CAD Begrijpen: Belangrijkste Voordelen en Rapid Prototyping Toepassingen

CAD is een term die staat voor Computer-Aided Design (Computerondersteund Ontwerp). Het is het proces van het gebruik van computersoftware om driedimensionale modellen van voorgestelde producten te creëren. Dit type software wordt door veel industrieën gebruikt om ontwerpen en modellen te maken. Het kan gebruikt worden om zowel tweedimensionale tekeningen als driedimensionale modellen met precieze metingen te ontwerpen.

Als u dit artikel leest, zoekt u waarschijnlijk de voordelen van CAD ten opzichte van handmatig tekenen en/of het belang ervan in rapid prototyping en computerondersteunde productie. Het is belangrijk om de cruciale rol van CAD in ontwerp te realiseren en hoe het de productontwikkelingsworkflow vereenvoudigt, met name in deze tijd waarin thuiswerken de nieuwe norm wordt.

Wat is Computer-ondersteund Ontwerp (CAD)?

De oorsprong van computer-ondersteunde ontwerpsoftware gaat terug tot 1963, toen Ivan Sutherland Sketchpad ontwikkelde en Dr. Patrick J. Hanratty Automated Drafting and Machining (ADAM) introduceerde in 1971.

Sindsdien is computer-ondersteunde engineering en ontwerpsoftware een lange weg afgelegd en geavanceerd naarmate computersystemen verbeterden door een geautomatiseerde set functies en ontwerpgereedschappen te introduceren die de ontwerpworkflow makkelijk en prettig maken. Voor de ontwikkeling van CAD gebruikten ontwerpers potloden, linialen, compassen, tekenborden, hoeken, etc. om 2D-tekeningen te maken.

CAD is een afkorting die staat voor Computer-Aided Design, wat het gebruik van computersoftware is voor 2D- en 3D-modellering van producten en structuren in engineering, architectuur en industriële productontwerp. Het is meer dan een vervanging voor papier en potlood schetsen omdat het een heel nieuw niveau van mogelijkheden heeft gebracht voor ingenieurs, ontwerpers, technici en architecten.

Wat voor Voordelen Heeft CAD Ten Opzichte van Handmatig Tekenen?

CAD biedt een aantal voordelen ten opzichte van handmatige tekeningen die het een essentieel hulpmiddel maken in de ontwapmark vandaag. Deze voordelen helpen de hedendaagse ingenieur of productontwerper op diverse manieren.

1. Productiviteit

CAD-programma's evolueren continu door diverse tools en functies toe te voegen die de productiviteit van het ontwerpproces verhogen. Deze tools helpen de tijd van productontwikkeling te verkorten, wat op zijn beurt productiekosten verlaagt en fouten reduceert door minder ruimte voor fouten te laten, wat ook de productkwaliteit verbetert.

Bij handmatig tekenen, als wijzigingen vereist waren, moesten schetsen weggegooid en volledig opnieuw begonnen worden. Digitale tekeningen kunnen veel eenvoudiger bewerkt worden met een CAD-ontwerpprogramma en een oneindig aantal gewijzigde varianten kunnen worden gemaakt zonder ze vanaf het begin opnieuw te hoeven tekenen. Verschillende delen van een enkel model kunnen apart getekend worden door verschillende ontwerpers en in CAD samengevoegd worden.

En, bijna alle CAD-systemen hebben een set standaardcomponenten (bijvoorbeeld bevestigingsmiddelen zoals bouten, schroeven, moeren, etc.) waaruit de ontwerpers hun geschikte maat kunnen kiezen en monteren. 2D-tekeningen, doorsnedeweergaven, gedetailleerde tekeningen en hulpweergaven kunnen gegenereerd worden vanuit 3D-modellen in de gewenste standaardconventie.

2. Nauwkeurigheid

Handmatig tekenen is niet bevoegd met CAD-tekenen in het maken van nauwkeurige technische tekeningen. CAD-programma's hebben functies en tools die zijn ontwikkeld volgens ontwerp- en tekenconventies en standaarden, wat ontwerpers helpt foutpercentages te reduceren. En, complexe ontwerpkenmerken die extreem moeilijk zouden zijn met handmatige tekening, kunnen in CAD veel eenvoudiger gemaakt worden.

