدرتمند برای طراحی اجزایی است که به طور خاص برای تولید مبتنی بر لایه بهینه شده اند.

طراحی مونتاژ و یکپارچه سازی سیستم

محصولات مدرن به ندرت از یک جزء تشکیل شده اند. در عوض, آنها از ده ها مونتاژ شده اند, صدها, یا حتی هزاران قطعه مجزا که باید دقیقاً با هم کار کنند.

مدل سازی مونتاژ CAD به مهندسان امکان می دهد تا تناسب اجزا را ارزیابی کنند, حرکت, تداخل, روش های چفت و بست, و دسترسی به تعمیر و نگهداری قبل از شروع تولید.

محیط‌های مونتاژ مجازی به شناسایی تضادهای ابعادی کمک می‌کنند, خطرات برخورد, و مشکلات نصب در طول توسعه محصول, کاهش قابل توجه تغییرات مونتاژ پرهزینه در طول تولید.

قابلیت های شبیه سازی حرکت بیشتر به مهندسان امکان می دهد مکانیسم ها را ارزیابی کنند, سیستم های دنده ای, پیوندها, لولا, و مجموعه های چرخشی تحت شرایط عملیاتی واقعی.

تولید هوشمند و دوقلوهای دیجیتال

به عنوان صنعت 4.0 فناوری ها به طور فزاینده ای گسترش می یابند, CAD در حال تبدیل شدن به منبع داده مرکزی برای سیستم های تولید هوشمند است.

یک مدل مدرن CAD دیگر تنها به عنوان یک سند طراحی عمل نمی کند، بلکه شالوده دوقلوهای دیجیتالی را تشکیل می دهد که محصولات مجازی را با داده های عملیاتی دنیای واقعی متصل می کند..

در طول چرخه عمر یک محصول, مدل‌های CAD ممکن است با سیستم‌های اجرایی تولید مرتبط باشند (با وضوح), برنامه ریزی منابع سازمانی (ERP), حسگرهای اینترنت اشیا, و پلتفرم‌های PLM برای ایجاد یک نمایش دیجیتالی به‌روزشده مداوم از محصول فیزیکی.

این یکپارچه سازی امکان نگهداری پیش بینی را فراهم می کند, نظارت بر عملکرد در زمان واقعی, بهینه سازی فرآیند, و مدیریت چرخه عمر, به سازندگان اجازه می دهد تا بر اساس داده های مهندسی دقیق تصمیمات بهتری بگیرند.

7. مزایای طراحی به کمک کامپیوتر

طراحی با رایانه (محفل) توسعه محصول مدرن را با بهبود دقت طراحی متحول کرده است, بهره وری مهندسی, و یکپارچه سازی تولید.

در مقایسه با طراحی دستی سنتی, CAD مهندسان را قادر می سازد تا مدل های دیجیتال دقیقی ایجاد کنند که از هر مرحله از چرخه عمر محصول پشتیبانی می کند, از طراحی مفهومی گرفته تا تولید و کنترل کیفیت.

دقت و کیفیت طراحی بالاتر

طراحی به کمک کامپیوتر از مدل های ریاضی برای تعریف هندسه استفاده می کند, ابعاد, و تلورانس ها با دقت بالا.

برخلاف نقشه های دستی, مدل‌های دیجیتال در طول فرآیند طراحی یکپارچگی را حفظ می‌کنند, کاهش خطای انسانی و بهبود کیفیت محصول.

توسعه سریعتر محصول

تغییرات طراحی را می توان به سرعت با استفاده از مدل سازی پارامتریک ایجاد کرد, به مهندسان اجازه می دهد تا ابعاد و ویژگی ها را بدون بازسازی کل مدل به روز کنند. این چرخه های توسعه را کوتاه می کند و تکرار طراحی سریعتر را امکان پذیر می کند.

تجسم و ارتباط بهتر

مدل های سه بعدی CAD تجسم واقعی محصولات را ارائه می دهند, بررسی طرح ها را آسان تر می کند, مسائل بالقوه را شناسایی کنید, و ایده ها را بین طراحان به اشتراک بگذارید, مهندسی, تولید کنندگان, و مشتریان.

طراحی بهبود یافته برای قابلیت ساخت

CAD به مهندسان کمک می کند تا با ارزیابی عواملی مانند ضخامت دیوار، محصولات را برای تولید بهینه کنند, زاویه های پیش نویس, دسترسی ماشینکاری, و الزامات مونتاژ در مرحله طراحی.

این امر هزینه های تولید را کاهش می دهد و تغییرات طراحی را بعداً به حداقل می رساند.

ادغام با شبیه سازی و ساخت

نرم افزار مدرن CAD به طور یکپارچه با مهندسی به کمک کامپیوتر ادغام می شود (CAE) و ساخت به کمک کامپیوتر (بادامک).

مهندسان می توانند سازه ای را انجام دهند, گرمی, و شبیه سازی حرکت به طور مستقیم بر روی مدل های CAD قبل از تولید مسیرهای ابزار CNC, قالب, یا فایل های پرینت سه بعدی, بهبود عملکرد محصول و کارایی تولید.

