Projektowanie CAD vs. szkicowanie

Projektowanie wspomagane komputerowo, czyli CAD (z ang. Computer – Aided Design), to proces polegający na użyciu oprogramowania komputerowego do tworzenia trójwymiarowych modeli. Tego typu oprogramowanie jest używane w wielu branżach do tworzenia szkiców i prototypów. Można go używać do projektowania zarówno dwuwymiarowych rysunków, jak i trójwymiarowych modeli z precyzyjnymi pomiarami. Upraszcza to niezwykle pracę projektanta, szczególnie w erze, gdy praca zdalna staje się normą.

Kilka słów o historii…

Początki oprogramowania do wspomagania projektowania komputerowego sięgają 1963 roku, kiedy Ivan Sutherland opracował Sketchpad, a dr Patrick J. Hanratty w 1971 roku przedstawił Automated Drafting and Machining (ADAM). Od tego czasu oprogramowanie do inżynierii i projektowania wspomaganego komputerowo przeszło długą drogę i stało się bardziej zaawansowane, ponieważ systemy komputerowe są udoskonalane poprzez wprowadzanie zautomatyzowanego zestawu funkcji i narzędzi projektowych, dzięki czemu przepływ pracy projektowej jest łatwy i przyjemny. Przed rozwojem CAD projektanci używali ołówków, linijek, cyrkli, desek kreślarskich, ekierek itp. do tworzenia rysunków 2D. Aktualnie oprogramowanie wykorzystywane do modelowania 2D i 3D to właśnie CAD. Jest on czymś więcej niż tylko zamiennikiem tradycyjnego szkicowania. To zupełnie nowy poziom możliwości dla inżynierów, projektantów, techników czy architektów.

Wygoda i elastyczność projektowania dzięki CAD

Programy CAD są stale rozwijane i modyfikowane dzięki aktualizowaniu ich o dodatkowe narzędzia i funkcje. Dzięki temu proces projektowania nie dość, że jest bardziej precyzyjny, to jeszcze znacznie efektywniejszy. Narzędzia te znacznie skracają czas tworzenia produktu, a to z kolei ma wpływ na zmniejszenie kosztów produkcji i zmniejszenie liczby błędów. Ograniczenie czysto ludzkich pomyłek i dostęp do wielu funkcji programu nieporównywalnie poprawia jakość produktu końcowego. Ręczne rysowanie to liczne zmiany, brak czytelności szkiców, ich zniszczenie i rozpoczęcie pracy od nowa. Rysunki cyfrowe można natomiast edytować bez żadnego problemu i modyfikować nieskończoną liczbę razy. Różne części jednego modelu mogą być też rysowane oddzielnie przez różnych projektantów, a na końcu zmontowane w całość przy pomocy oprogramowania CAD. Umożliwia ono tworzenie rysunków 2D, widoków przekrojowych, rysunków szczegółowych czy widoków pomocniczych, które można generować z modeli 3D w preferowanej standardowej konwencji.

Precyzja projektów CAD

Programy CAD mają funkcje i narzędzia, które są opracowywane zgodnie z konwencjami i standardami projektowania czy rysowania. Pomaga to projektantom ograniczyć procent możliwych błędów, które byłyby nie do uniknięcia w czasie ręcznego szkicowania. Oprogramowanie umożliwia również stworzenie złożonych cech projektu, czego nie uzyskali by oni przy pomocy zwykłego notatnika lub ołówka. Rysunki ręczne są często nieczytelne i to główna różnica wobec CAD. Nawet jeśli model jest bardzo złożony, ma wiele części i cech, to programy CAD mogą ukrywać część z nich w trakcie tworzenia modelu. Dzięki temu można wyeliminować tymczasowo nieistotne części i skupić się na konkretnych szczegółach projektu potrzebnych w danej chwili. Dostępność widoku izometrycznego 3D i przekroju w projektach CAD zwiększa przejrzystość i zrozumienie rysunku, gdyż umożliwia odpowiednio obracanie i krojenie. To byłoby niezwykle czasochłonne w przypadku projektowania ręcznego i wymagałoby wielu stron szkiców.

Źródło rys.: blacksmithint.com

Inne zalety oprogramowania CAD

Prezentacja projektu klientowi czy współpracownikom jest znacznie ułatwiona dzięki zastosowaniu wirtualnych modeli. Nie jest więc konieczne tworzenie fizycznego prototypu, gdyż można wirtualnie symulować ruchy przedmiotu, jak i pokazywać jego estetykę, funkcjonalność, poszczególne części wewnętrzne poprzez dzielenie i obracanie na różne strony. Co istotne taka prezentacja jest również łatwa w odbiorze przez laików bez wykształcenia technicznego, gdyż poszczególne części i warstwy projektu można przedstawić przy użyciu różnych kolorów. Projektant może obliczyć właściwości geometryczne (powierzchnię, objętość, środek ciężkości itp.) i jego właściwości fizyczne jak masa i gęstość modelu, zazwyczaj za pomocą jednego kliknięcia w programach CAD. Do tego wiele z nich obsługuje analizę i symulację ruchu, modelowanie parametryczne, analizę elementów skończonych, strukturalną, cieplną, płynów itp., co pomaga projektantom udoskonalać wytrzymałość, funkcjonalność i inne właściwości modelu przed rozpoczęciem produkcji.

Wymiana danych w chmurze

Kolejną przewagą rysowania w CAD nad rysowaniem ręcznym jest to, że projektanci mogą wymieniać się między sobą projektowanym modelem i uzupełniać wzajemnie swoją pracę, nawet jeśli mieszkają na dwóch krańcach świata. Odbiorca może przeglądać historię modelu, dokładnie zobaczyć, jak został zaprojektowany i go edytować. Nie jest to możliwe w przypadku rysowania ręcznego, nawet gdyby uruchomić skaner. Płaski projekt naszkicowany w notesie nie pokaże przecież głębi modelu. Udostępnianie danych w chmurze umożliwia edytowanie tego samego projektu jednocześnie przez kilka osób. Odbywa się to w czasie rzeczywistym, z dowolnego miejsca i na dowolnym urządzeniu. Po modelowaniu wymiary liniowe i kątowe oraz pomiary części, zespołów, podzespołów oraz zestawienia materiałów są rejestrowane cyfrowo i zapisywane do wykorzystywania w przyszłości.

Zastosowania CAD w przemyśle

Obecnie komercyjne pakiety oprogramowania CAD stanowią niezbędne narzędzie projektowe w fabrykach, biurach projektowych i ośrodkach akademickich, ponieważ oszczędzają czas, zapewniają dobrą współpracę i bezproblemową integrację z innymi systemami produkcji wspomaganej komputerowo, takimi jak CAM. Wiele branż wykorzystuje CAD, ponieważ optymalizuje on przepływ pracy projektowej i dostarczanie produktu końcowego. CAD usprawnia współpracę w firmie i między branżami oraz równoczesne prace inżynieryjne.

Jakie są ograniczenia CAD?

Czasami projektant może mieć w głowie fantazyjne wyobrażenie jakiegoś produktu, które można wprawdzie modelować w CAD, ale finalnie może być ono kosztowne w realizacji fizycznej. Użytkownik CAD potrzebuje więc profesjonalnego przeszkolenia, aby móc korzystać z każdego komercyjnego programu CAD i utrzymać projekt w realnych granicach.