инженерный дизайн cad что это

Инженерный дизайн CAD

Автоматизированное проектирование (CAD) представляет собой процесс использования специализированного программного обеспечения для создания чертежей и рисунков, графических моделей, технической документации и файлов, необходимых в промышленном инженерном дизайне. Программное обеспечение CAD повышает производительность проектировщика, улучшает качество проектирования, облегчает обмен информацией через документацию и позволяет создавать базы данных для производства.

Инструменты CAD предназначены для создания двух- и трехмерных изображений и добавления к ним специальных эффектов, например, анимации, как для целей производства, так и для использования в рекламе и технических описаниях. С помощью автоматизированного проектирования можно передавать различные виды информации, в том числе размеры, виды материалов, допуски. Сегодня эти компьютерные системы играют незаменимы в поиске решений как инженерных, так и производственных задач. Благодаря CAD инженеры создают реалистичные изображения фотографического качества и видеоматериалы, на основе которых моделируют функционирование будущего устройства или конструкции в условиях реальной эксплуатации.

Приложения CAD широко применяются во многих специальных технических системах в различных отраслях промышленности: автомобилестроении, судостроении, аэрокосмической отрасли, а также в промышленном дизайне. Все возрастающая сложность проектирования изделий и производственных процессов указывает на то, что специалисты по CAD будут иметь отличные перспективы трудоустройства.

Источник

Обзор популярных систем автоматизированного проектирования (CAD)

Система автоматизированного проектирования (САПР) – сложный комплекс средств, предназначенный для автоматизации проектирования.

Согласно принятым в 1980-х годах стандартам, САПР – это не просто некая программа, установленная на компьютере, это информационный комплекс, состоящий из аппаратного обеспечения (компьютера), программного обеспечения, описания способов и методов работы с системой, правил хранения данных и многого другого.

Однако, с приходом на отечественный рынок иностранных систем, широкое распространение получили аббревиатуры CAD (Computer Aided Design), которую можно перевести, как проектирование с применением компьютера, и CAD-system, которую можно перевести, как система для проектирования с помощью компьютера.

В настоящее время в среде специалистов по САПР многие термины утратили свой первоначальный смысл, а термин САПР теперь обозначает программу для автоматизированного проектирования. Другими словами, то, что раньше называлось ПО САПР или CAD-системой, теперь принято называть системой автоматизированного проектирования (САПР). Также можно встретить названия CAD-система, КАД-система, система САПР и многие другие, но все они обозначают одно – некую программу для автоматизированного проектирования.

На современном рынке существует большое количество САПР, которые решают разные задачи. В данном обзоре мы рассмотрим основные системы автоматизированного проектирования в области машиностроения.

Базовые и легкие САПР

Легкие системы САПР предназначены для 2D-проектирования и черчения, а также для создания отдельных трехмерных моделей без возможности работы со сборочными единицами.

Безусловный лидер среди базовых САПР – AutoCAD.

AutoCAD

AutoCAD — это базовая САПР, разрабатываемая и поставляемая компанией Autodesk. AutoCAD – самая распространенная CAD-система в мире, позволяющая проектировать как в двумерной, так и трехмерной среде. С помощью AutoCAD можно строить 3D-модели, создавать и оформлять чертежи и многое другое. AutoCAD является платформенной САПР, т.е. эта система не имеет четкой ориентации на определенную проектную область, в ней можно выполнять хоть строительные, хоть машиностроительные проекты, работать с изысканиями, электрикой и многим другим.

Система автоматизированного проектирования AutoCAD обладает следующими отличительными особенностями:

Bricscad

В настоящее время на рынке появился целый ряд систем, которые позиционируются, как альтернатива AutoCAD. Среди них можно отдельно отметить Bricscad от компании Bricsys, которая очень активно развивается, поддерживает напрямую формат DWG и имеет целый ряд отличий, включая инструменты прямого вариационного моделирования, поддержку BIM-технологий.