همکاری پیشرفته

پلتفرم‌های CAD مبتنی بر ابر به تیم‌های متعدد اجازه می‌دهند تا با حفظ کنترل نسخه، روی یک مدل دیجیتال کار کنند.

این همکاری در طراحی را بهبود می بخشد, مهندسی, تولید, و بخش های کیفیت.

کنترل کیفیت بهتر

مدل های طراحی به کمک رایانه به عنوان داده های مرجع برای تجهیزات بازرسی مانند ماشین های اندازه گیری مختصات عمل می کنند. (CMMS) و اسکنرهای سه بعدی.

مقایسه قطعات تمام شده با مدل اصلی CAD به اطمینان از دقت ابعاد و کیفیت ثابت محصول کمک می کند.

هزینه های توسعه کلی کمتر

اگرچه CAD نیاز به سرمایه گذاری در نرم افزار و آموزش دارد, زمان مهندسی را کاهش می دهد, نمونه سازی فیزیکی را به حداقل می رساند, خطاهای ساخت را کاهش می دهد, و زمان ورود به بازار را کوتاه می کند.

این مزایا به طور قابل توجهی کل هزینه چرخه عمر توسعه محصول را کاهش می دهد.

8. محبوب ترین نرم افزارها و ابزارهای طراحی به کمک رایانه کدامند؟?

امروزه طیف وسیعی از نرم افزارهای CAD در دسترس است, هر کدام برای رفع نیازهای صنایع مختلف طراحی شده اند, پیچیدگی طراحی, و گردش کار تولید.

9. محفل, بادامک, CAE, و PLM: چه تفاوتی دارد?

هر چند محفل, بادامک, CAE, وت PLM اغلب با هم ذکر می شوند, آنها اهداف مختلفی را در فرآیند توسعه و تولید محصول انجام می دهند.

به جای فناوری های رقیب, آنها سیستم های مکملی هستند که با هم کار می کنند تا یک گردش کار مهندسی کاملا دیجیتال ایجاد کنند.

طراحی به کمک کامپیوتر بر ایجاد مدل دیجیتالی یک محصول تمرکز دارد, CAM آن مدل را به دستورالعمل های ساخت تبدیل می کند,

CAE عملکرد محصول را از طریق شبیه سازی های مهندسی ارزیابی می کند, و PLM تمام داده های مربوط به محصول را در کل چرخه عمر خود مدیریت می کند.

با هم, این فناوری ها همکاری را بهبود می بخشد, کاهش زمان توسعه, و از یکپارچگی از مفهوم تا تولید و پشتیبانی پس از فروش اطمینان حاصل کنید.

جدول زیر تفاوت های اصلی آنها را خلاصه می کند.

10. روندهای نوظهور در طراحی به کمک کامپیوتر

طراحی به کمک رایانه به سرعت در حال پیشرفت است زیرا فناوری های دیجیتالی صنعت تولید را تغییر می دهند..

نرم افزار مدرن CAD دیگر محدود به ایجاد نقشه های دو بعدی یا مدل های سه بعدی نیست، بلکه به یک پلت فرم مهندسی هوشمند تبدیل شده است که طراحی را به هم متصل می کند., شبیه سازی, تولید, و مدیریت چرخه عمر محصول.

فناوری های نوظهور مانند هوش مصنوعی (عده), رایانش ابری, دوقلوهای دیجیتال, و تولید مواد افزودنی در حال تعریف مجدد نحوه توسعه محصولات و همکاری مهندسان در کل زنجیره ارزش هستند..

هوش مصنوعی و طراحی مولد

هوش مصنوعی در حال تبدیل شدن به یکی از تحول آفرین ترین نوآوری ها در CAD است.

به جای ایجاد دستی هر تکرار طراحی, مهندسان اکنون می توانند از ابزارهای طراحی مولد مبتنی بر هوش مصنوعی برای تولید خودکار چندین راه حل بهینه شده بر اساس محدودیت های مشخص شده استفاده کنند., مانند انتخاب مواد, وزن, قدرت, فرآیند تولیدی, و هزینه.

با ارزیابی هزاران گزینه بالقوه طراحی, هوش مصنوعی به مهندسان کمک می کند وزن سبک را تشخیص دهند, سازه های با کارایی بالا که ممکن است از طریق روش های طراحی مرسوم قابل دستیابی نباشند.

این رویکرد توسعه محصول را سرعت می بخشد و در عین حال عملکرد و کارایی مواد را بهبود می بخشد, به ویژه در صنایعی مانند هوافضا, خودرو, و وسایل پزشکی.

CAD مبتنی بر ابر و همکاری در زمان واقعی

رایانش ابری روش کار تیم های مهندسی با یکدیگر را به طور قابل توجهی تغییر داده است.

بر خلاف نرم افزار دسکتاپ سنتی, پلتفرم های طراحی به کمک کامپیوتر مبتنی بر ابر به طراحان اجازه می دهد, مهندسی, تامین کنندگان, و مشتریان برای دسترسی به یک پروژه از مکان های مختلف از طریق یک مرورگر وب.

