Computergestütztes Design

"CAD" und "CADD" hier weiterleiten. Für die Währung siehe Kanadischer Dollar. Für andere Verwendungen siehe CAD (Disambiguation) und CADD (Disambiguierung).
Beispiel: 2D CAD -Zeichnung
Beispiel: 3D -CAD -Modell

Computergestütztes Design (CAD) ist die Verwendung von Computers (oder Arbeitsstationen) Um die Erstellung, Änderung, Analyse oder Optimierung von a zu unterstützen Entwurf.[1] Diese Software wird verwendet, um die Produktivität des Designers zu steigern, die Qualität des Designs zu verbessern, die Kommunikation durch Dokumentation zu verbessern und eine Datenbank für die Herstellung zu erstellen.[2] Designs, die über CAD -Software hergestellt wurden, sind hilfreich beim Schutz von Produkten und Erfindungen bei der Verwendung in Patent Anwendungen. Die CAD -Ausgabe erfolgt häufig in Form von elektronischen Dateien für Druck-, Bearbeitungs- oder andere Fertigungsvorgänge. Die Begriffe Computergestützte Zeichnung (CAD) und computergestütztes Design und Zeichnen (Cadd) wird auch verwendet.[3]

Die Verwendung bei der Gestaltung elektronischer Systeme ist als bekannt als elektronische Designautomatisierung (Eda). Im mechanische Konstruktion es ist bekannt als Mechanische Konstruktionsautomatisierung (MDA), die den Prozess des Erstellens a enthält technische Zeichnung mit Hilfe von Computer Software.[4]

Die CAD-Software für mechanisches Design verwendet entweder vektorbasierte Grafiken, um die Objekte der herkömmlichen Ausarbeitung darzustellen, oder können auch erzeugen Rastergrafiken Zeigen Sie das Gesamtzusehen von entworfenen Objekten. Es handelt sich jedoch um mehr als nur Formen. Wie bei der manuellen Ausarbeitung von technisch und IngenieurszeichnungenDie Ausgabe von CAD muss Informationen vermitteln, z. B. Materialien, Prozesse, Maße, und Toleranzennach anwendungsspezifischen Konventionen.

CAD kann verwendet werden, um Kurven und Figuren in zu entwerfen zweidimensional (2d) Raum; oder Kurven, Oberflächen und Feststoffe in dreidimensional (3D) Raum.[5][6]: 71, 106

CAD ist wichtig Industriekunst in vielen Anwendungen ausführlich verwendet, einschließlich Automobil, Schiffbau, und Luft- und Raumfahrt Industrien, Industrial und Architekturdesign (Modellierung von Gebäudeninformationen), Prothetik, und viele mehr. CAD wird auch häufig zur Herstellung verwendet Computeranimation zum Spezialeffekte in Filmen, Werbung und technische Handbücher, oft als DCC bezeichnet Erstellung digitaler Inhalte. Die moderne Ubiquität und Leistung von Computern bedeutet, dass selbst Parfümflaschen und Shampoo -Spender unter Verwendung von Techniken entwickelt werden, die von Ingenieuren der 1960er Jahre unbekannt sind. Aufgrund seiner enormen wirtschaftlichen Bedeutung war CAD eine wichtige treibende Kraft für die Forschung in Computergeometrie, Computergrafik (sowohl Hardware als auch Software) und Diskrete Differentialgeometrie.[7]

Das Design von Geometrische Modelle Insbesondere für Objektformen wird gelegentlich genannt Computergestütztes geometrisches Design (CAGD).[8]

Verwendet

Das computergestützte Design ist eines der vielen Tools, die von Ingenieuren und Designern verwendet werden und in vielerlei Hinsicht je nach Beruf und der betreffenden Software verwendet werden.