САПР среднего уровня

Средние системы САПР — это программы для 3D-моделирования изделий, проведения расчетов, автоматизации проектирования электрических, гидравлических и прочих вспомогательных систем. Данные в таких системах могут храниться как в обычной файловой системе, так и в единой среде электронного документооборота и управления данными (PDM- и PLM-системах). Часто в системах среднего класса присутствуют программы для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ (CAM-системы) и другие программы для технологического проектирования.

САПР среднего уровня – самые популярные системы на рынке. Они удачно сочетают в себе соотношение “цена/функциональность”, способны решить подавляющее число проектных задач и удовлетворить потребности большей части клиентов.

Autodesk Inventor

Профессиональный комплекс для трехмерного проектирования промышленных изделий и выпуска документации. Разработчик – компания Autodesk.

Среди особенностей Inventor стоит отметить:

Для эффективного управления процессом разработки изделий, управления инженерными данными и организации коллективной работы над проектами, Autodesk Inventor может быть интегрирован с PLM-системой Autodesk Vault и схожими системами других разработчиков.

SolidWorks

Трехмерный программный комплекс для автоматизации конструкторских работ промышленного предприятия. Разработчик – компания Dassault Systemes.

Черты системы, выгодно отличающие ее от других CAD-систем:

SolidEdge

Система трехмерного моделирования машиностроительных изделий, которую разрабатывает Siemens PLM Software.

Среди преимуществ системы можно выделить:

Компас-3D

Компас-3D – это система параметрического моделирования деталей и сборок, используемая в областях машиностроения, приборостроения и строительства. Разработчик – компания Аскон (Россия).

Преимущества системы Компас-3D:

T-FLEX

Отечественная САПР среднего уровня, построенная на основе лицензионного трехмерного ядра Parasolid. Разработчик системы – компания ТопСистемы (Россия).

Отличительные черты системы:

“Тяжелые” САПР

Тяжелые САПР предназначены для работы со сложными изделиями (большие сборки в авиастроении, кораблестроении и пр.) Функционально они делают все тоже самое, что и средние системы, но в них заложена совершенно другая архитектура и алгоритмы работы.

PTC Creo

Система 2D и 3D параметрического проектирования сложных изделий от компании PTC. САПР PTC Creo широко используется в самых разных областях проектирования.

Выгодные отличия системы от конкурирующих решений:

NX – флагманская система САПР производства компании Siemens PLM Software, которая используется для разработки сложных изделий, включающих элементы со сложной формой и плотной компоновкой большого количества составных частей.

Ключевые особенности NX:

CATIA

Система автоматизированного проектирования от компании Dassault Systemes, ориентированная на проектирование сложных комплексных изделий, в первую очередь, в области авиастроения и кораблестроения.

Облачные САПР

В последнее время активно начали развиваться “облачные“ САПР, которые работают в виртуальной вычислительной среде, а не на локальном компьютере. Доступ к этим САПР осуществляется либо через специальное приложение, либо через обычный браузер. Неоспоримое преимущество таких систем – возможность их использования на слабых компьютерах, так как вся работа происходит в “облаке”.

Облачные САПР активно развиваются, и если несколько лет назад их можно было отнести к легким САПР, то теперь они прочно обосновались в категории средних САПР.

Fusion 360

САПР Fusion 360 ориентирована на решение широкого круга задач, начиная от простого моделирования и заканчивая проведением сложных расчетов. Разработчик системы – компания Autodesk.

Особенности Fusion 360:

Onshape

Полностью “облачная” САПР Onshape разрабатывается компанией Onshape.

На что стоит обратить внимание при выборе Onshape:

Заключение

В настоящее время на рынке присутствуют самые разные современные CAD системы, которые отличаются между собой как по функциональности, так и по стоимости. Выбрать подходящую систему автоматизированного проектирования среди многих CAD – непростая задача. При принятии решения необходимо ориентироваться на потребности предприятия, задачи, которые стоят перед пользователями, стоимость приобретения и содержания системы и многие другие факторы.

Источник

Эволюция 3D-САПР проектирования

Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (или САПР) используется художниками-графиками, архитекторами, дизайнерами интерьеров, инженерами и многими другими при создании эскизов, технических чертежей, визуализаций для различных целей.