همکاری بلادرنگ تضاد نسخه را کاهش می دهد, بررسی های طراحی را ساده می کند, و تصمیم گیری سریعتر را در طول فرآیند توسعه محصول امکان پذیر می کند.

همانطور که کار از راه دور و تیم های مهندسی جهانی به طور فزاینده ای رایج می شوند, انتظار می رود راه حل های CAD بومی ابری نقش بیشتری در تولید مدرن ایفا کنند.

شبیه سازی پیشرفته و نمونه سازی مجازی

پلتفرم‌های مدرن CAD قابلیت‌های شبیه‌سازی پیچیده‌تری را در خود جای داده‌اند, به مهندسان اجازه می دهد تا عملکرد محصول را مدت ها قبل از ساخت نمونه های فیزیکی ارزیابی کنند.

ساختاری یکپارچه, گرمی, جریان سیال, حرکت, و تحلیل خستگی طراحان را قادر می سازد تا نقاط ضعف بالقوه را شناسایی کنند, بهینه سازی طرح ها, و خطرات توسعه را در مراحل اولیه مهندسی کاهش دهید.

همانطور که دقت شبیه سازی همچنان در حال بهبود است, نمونه سازی مجازی جایگزین بسیاری از روش های سنتی توسعه آزمون و خطا می شود, کاهش هزینه و زمان عرضه به بازار.

ادغام با تولید هوشمند

طراحی به کمک کامپیوتر به طور فزاینده ای با سیستم های تولید دیجیتال مرتبط می شود, از جمله تولید به کمک کامپیوتر (بادامک), مدیریت چرخه عمر محصول (PLM),

ساخت سیستم های اجرای (با وضوح), برنامه ریزی منابع سازمانی (ERP), و اینترنت اشیاء صنعتی (منزوی) پلت فرم ها.

این یکپارچه سازی یکپارچه داده های مهندسی را قادر می سازد تا به طور خودکار از طراحی محصول به برنامه ریزی تولید جریان پیدا کنند, ماشینکاری, بازرسی, و مدیریت کیفیت.

همانطور که کارخانه ها همچنان به استقبال صنعت می روند 4.0, مدل‌های CAD به عنوان دارایی‌های دیجیتال اصلی از محیط‌های تولید هوشمند و بسیار خودکار پشتیبانی می‌کنند..

11. پایان

طراحی به کمک کامپیوتر بسیار فراتر از طراحی دیجیتال است - این پایه و اساس توسعه محصول مدرن است.

با توانمندسازی مهندسان برای ایجاد مدل های دیجیتال دقیق, بهینه سازی طرح ها, شبیه سازی عملکرد, و یکپارچه با فرآیندهای تولید ادغام شود, CAD روش طراحی و تولید محصولات را متحول کرده است.

تأثیر آن در تمام مراحل چرخه عمر مهندسی گسترش می یابد, از مفهوم اولیه و طراحی دقیق تا ساخت, بازرسی, نگهدار, و مدیریت چرخه عمر.

به عنوان فناوری هایی مانند هوش مصنوعی, رایانش ابری, دوقلوهای دیجیتال, و تولید مواد افزودنی به پیشرفت خود ادامه می دهد,

طراحی به کمک کامپیوتر نقش استراتژیک تری در شکل دادن به آینده مهندسی و تولید هوشمند خواهد داشت..

چه در حال توسعه یک جزء مکانیکی ساده یا یک مجموعه بسیار پیچیده هوافضا,

سازمان هایی که از فناوری های مدرن CAD استفاده می کنند، موقعیت بهتری برای سرعت بخشیدن به نوآوری دارند, کیفیت محصول را بهبود بخشید, کاهش هزینه ها, و در یک چشم انداز صنعتی به طور فزاینده دیجیتال رقابتی باقی بماند.

 

متداول

تفاوت بین CAD و CAM چیست؟?

محفل (طراحی به کمک کامپیوتر) بر ایجاد و تعریف هندسه و اطلاعات طراحی محصول تمرکز دارد.

بادامک (تولید با رایانه) از مدل نهایی CAD برای تولید مسیرهای ابزار و دستورالعمل های کنترلی برای ماشین های CNC و سایر تجهیزات تولید استفاده می کند.

CAD تعریف می کند که چه چیزی باید ساخته شود; CAM نحوه ساخت آن را تعریف می کند. آنها با هم رشته دیجیتالی طراحی و تولید را تشکیل می دهند.

تفاوت بین 2D CAD و 3D CAD چیست?

2D طراحی به کمک کامپیوتر، نقشه های فنی مسطح شبیه به طرح های کاغذی سنتی ایجاد می کند, بدون اطلاعات حجمی.

3D طراحی به کمک کامپیوتر یک مدل دیجیتال کامل حجمی از محصول می سازد, که می تواند برای بررسی مونتاژ استفاده شود, شبیه سازی, رندر و خروجی تولید مستقیم. 3D CAD استاندارد توسعه محصول مدرن است.