3. Leesbaarheid

Handmatige tekeningen kunnen soms onduidelijk worden, wat niet het geval zal zijn in CAD-tekeningen. Zelfs als het model zeer complex is, met veel onderdelen en kenmerken, hebben CAD-programma's verbergen- en tonen-tools om tijdelijk onbelangrijke onderdelen te elimineren en te focussen op het specifieke detail van de rest, wat niet totaal mogelijk is met papier en potlood tekening.

Verder verbetert de beschikbaarheid van 3D-isometrische en doorsnedeweergaven in CAD-ontwerpen de zichtbaarheid en het begrip omdat ze draaien en snijden mogelijk maken, wat weer zeer tijdrovend werk is in handmatig ontwerpen.

4. Presentatie

Het is makkelijk om uw klant en medewerkers te beïnvloeden door uw ontwerp te presenteren met virtuele modellen zonder een prototype te hoeven fabriceren, omdat u bewegingen kunt simuleren, interne delen kunt tonen door doorsneden en het van verschillende kanten kunt tonen. U kunt zelfs de functie en esthetiek van uw ontwerp communiceren aan een leek zonder technologische achtergrond eenvoudig met een gerenderd 3D-model waarin verschillende onderdelen verschillende kleuren hebben.

5. Opvolgende Operaties

Naast het maken van tekeningen, heeft CAD-software de mogelijkheid voor engineering berekeningen en analyses met wiskundige vergelijkingen. Bijvoorbeeld: de productontwerper kan geometrische eigenschappen (oppervlakte, volume, zwaartepunt, etc.) en massa-eigenschappen (massa, dichtheid) van het model meestal met één klik in CAD-programma's berekenen.

Verder ondersteunen veel CAD-programma's bewegingsstudie en simulatie, parametrische modellering, structurele, thermische, vloeistof, etc. elementenanalyse die ontwerpers helpen hun modelkracht, functionaliteit en andere eigenschappen te analyseren en te verbeteren voordat ze geproduceerd worden.

Delen en Collaboratie

Een ander enorm voordeel van CAD-tekening ten opzichte van handmatige tekening is dat één ontwerper een model kan maken en naar een ander sturen, zelfs als ze aan tegenoverliggende kanten van de wereld zijn. De ontvanger kan de modelgeschiedenis bekijken, precies zien hoe het ontworpen is, en het bewerken. Dit is te moeilijk met handmatige tekening.

De meeste CAD-systemen maken collaboratie steeds makkelijker voor remote werken door cloudsharing en geautomatiseerde datamanagementtools te adopteren die ingenieurs in staat stellen om hetzelfde ontwerp simultaan in realtime van overal en op elk apparaat te bewerken.

6. Documentatie

Na het modelleren, worden lineaire en hoekafmetingen en metingen van onderdelen, assemblages en sub-assemblages, en stuklijsten digitaal vastgelegd en opgeslagen voor toekomstige referentie en gebruik. In het geval van traditionele handmatige tekening, moet het schetspapier op de plank worden gezet, wat gevoelig is voor schade en verval.

Industriële Toepassingen van CAD

Tegenwoordig zijn commerciële CAD-softwarepakketten een must-have ontwerphulpmiddel in fabrieken, ontwerpkantoors en academische instellingen omdat het tijd bespaart, en goede samenwerking en naadloze integratie met andere computer-ondersteunde productiesystemen zoals CAM waarborgt.

Veel industrieën; inclusief fabrieken, architectuur, productontwerpkantoors, etc. benutten CAD omdat het de ontwerpworkflow en levering van het eindproduct optimaliseert. CAD verbetert de samenwerking binnen de firma en over industrieën heen en gelijktijdige engineering werken.

CAD en CAM (Computer Aided Manufacturing)

Naast het maken van modellen zoals geïmagineerd, wordt CAD in tandem met gedigitaliseerde productie gebruikt in een proces genaamd CAD/CAM. Gecombineerd met CAM, helpt CAD in alle fasen van het produceren van een product, inclusief proces- en productieplanning, planning, productiemanagement en kwaliteitscontrole.

In CAD/CAM worden de ontwerp- en productieprocessen samengevoegd omdat het elektronische uitvoerbestand van CAD-software wordt gebruikt in de deeelproductieprocessen. Dit stelt wijzigingen toe op elk deel van de workflow en vermindert de tijd van grondstoffen tot eindproducten.

CAD-software maakt het mogelijk om structurele, thermische, trilling, beweging, steady-state en transiente simulaties uit te voeren om problemen te onderzoeken en te diagnosticeren. Dit helpt om kleine wijzigingen aan te brengen door de ontwerpparameters te itereren en verbeteringen te zien.