CAD ist ein Teil der DPD -Aktivität (Digital Product Development) innerhalb der Produktlebenszyklusmanagement (PLM) Prozesse und als solche werden zusammen mit anderen Tools verwendet, bei denen entweder integrierte Module oder eigenständige Produkte wie:

CAD wird auch für die genaue Schaffung von Fotosimulationen verwendet, die häufig bei der Erstellung von Umgebungsaufprallberichten erforderlich sind, in denen computergestützte Entwürfe beabsichtigter Gebäude in Fotografien vorhandener Umgebungen überlagert werden, um darzustellen Vorgeschlagene Einrichtungen dürfen gebaut werden. Eine potenzielle Blockierung von Sichtkorridoren und Schattenstudien werden auch häufig durch die Verwendung von CAD analysiert.[9]

CAD hat sich auch für Ingenieure als nützlich erwiesen. Verwenden von vier Eigenschaften, die Geschichte sind, Merkmale, Parametrisierungund hochrangige Einschränkungen. Die Konstruktionsgeschichte kann verwendet werden, um in die persönlichen Merkmale des Modells zurückzublicken und eher auf dem einzelnen Bereich als auf dem gesamten Modell zu arbeiten. Parameter und Einschränkungen können verwendet werden, um die Größe, Form und andere Eigenschaften der verschiedenen Modellierungselemente zu bestimmen. Die Merkmale im CAD -System können für die Vielfalt der Werkzeuge zur Messung verwendet werden, wie z. B. Zugfestigkeit, Ertragsfestigkeit, elektrische oder elektromagnetische Eigenschaften. Auch seine Stress, Sorte, zeitliche Koordinierungoder wie das Element bei bestimmten Temperaturen usw. beeinflusst wird, usw.

Typen

Ein einfaches Verfahren zur Wiederherstellung eines soliden Modells aus 2D -Skizzen.
Siehe auch: Vergleich von computergestützten Designeditoren

Es gibt verschiedene Arten von CAD,[10] Jeder verlangt vom Bediener, anders darüber nachzudenken, wie er sie benutzt und seine virtuellen Komponenten für jeweils auf unterschiedliche Weise gestaltet.

Es gibt viele Hersteller der unteren 2D-Systeme, darunter eine Reihe von kostenlosen und offenen Programmen. Diese bieten einen Ansatz für den Ziehprozess ohne die Aufregung über Skalierung und Platzierung auf dem Zeichenblatt, das die Handabgabe begleitete, da diese nach Bedarf während der Erstellung des endgültigen Entwurfs angepasst werden können.

3d Wireframe ist im Grunde eine Erweiterung der 2D -Zeichnung (heute nicht oft verwendet). Jede Zeile muss manuell in die Zeichnung eingefügt werden. Das Endprodukt enthält keine Masseneigenschaften und kann keine Funktionen direkt hinzufügen, z. B. Löcher. Der Bediener nähert sich diesen ähnlich wie die 2D -Systeme, obwohl viele 3D -Systeme die Verwendung des Drahtmodells ermöglichen, um die endgültigen technischen Zeichnungsansichten zu machen.

3D "dumme" Feststoffe werden in gewisser Weise zu Manipulationen von realen Objekten erstellt (heute nicht oft verwendet). Grundlegende dreidimensionale geometrische Formen (Prismen, Zylinder, Kugeln, Rechteck) haben feste Volumina, die von ihnen zugefügt oder subtrahiert werden, als ob sie reale Objekte zusammenstellen oder schneiden würden. Zweidimensionale projizierte Ansichten können leicht aus den Modellen generiert werden. Grundlegende 3D -Feststoffe enthalten normalerweise keine Werkzeuge, mit denen die Bewegung der Komponenten problemlos die Bewegung auf ihre Bewegung einstellen oder die Interferenz zwischen Komponenten identifizieren kann.

