CAD, CAE en CAM begrepen: Belangrijkste verschillen uitgelegd

Wat is CAD? Wat is CAE? Wat is CAM? Wat zijn deze softwarepakketten en hoe verschillen ze van elkaar?

De eerste stap is het begrijpen van de betekenis van de eerste twee letters die in elk acroniem gemeenschappelijk zijn – het "CA" is de afkorting van de term Computer-Aided (computergestuurd), wat betekent dat de drie systemen zijn gemaakt om de gebruiker te helpen zijn doel zo snel mogelijk te bereiken, door gebruik te maken van de kracht van computers voor verwerking. In CAD komt de laatste afkorting van Design (ontwerp), voor CAE - Engineering (engineering) en CAM - Manufacturing (productie). Elk programma heeft een focus en een doel, dit artikel behandelt de drie systemen in detail en toont de toepassing van elk.

CAD (Computer-Aided Design)

Een CAD-programma is een gecomputeriseerde technologie gericht op productontwerp en documentatie van de ontwerpfase, tijdens het engineeringproces. CAD kan het productieproces vergemakkelijken door gedetailleerde diagrammen van de gebruikte materialen, processen, toleranties en ontwerpen over te dragen. Dit kan gebruikt worden voor zowel 2D- als 3D-productie, waardoor rotatie op elke hoek voor alle weergaven mogelijk is, evenals de inside-out-weergave.

Computer-Aided Design definieert het gebruik van computersystemen om te helpen bij het creëren, wijzigen en optimaliseren van projecten, en moderne CAD-programma's kunnen significante verbeteringen bieden, zoals:

1. Toename van de productiviteit van de ingenieur
2. Toename van de kwaliteit in projecten
3. Verbetering in communicatie door documentatie
4. Creatie van database voor productie

Probeer de wereldwijde toonaangevende E-CAE E3.series tool met technische trainingscursussen NU!

Klik op de banner hieronder:

CAD-ontwerpen worden over het algemeen geëxporteerd in de vorm van bestanden voor printen, bewerken of andere productieoperaties.

De meeste CAD-programma's voor mechanische tekeningen gebruiken zowel vectorgrafieken voor objecten en kunnen rastergrafieken produceren, die het algemene uiterlijk van de getekende objecten tonen. Echter, engineeringsoftware vereist meer dan alleen vormen. Net als bij handmatig tekenen of technische engineeringtekeningen, moeten de modernste programma's informatie overdragen, zoals materialen, processen, afmetingen en toleranties, volgens de specifieke conventies voor elke toepassing.

CAD is een belangrijk industriële hulpmiddel, breed gebruikt in diverse toepassingen, waaronder de auto-, scheepsbouw- en luchtvaartindustrie, architectuur, prothesenprojecten en vele anderen. Het wordt ook veel gebruikt voor de productie van computeraanimaties, voor speciale effecten in films, reclame en technische handleidingen, vaak DCC (digitale contentcreatie) genoemd. Het is ook een belangrijke drijfveer geweest voor onderzoek in computationele geometrie, computergrafieken en discrete geometrie.

Moderne CAD-programma's: toepassingen

Naast het feit dat het een van de vele tools is die door ingenieurs en ontwerpers worden gebruikt, met diverse toepassingen in verschillende beroepen, is CAD een onderdeel van de gehele Digital Product Development (DPD)-activiteit, binnen het Product Lifecycle Management (PLM)-proces. Ze worden op een geïntegreerde manier gebruikt met andere tools, die geïntegreerde modules of zelfstandige producten kunnen zijn, zoals:

1. Computer Assisted Engineering (CAE)
2. Computer Aided Manufacturing (CAM)
3. Rendering
4. Documentbeheer en revisiecontrole met Product Data Management (PDM)

CAD blijkt nuttig voor ingenieurs door vier hoofdeigenschappen:

1. Historie
2. Specificatie
3. Parameterisatie
4. Hoog-niveau beperkingen

De bouwgeschiedenis kan worden gebruikt om te verwijzen naar de modelspecificaties. Parameters en beperkingen kunnen worden gebruikt om de grootte, vorm en andere eigenschappen van de verschillende modelleringselementen te bepalen.

Wie gebruikt Computer Aided Design:

Een korte lijst van professionals die waarschijnlijk CAD in hun werk gebruiken:

• Architecten
• Civiele ingenieurs
• Elektrotechnici
• Mechanische ingenieurs
• Productieingenieurs
• Constructieve ingenieurs
• Akustische ingenieurs
• Ontwerpers
• Facilitair management
• Landmeters

Deze lijst is nog lang. Computer-Aided Design wordt in veel industrieën gebruikt – van luchtvaart, auto, textiel, elektronica en meer. Het stelt bedrijven in staat om gemodelleerde ideeën te verkennen voordat fysieke prototypen worden geïmplementeerd.

CAE (Computer-Aided Engineering)

Het is het wijdverspreide gebruik van computerprogramma's om te helpen bij engineering-analysetaken. Engineeringprogramma's omvatten finite-elementenanalyse (FEA), computationele vloeistofdynamica (CFD), multibody-dynamica (MDB) en optimalisatie. Engineeringsoftware ontwikkeld om deze activiteiten te ondersteunen, wordt beschouwd als een CAE-tool en wordt gebruikt, bijvoorbeeld, om de robuustheid en prestaties van componenten en samenstellingen te analyseren. De term omvat simulatie, validatie en optimalisatie van producten en productietools. In de toekomst zullen CAE-systemen de belangrijkste informatieleveranciers zijn om projectteams te helpen bij besluitvorming.