CAD in Rapid Prototyping en Productie

In rapid prototyping kunnen ontwerpers hun verbeelding en innovatieve ideeën de eerste keer fysiek tot leven brengen zonder meerdere iteraties te hoeven maken. Dit geeft een ongelooflijke kans om uw ideeën te communiceren met collega's, klanten of zelfs eindgebruikers visueel en met hands-on ervaring en feedback en ontwerpconcept bewijs te krijgen.

Rapid prototyping minimaliseert tijd en afval, en bevordert het creatieve ontwerpproces, met name voor bedrijven die custom en complexe producten aanbieden. Bijna alle rapid prototyping methoden zijn afhankelijk van Computer-Aided Design om prototypes te creëren, en dus kunnen we zeggen dat CAD het hart is van rapid prototyping. Laten we kort kijken hoe CAD zowel machining als additieve productie rapid prototyping technieken automatiseert.

1. CAD met CNC-bewerking

CNC-prototyping bestaande uit precisie multi-as frezen, draaien, EDM, draad EDM en slipen is een subtractief proces waarbij de prototype wordt gemaakt door een grote hoeveelheid materiaal te verwijderen. De brede reeks ingenieursmaterialen die moeilijk te vormen zijn met andere prototyping methoden, kunnen gemaakt worden met CNC-bewerking. De meeste CNC-machines werken met G-codes die de snijgereedschapsrichting, snijsnelheid, voedsnelheid en snijdiepte dicteren. En G-codes kunnen verkregen worden uit het DXF-formaat van CAD-bestanden.

2. CAD met 3D-printen

CAD-software biedt gebruikers de tools die ze nodig hebben om een 3D-model vanaf nul te creëren. Dit model kan dan verwerkt, gesliced en naar een 3D-printer gestuurd worden voor printen. Het creëren van een 3D-model is de eerste stap in het maken van een fysieke, real-world replica van een object of concept.

Met CAD-software kunt u uw model exporteren naar een bestandsformaat compatibel met slicing-software. Deze slicing-software vertaalt het model in G-code instructies die geïnterpreteerd kunnen worden door een 3D-printer. Eenmaal de printer deze instructies heeft, kan het een fysieke replica creëren van het originele digitale model.

3. CAD met Vacuüm Gieten

Vacuümgieten gebruikt siliconen malllen om hoge-kwaliteit plastic en rubber componenten onder vacuüm te maken. Het meesterpatroon dat gebruikt wordt voor vormgeving wordt gemaakt met een 3D CAD-model en geproduceerd met één prototyping techniek.

Conclusie

Er zijn een aantal voordelen van het gebruik van CAD in rapid prototyping alsook. CAD-software evolueert constant en wordt gebruiksvriendelijker, wat het makkelijker maakt voor mensen met weinig ervaring om complexe modellen te creëren. Bovendien kunnen CAD-gecreëerde prototypes eenvoudig gewijzigd en getest worden, wat een efficiënter ontwerpproces mogelijk maakt.

Heeft u al een CAD-bestand en bent u bezorgd hoe u uw ideeën tot leven kunt brengen? WayKen is altijd hier om u te helpen.

Wij zijn een toonaanbiedende rapid prototyping fabrikant met een uitstekende track record voor het produceren van hoge-kwaliteit prototypes en bewerkte onderdelen. Met onze jarenlange bewerkingservaring en benaderingen kunnen we een verscheidenheid aan processen aan, inclusief CNC-bewerkingsservice, 3D-printen, injectiegieten, etc. Upload vandaag nog uw CAD-bestand, en we zullen uw CAD-blauwdrukken tot leven brengen op de best mogelijke manier.

FAQ

Welke software wordt gebruikt voor CAD?

De populaire CAD-software is: AutoCAD, CATIA, Fusion 360, Inventor, SolidWorks, Onshape, en Solid Edge.

Wat zijn de voordelen van 3D ten opzichte van 2D CAD-tekenen?

Het 3D-model heeft betere visualisatie voor een persoon zonder kennis van technische tekening. Het geeft meer voldoening dan 2D wanneer de ontwerper ernaar kijkt. Natuurlijk kunnen we 2D-weergaven genereren vanuit 3D-modellen.

Wat is de beperking van CAD?

Soms kan een ontwerper een fantasievolle verbeelding in gedachten hebben die in CAD gemodelleerd kan worden maar duur is voor fysieke realisatie. Een CAD-gebruiker heeft training nodig om elk commercieel CAD-programma te gebruiken.