Es gibt zwei Arten von 3d solide Modellierung

  • Parametrische Modellierung Ermöglicht dem Bediener, das zu verwenden, was als "Designabsicht" bezeichnet wird. Die Objekte und Funktionen werden erstellt. Zukünftige Änderungen können vorgenommen werden, indem sich die Erstellung des ursprünglichen Teils ändern. Wenn sich ein Merkmal aus der Mitte des Teils befinden sollte, sollte der Bediener sie aus der Mitte des Modells lokalisieren. Die Funktion könnte mit jedem geometrischen Objekt gefunden werden, das bereits im Teil verfügbar ist. Diese zufällige Platzierung würde jedoch die Entwurfsabsicht besiegen. Wenn der Bediener das Teil so entwirft, dass er fungiert, kann der parametrische Modellierer Änderungen am Teil vornehmen und gleichzeitig geometrische und funktionale Beziehungen aufrechterhalten.
  • Direkte oder explizite Modellierung Bieten Sie die Möglichkeit, Geometrie ohne Direktmodellierung ohne Verlaufsbaum zu bearbeiten. Sobald eine Skizze verwendet wird, um Geometrie zu erstellen, ist die Skizze in die neue Geometrie eingebaut und der Designer verändert nur die Geometrie, ohne die ursprüngliche Skizze zu benötigen. Wie bei der parametrischen Modellierung kann die direkte Modellierung die Beziehungen zwischen ausgewählter Geometrie (z. B. Tangentität, Konzentrik) einbeziehen.

Die Top-End-Systeme bieten die Möglichkeiten, organischere, ästhetische und ergonomische Merkmale in die Designs einzubeziehen. Freie Oberflächenmodellierung wird oft mit Feststoffen kombiniert, damit der Designer Produkte erstellen kann, die den menschlichen Form und den visuellen Anforderungen entsprechen, sowie die Verbindung mit der Maschine.

Technologie

Ein CAD -Modell von a Computermaus

Ursprünglich Software für CAD -Systeme wurde mit Computersprachen entwickelt, z. B. Forran, Algol aber mit der Weiterentwicklung von Objekt orientierte Programmierung Methoden Dies hat sich radikal verändert. Typische moderne parametrische feature-basierte Modelliererin und Freiformoberfläche Systeme basieren auf einer Reihe von Schlüssel C Module mit ihren eigenen Apis. Ein CAD -System kann als aus der Wechselwirkung von a aufgebaut gesehen werden grafische Benutzeroberfläche (GUI) mit Nurbs Geometrie oder Grenzdarstellung (B-Rep) Daten über a Geometrischer Modellierungskern. Eine Geometrie -Einschränkungs -Engine kann auch verwendet werden, um die assoziativen Beziehungen zwischen Geometrie wie Drahtgeometrie in einer Skizze oder Komponenten in einer Baugruppe zu verwalten.

Unerwartete Fähigkeiten dieser assoziativen Beziehungen haben zu einer neuen Form von geführt Prototyp entwickeln genannt Digitales Prototyping. Im Gegensatz zu physischen Prototypen, die die Herstellungszeit im Design beinhalten. Trotzdem können CAD -Modelle von einem Computer generiert werden, nachdem der physische Prototyp mit einem gescannt wurde Industrielles CT -Scannen Maschine. Abhängig von der Art des Geschäfts können digitale oder physikalische Prototypen zunächst nach bestimmten Bedürfnissen ausgewählt werden.

Heute existieren CAD -Systeme für alle wichtigen Plattformen (Fenster, Linux, Unix und Mac OS X); Einige Pakete unterstützen mehrere Plattformen.[11]

Derzeit ist für die meisten CAD -Software keine spezielle Hardware erforderlich. Einige CAD -Systeme können jedoch grafisch und rechenintensive Aufgaben ausführen, so dass ein moderner Grafikkarte, hohe Geschwindigkeit (und möglicherweise mehrere) CPUs und große Mengen von RAM kann empfohlen werden.