Генеральные подрядчики, строители, производители и смежные области используют эти возможности для представления готового проекта, а также для облегчения создания самого продукта. Термин «САПР для машиностроения» в нашей стране обычно используют в тех случаях, когда речь идет о пакетах программ, которые в англоязычной терминологии называются CAD/CAM/CAE. Другими словами, это ПО для автоматизированного проектирования (CAD), подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (CAE). Существуют САПР и для других областей — разработки электронных приборов, строительного проектирования, но они имеют свою специфику.Идея автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров. А уже в начале 60 системы подготовки производства.

3D CAD дизайн позволяет манипулировать, извлекать и отображать надежные технические данные в реалистичную модель. В отличие от плоских чертежей и двумерных чертежей, опции 3D-рендеринга создают виртуальную среду, которая может быть представлена и даже изменена в режиме реального времени. Разумеется, не так уж сложно представить множество важных и разнообразных преимуществ таких рабочих моделей для ряда профессий.

Например, архитекторы-проектировщики и их клиенты могут видеть, как может выглядеть проект, когда он полностью завершен до того, как фундамент заложен. Производители могут создавать виртуальные прототипы нового продукта и видеть его использование и потенциальные проблемы, не создавая физическое устройство. Инженеры могут создавать рабочие трехмерные модели инфраструктуры, которые города используют, чтобы в конечном итоге влиять на основные процессы принятия решений по построению новых дорожных развязок с учетом загруженности магистралей.

Все это, как говорится, не всегда было так. Во времена, предшествовавшие программному обеспечению для автоматизированного проектирования, рисовальщику и женщинам приходилось вручную чертить каждый эскиз и рабочий чертеж, независимо от того, насколько он утомителен (и он всегда был утомительным). Это забирало невероятно много времени и труда.

По истечении этого времени, но еще до появления компьютерного трехмерного моделирования, программное обеспечение для автоматизированного проектирования позволяло выполнять только базовые, фундаментальные, двумерные работы по рисованию.

Хотя это, безусловно, было полезным и улучшением по сравнению с нарисованными от руки методами, оно не заменяло необходимость завершения некоторого физического создания в процессе производства.

Учитывая, как далеко продвинулся этот процесс, стоит взглянуть на то, с чего он начался и как он попал туда, где он сейчас находится. Попутно полезно рассмотреть различные методы и процедуры, благодаря которым 3D CAD спроектировал инструмент, которым он является. Это обеспечивает дополнительный контекст и взгляд на то, как художники, дизайнеры и инженеры теперь делают свою работу более ценной и более эффективной одновременно.

Начало программного обеспечения для автоматизированного проектирования и 3D CAD проектирования восходит к середине двадцатого века. На самом деле, не стоит преуменьшать, что большая часть этого восходит к одному человеку, инженеру по имени Патрик Ханратти, отцу всего этого. В самом начале, когда он вышел из службы, и понятия не имел, что собирается делать, так как до этого его учили быть певцом. Его голосовые связки и легкие были повреждены в результате крушения B-29, в котором он выжил. Он должен был найти другую профессию. Одним из уроков, которые он должен был пройти, будучи стрелком с дистанционным управлением, был компьютерный курс. Компьютеры в те времена означали аналоговые компьютеры. Почти случайно обнаружил свою страсть к вычислительной технике и программированию, отвечая на вопросы газетных объявлений о поиске программистов в его родном городе Сан-Диего после возвращения из службы в ВВС во время корейской войны. Несмотря на отсутствие даже образования в колледже, Ханратти в 1954 году успешно начал карьеру программиста в авистроительной компании Convair. После того как Ханратти был нанят в подразделение Convair компании General Dynamic, он быстро освоил программирование, без какой-либо формальной подготовки. IBM 650 была первой машиной, на которой он работал. И параллельно с этим научился программировать Univac Scientific 1103-A от Сперри Рэнда.