CAE - netwerk van knopen

Wat informatienetwerken betreft, worden CAE-systemen individueel beschouwd als een enkele knoop in een groot informatienetwerk en elke knoop kan met een andere in hetzelfde netwerk interageren. Deze knopen spelen een rol in de finite-elementenmethode, die een bestaande modelgeometrie gebruikt om een netwerk van knopen over het hele model te bouwen, wat vervolgens wordt gebruikt om te bepalen hoe het model zal functioneren, gebaseerd op de invoerparameter die het echte deel in de echte wereld zou ervaren. De volgende parameters worden normaal gebruikt in de mechanische engineering voor CAE-simulaties:

1. Temperatuur
2. Druk
3. Interacties tussen componenten
4. Toegepaste krachten

De meeste parameters die voor de simulatie worden gebruikt, zijn gebaseerd op de omgeving en de interacties die het model tijdens de operatie kan ervaren. Ze worden vervolgens ingevoerd in de CAE-software als een manier om te verifiëren of het deel theoretisch de ontwerpbeperkingen kan beheersen.

CAE-systemen kunnen ondersteuning bieden aan bedrijven. Dit is mogelijk door het gebruik van referentiearchitecturen en hun vermogen om informatieperspectieven op het bedrijfsproces te plaatsen. Referentiearchitectuur is de basis van het informatiemodel, met name het product- en productiemodel.

Probeer de wereldwijde toonaangevende E-CAE E3.series tool met technische trainingscursussen NU!

Klik op de banner hieronder:

CAE-gebieden:

1. Spanningsanalyse in componentensamenstelling met FEA
2. Thermische en vloeistroomanalyse met CFD
3. Multibody Dynamics (MBD) en Kinematica
4. Analysetools voor procesimulatie in productieprocessen
5. Optimalisatie van procesdocumentatie
6. Productontwikkelingsoptimalisatie
7. Intelligente non-conformiteitscontrole
8. Veiligheidsanalyse in samenstellingen

In het algemeen zijn er drie fasen in elke computer-ondersteunde engineeringtaak:

1. Pre-verwerking: definieer het model en omgevingsfactoren die moeten worden toegepast.
2. Probleemoplossende analyse
3. Na-verwerking van resultaten

Hoofdsoftware voor engineering: Abaqus, Ansys, MSC Adams Car, en vele anderen. Eenvoudige modellen van CAD-programma's kunnen worden geëxporteerd naar engineeringprogramma's voor analyse van het virtuele prototype.

CAM (Computer-Aided Manufacturing)

Computer-ondersteunde productie bestaat uit het gebruik van software om machine-tools en apparatuur met betrekking tot het productieproces te controleren. Het wordt technisch niet beschouwd als een engineeringsoftware-programmasysteem, maar eerder gericht op machines in de productie. CAM kan ook verwijzen naar het gebruik van een computer om te helpen bij alle operaties van een productiefabriek, inclusief planning, beheer, transport en opslag. Het hoofddoel is om een sneller productieproces te creëren en componenten en tools met nauwkeurigere afmetingen en materiaalconsistentie. CAM is een computer-ondersteund proces dat volgt na CAD en soms na computer-ondersteunde engineering (CAE) – als een model gegenereerd in CAD, geverifieerd in CAE en invoer genereert voor de CAM-software, die machine-tools controleert.

CAM gebruikt in CNC

Computer-Aided Manufacturing is de softwarecode achter de machines die de producten produceren. Machines die door numerieke computers worden gecontroleerd, zijn apparaten die de CAM-code gebruiken om producten te produceren. CNC-machines omvatten:

• Frezenmachines
• Draaibanken
• Record labels
• Schuurmachines
• Lasmachines
• EDM of elektrische ontladingsproductie

Alles wat door een operator met conventionele machines zou moeten worden gedaan, is programmeerbaar met CNC-machines. CAM biedt stap-voor-stap instructies die machines zullen volgen om de productproductie te voltooien. Voor de software moest de operator handmatig de code invoeren voordat het programma werd geïmplementeerd en deze handmatige invoer kan arbeidszwaar zijn, gebaseerd op de complexiteit van het eindproduct. CAM maakt dit eenvoudiger met intelligente software om code te ontwikkelen op basis van het platform (Graphical User Interface - GUI). Dit maakte de productiecode gemakkelijk te produceren, met net een klik op het gewenste proces, het genereren van de code voor de CNC-machine.

Hoe CAD, CAE en CAM samenwerken

Een CAD-programma is nodig zowel in productie - CAM, als in engineeringsoftware - CAE, aangezien beide systemen een model vereisen om enige analyse of productie uit te voeren. CAE vereist het geometrische model om het geïntegreerde knoopennetwerk te bepalen dat voor de analyse wordt gebruikt. CAM vereist de onderdeelgeometrie om machineroutes en sneden te bepalen. Beide vereisen CAD, maar het kan als zelfstandig systeem worden gebruikt voor virtuele engineeringmodellen. CAD is de ruggengraat van elk CAM of CAE en is noodzakelijk voor hun correcte functioning. Vandaag de dag is software een krachtig hulpmiddel voor ingenieurs en technici om hun dagelijkse werk gemakkelijker en efficiënter te maken. Correct gebruikt, bieden ze het best mogelijke voordeel voor de individuen en bedrijven die ze implementeren.

Heb je ooit een van deze softwareplatformen gebruikt? Zo ja, maakten ze je leven op het werk echt makkelijker?