Die menschliche Maschinenschnittstelle erfolgt im Allgemeinen über a Computermaus kann aber auch über einen Stift und eine Digitalisierung sein Grafiktablet. Manipulation der Sicht des Modells auf dem Bildschirm wird manchmal auch unter Verwendung von a durchgeführt Spacemouse/Spaceball. Einige Systeme unterstützen auch stereoskopische Brillen für Anzeigen des 3D -Modells. Technologien, die in der Vergangenheit auf größere Installationen oder Spezialanwendungen beschränkt waren, sind einer breiten Gruppe von Benutzern zur Verfügung gestellt. Dazu gehören die HÖHLE oder HMDS und interaktiv Geräte wie Bewegungsempfänger Technologie

Software

Siehe auch: Geschichte der CAD -Software

Ab Mitte der 1960er Jahre begannen computergestützte Designsysteme, mit dem IBM-Entwurfssystem mehr Fähigkeit zu bieten, als nur die Fähigkeit, manuelle Entwürfe mit elektronischer Zeichnung zu reproduzieren, das Kosten-Nutzen für Unternehmen, um auf CAD zu wechseln, erkennbar. Die Vorteile von CAD -Systemen gegenüber manuellem Entwurf sind die Fähigkeiten, die man heute häufig von Computersystemen für selbstverständlich hält. Automatisierte Generation von Materialrechnungen, Auto -Layout in integrierte Schaltkreise, Interferenzprüfung und viele andere. Schließlich gab CAD dem Designer die Möglichkeit, technische Berechnungen durchzuführen.[6] Während dieses Übergangs wurden Berechnungen entweder von Hand oder von Personen durchgeführt, die Computerprogramme ausführen konnten. CAD war ein revolutionärer Wandel in der Ingenieurbranche, in dem Entwürfe, Designer und technische Rollen anfangen zu verschmelzen. Die Abteilungen beseitigten die Abteilungen nicht so sehr wie Abteilungen und befähigten Zeichner, Designer und Ingenieure. CAD ist ein Beispiel für den allgegenwärtigen Effekt, den Computer auf die Branche hatten. Der aktuelle computergestützte Design-Softwarepakete reichen von 2D Vektor-basierte Entwurfssysteme auf 3D fest und Oberflächenmodellierer. Moderne CAD -Pakete können auch häufig Drehungen in drei Abmessungen zulassen, sodass ein entworfenes Objekt aus jedem gewünschten Blickwinkel auch von innen aussieht.[6] Einige CAD -Software können dynamische mathematische Modellierung in der Lage sein.[6]

Die CAD -Technologie wird für die Gestaltung von Werkzeugen und Maschinen sowie für die Ausarbeitung und Gestaltung aller Gebäudearten verwendet, von kleinen Wohntypen (Häusern) bis hin zu den größten gewerblichen und industriellen Strukturen (Krankenhäuser und Fabriken).[12]

CAD wird hauptsächlich für die detaillierte Technik von 3D -Modellen oder 2D -Zeichnungen physikalischer Komponenten verwendet, wird jedoch auch während des gesamten technischen Prozesses durch konzeptionelle Gestaltung und Layout von Produkten durch Stärke und dynamische Analyse von Baugruppen zur Definition von Fertigungsmethoden von Komponenten verwendet. Es kann auch verwendet werden, um Objekte wie Schmuck, Möbel, Geräte usw. zu entwerfen. Darüber hinaus bieten viele CAD -Anwendungen jetzt erweiterte Rendering- und Animationsfunktionen, damit Ingenieure ihre Produktdesigns besser visualisieren können. 4d Bim ist eine Art von Simulation für virtuelle Konstruktionstechnik, die Zeit- oder Zeitplaninformationen für das Projektmanagement enthält.

CAD ist zu einer besonders wichtigen Technologie im Rahmen des Rahmens von geworden computergestützte Technologien, mit Vorteilen wie niedrigeren Produktentwicklungskosten und einer stark verkürzten Kosten Entwurfszyklus. CAD ermöglicht es Designern, Arbeiten auf dem Bildschirm zu layout und zu entwickeln, sie auszudrucken und für die zukünftige Bearbeitung zu speichern und Zeit für ihre Zeichnungen zu sparen.