В 1962 году Ханратти покинул GE, чтобы присоединиться к General Motors Corp. (Детройт), где он был частью команды в исследовательских лабораториях GM, расположенных в Техническом центре автопроизводителя (Уоррен, Мичиган). В GM Ханратти разработал графику для проекта GM DAC (Design Augmented by Computers), работая над экспериментальной обработкой, решая задачи, связанные с трех-, четырех- и пятиосевой обработкой поверхности.

Эта оригинальная программа САПР могла включать в себя адаптивную визуальную графику для пользователя, беспрецедентную разработку в вычислительной технике, пусть даже и двумерную по своей природе.

Первоначально система использовалась главным образом в автомобильной промышленности, и в конечном итоге она устарела, и на ее место пришла другая система.

В 1967 работал в Astronautics Corporation. После того, как Astronautics Corporation была поглощена McDonnel Douglas, из-за этого Ханратти начал свое собственное предприятие в 1970-х годах, чтобы создать и продать новое решение для разработки САПР.

Он написал программу на широко понятном и используемом языке программирования и создал ее для работы практически с любым доступным в то время вычислительным устройством, что, безусловно, помогло добиться благоприятного результата. С 1980-х годов пришли компьютерные терминалы UNIX, и весь ландшафт изменился. MCS продолжила разработку более механического САПР и программного обеспечения для производства, сначала с пакетом AD-2000, а затем с ПК и системами ANVIL CAD / CAM на базе UNIX. ANVIL был невероятно захватывающим продуктом в то время, потому что он действительно работал хорошо и преодолел ограничения, типичные для продуктов на базе ПК того времени. Тогда Ханратти был уже легендой. Он был блестящим и самоуверенным гением, который был в состоянии, когда он мог делать практически все, что хотел.

Опираясь на новаторскую технологию, которая намного опережала остальную часть рынка, ANVIL-5000 реализовал согласованный пользовательский интерфейс для всех приложений, а также базу данных двойной точности для каркасных, поверхностных и твердотельных моделей и всех приложений, использующих эти данные. Одним из наиболее значительных дополнений стал новый дополнительный модуль моделирования твердых тел под названием OMNISOLIDS, в результате чего был получен один из первых пакетов CAD / CAM для плотной интеграции каркаса, поверхностей и твердых тел.

Многие наблюдатели говорят, 70% трехмерных механических CAD-систем восходят истоком к Ханратти и его программному коду ADAM.

Возможно, Ханратти начал целую область трехмерного графического интерфейса для дизайнеров и инженеров-механиков, но эта технология прошла долгий путь со времен расцвета 1970-х годов.

В результате начали появляться крупные коммерческие системы программного обеспечения для автоматизированного проектирования, такие как CATIA (сокращение от «автоматизированное трехмерное интерактивное приложение»), особенно в автомобильной и аэрокосмической областях.

Тем не менее, только после появления первоначального персонального компьютера IBM мир будет готов к широкому распространению программ САПР.

Возможно, однако, что ни один год не является более важным для программных решений для проектирования САПР, чем в 1982 году. В этом году группа программистов объединилась и создала компанию, известную как Autodesk. Год спустя они сделали свою флагманскую программу AutoCAD доступной всему миру, стоимостью всего 1 тыс. долл. Правда, в те времена ПК были 16-разрядными, и их мощности хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. Однако это не помешало новинке иметь огромный успех у пользователей.

Это был самый первый известный программный пакет для автоматизированного проектирования, созданный для компьютеров IBM, и снова поле изменилось навсегда.

Выпуск AutoCAD стал важным событием в развитии программного обеспечения для автоматизированного проектирования. У программистов в Autodesk была цель создать продукт, который бы делал почти все, что могли делать другие пакеты САПР в то время, при этом взимая небольшую часть расходов.

При этом Autodesk единолично изменила траекторию программирования САПР, а также коммерческой доступности и доступности в течение десятилетий. Тем не менее, почти все такие программы застряли в двух измерениях.

Это было решение для автоматизированного проектирования, основанное на трехмерной геометрии и многофункциональных, основанных на значениях операциях для определения аспектов и узлов инженерных или конструкторских проектов. Программа на самом деле все еще используется на ПК Microsoft, хотя сейчас она называется Creo.

Pro / ENGINEER (Creo) также работал на компьютерных терминалах UNIX, поскольку персональные компьютеры не обладали достаточной вычислительной мощностью и скоростью, чтобы надежно использовать такое программное обеспечение, но это все еще было важным поворотным моментом. В конце концов, были выпущены две другие программы-единомышленники, ACIS и Parasolid, каждая из которых заложила основу для других программных пакетов для автоматизированного проектирования и графических решений.

Наиболее бурное развитие САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft — систему Windows NT. Тогда на поле вышли новые игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, обладающими множеством функций, и программами типа AutoCAD. В результате сложилось существующее и поныне деление САПР на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация возникла исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами постепенно стираются, они продолжают существовать, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям. Следует добавить, что кроме универсальных САПР также выпускаются и различные специализированные продукты, например, для инженерного анализа, расчета трубопроводов, анализа литья металлов, проектирования металлоконструкций и множества других конкретных задач.

Сегодня мир программного обеспечения для 3D-дизайна представляет собой виртуальную индустрию программ и графических пакетов, которые делают практически все, что может себе представить дизайнер или инженер. Вышеупомянутый Autodesk является лидером в области программ САПР, но есть и много других, некоторые из которых предназначены для более узких, более нишевых областей или интересов.

Вот несколько основных примеров современных решений для 3D CAD проектирования: Kompas 3D, 3ds Max, Blender, Cinema 4D, Rhino3D, SketchUp, Fusion 360 и SolidWorks. Хотите верьте, хотите нет, но на самом деле это все популярные решения в этой области, в зависимости от конкретных потребностей дизайнера или инженера.В настоящее время на рынке осталось лишь три САПР верхнего ценового класса — Unigraphics NX компании EDS, CATIA французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.). Раньше мощных системы было больше, но после череды слияний и поглощений компаний, число пакетов сократилось. Упомянутые компании — лидеры в области САПР, а их продукты занимают львиную долю рынка в денежном выражении. Главная особенность «тяжелых» САПР — обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность работы — все это результат длительного развития. Однако, эти системы немолоды — CATIA появилась в 1981 г., Pro/Engineer — в 1988 г., а Unigraphics NX, хотя и вышла в 2002 г., является результатом слияния двух весьма почтенных по возрасту систем — Unigraphics и I-Deas, полученных фирмой EDS в результате приобретения компаний Unigraphics и SDRC. Несмотря на то, что тяжелые системы стоят значительно дороже своих более «легких» собратьев (десятки тысяч долларов за одно рабочее место), затраты на их приобретение окупаются, особенно когда речь идет о сложном производстве, например машиностроении, двигателестроении, авиационной и аэрокосмической промышленности. Однако крупных клиентов, способных платить за САПР миллионы долларов не так много.

Некоторые из них даже совершенно бесплатны: Blender, Google SketchUp, MeshLab, BRL-CAD, K-3D, MakeHuman, OpenSCAD, что является довольно замечательным показателем того, как далеко продвинулась эта конкретная отрасль с момента ее появления.

Сейчас рынок развивается эволюционно: расширяются функциональные возможности продуктов, повышается производительность, упрощается использование. Но, возможно, вскоре нас ждет очередная революция. Аналитики из Cambashi считают, что это произойдет, когда поставщики САПР начнут использовать для хранения инженерных данных (чертежей, трехмерных моделей, списков материалов и т. д.) не файловые структуры, а стандартные базы данных SQL-типа. В результате инженерная информация станет структурированной, и управлять ею будет гораздо проще, чем теперь.

Работа, которую эти программы способны обрабатывать и визуализировать, поистине замечательна, а в некоторых случаях просто захватывает дух. От архитектурных проектов и рабочих прототипов до интерактивной 3D-графики для развлекательных и медийных компаний, таких как стартап Kino-mo. Будь то дополнение к дому, новая линейка продуктов для производства или даже надежная и интерактивная видеоигра, программные решения для проектирования 3D CAD делают все это как никогда ранее.

Источник