Lizenzverwaltungssoftware

Anfang 2000 haben einige CAD -System -Softwareanbieter ihre Verteilungen möglicherweise mit einer dedizierten Lizenzmanager -Software ausgeliefert, die steuern könnte, wie oft oder wie viele Benutzer das CAD -System verwenden können.[6]: 166 Es könnte entweder auf einer lokalen Maschine (durch Laden von einem lokalen Speichergerät) oder einem lokalen Lokal ausgeführt werden Network FileServer und wurde normalerweise in letzterem Fall an eine bestimmte IP -Adresse gebunden.[6]: 166

Liste der Softwarepakete

CAD -Software ermöglicht Ingenieuren und Architekten, Engineering -Projekte innerhalb eines integrierten Entwurfs zu entwerfen, zu inspizieren und zu verwalten grafische Benutzeroberfläche (GUI) auf a persönlicher Computer System. Die meisten Anwendungen unterstützen solide Modellierung mit Grenzdarstellung (B-Rep) und Nurbs Geometrie und ermöglichen es, dasselbe in einer Vielzahl von Formaten veröffentlicht zu werden. EIN Geometrischer Modellierungskern ist eine Softwarekomponente, die CAD -Anwendungen mit soliden Modellierungs- und Oberflächenmodellierungsfunktionen bietet.

Basierend auf Marktstatistiken, kommerzielle Software Von Autodesk, Dassault Systems, Siemens PLM -Software und PTC dominieren die CAD -Industrie.[13][14] Das Folgende ist eine Liste der wichtigsten CAD -Anwendungen, die nach Nutzungsstatistiken gruppiert sind.[15]

Kommerzielle Software

Quelloffene Software

Freeware

CAD -Kerne

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Narayan, K. Lalit (2008). Computergestütztes Design und Fertigung. Neu -Delhi: Prentice Hall of India. p. 3. ISBN 978-8120333420.
  2. ^ Narayan, K. Lalit (2008). Computergestütztes Design und Fertigung. Neu -Delhi: Prentice Hall of India. p. 4. ISBN 978-8120333420.
  3. ^ Duggal, Vijay (2000). CADD-Primer: Ein allgemeiner Leitfaden zum Computer-Aided-Design und zum Entwurfscadd, CAD. Mailmax Pub. ISBN 978-0962916595.
  4. ^ Madsen, David A. (2012). Engineering Drawing & Design. Clifton Park, NY: Delmar. p. 10. ISBN 978-1111309572.
  5. ^ Farin, Gerald; Hoschek, Josef; Kim, Myung-soo (2002). Handbuch mit computergestütztem geometrischem Design [elektronische Ressource]. Elsevier. ISBN 978-0-444-51104-1.
  6. ^ a b c d e f Schoonmaker, Stephen J. (2003). Das CAD. New York: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-0871-7. OCLC 50868192.
  7. ^ Pottmann, H.; Brell-Cokcan, S. und Wallner, J. (2007) "Diskrete Oberflächen für das architektonische Design" Archiviert 2009-08-12 im Wayback -Maschine, S. 213–234 in Kurve und Oberflächendesign, Patrick Chenin, Tom Lyche und Larry L. Schumaker (Hrsg.), Nashboro Press, ISBN978-0-9728482-7-5.
  8. ^ Farin, Gerald (2002) Kurven und Oberflächen für CAGD: Ein praktischer LeitfadenMorgan-Kaufmann, ISBN1-55860-737-4.
  9. ^ "Computer-Aided Design (CAD) und computergestützte Herstellung (CAM)" ". Inc.com. Abgerufen 2020-04-30.
  10. ^ "3D-Feature-basierte, parametrische Festkörpermodellierung". Engineershandbook.com. Archiviert von das Original Am 2012-11-18. Abgerufen 2012-03-01.
  11. ^ "Was ist eine CAD -Workstation? Definition, Verwendung und mehr". Computertechnologiebewertungen. 2019-11-21. Abgerufen 2020-04-30.
  12. ^ Jennifer Herron (2010). "3D-modellbasiertes Design: Festlegen der Definitionen klinf". McAdcafe.
  13. ^ Die Big 6 in CAD/CAE/PLM -Softwareindustrie (2011), Caewatch, 12. September 2011
  14. ^ Van Kooten, Michel (2011-08-23). "Global Software Top 100 - Edition 2011". Software Top 100.
  15. ^ Liste der mechanischen CAD -Software, Jenseits von mech

Externe Links