Számítási teljesítmény
A betűszavak nagyon hasznosak professzionális környezetben, de elterjedtségük néha túl sok lehet. A 3D nyomtatás, tervezés és gyártás világában valószínűleg már hallott a CAD- ről , a CAE- ről és a CAM-ről . De a jelentésüket vajon ismeri?
Mind a három kifejezés olyan szoftveres eszközök kategóriájához tartozik, amelyek segítenek a hobbi szakembereknek és profiknak a termékek tervezésében és előállításában. A “CA” mindhárom mozaikszóban ugyanazt jelenti,“computer-aided” vagyis “számítógép-alapú”,míg az utolsó betű az adott tevékenységet pontosítja: tervezést, mérnöki feladatokat vagy gyártást.
A CAD talán a legnépszerűbb a három közül, először a ’80-as években jött létre, és ma már a legtöbb (ha nem az összes) mérnöki tudományág számára kötelező eszköz. Az alkatrészek és termékek digitális tervezésének képessége valóban megváltoztatta a dolgok gyártási módját. Ezenkívül platformot biztosít a számítástechnikai elemzések integrálásához és a dolgok előállítási módjának javításához.
Ebben a cikkben a CAD, a CAE és a CAM közötti különbségeket vizsgáljuk meg a termékfejlesztéssel összefüggésben. Nézzünk meg néhány lépést a légkompresszor forgórészének megtervezéséhez és gyártásához, és állapítsuk meg, hogy ezek a szoftvereszközök hogyan kapcsolódnak egymáshoz a való életben.
CAD: Tervezés
A CAD vagy számítógéppel segített tervezés a tervezéshez és a műszaki dokumentációhoz használt számítógépes technológiaként definiálható, amely helyettesíti a kézi rajzolást. A digitális rajztábla rugalmasságot biztosít a gyors tervezési interakciókkal, és konzisztens dokumentációt biztosít a különböző tervezők és mérnökök között.
Hogyan működik
A CAD-eszközök eleinte csak a 2D kézi rajzolást váltották fel, ami már önmagában is nagy teljesítmény. Képzelje el, hogyan hozták létre a termékeket a CAD előtt: hatalmas szobák, tele tervezőkkel, akik kézzel rajzolnak és részleteznek bonyolult dolgokat, például egész épületeket vagy autókat.
Idővel azonban a digitális tervezés szó szerint újabb dimenziót kapott a 3D modellezési technikák megjelenésével , beleértve az olyan módszereket, mint a szilárdtest- (solid) és felületmodellezés (surface) , valamint a 3D-s modellező szoftver . A CAD-eszközökhöz kifejlesztett 3D-s környezet más számítógéppel támogatott eszközöknek alapot ad, amelyekkel később részletesebben foglalkozunk.
Általánosságban elmondható, hogy a CAD nagymértékben növeli a minőséget és a termelékenységet, valamint lehetővé teszi a csapatok közötti gyors együttműködést szerte a világon. Fő előnyei a fejlesztési ciklusok csökkentése és az új termékek piacra kerülésének idejének lerövidítése. Magas szintű szabványosítást is sikerült elérni, mivel a CAD hatékonyan automatizálja a létrehozási folyamat nagy részét.
Népszerű szoftverek
Bár a SolidWorks az egyik legnépszerűbb professzionális CAD-program, sok más is létezik. Például a CATIA-t a fejlesztés szabványának tekintik az autóiparban és a repülőgépiparban. A hobbi felhasználók számára az Autodesk Fusion 360 népszerű lehetőség, mert ingyenes fiókokat kínál személyes használatra.
Valós alkalmazás
Rotorfejlesztési példánknál egy tervezőcsapat a CAD eszközöket használná az első termékkoncepciótól a végső terméktervezésig. Az összeszereléseknél, amely nem az esetünk, a CAD szintén biztosítaná a szükséges alkatrészek és rögzítő elemek teljes listáját, amit anyagjegyzéknek (BoM) nevezünk.
Ezután meg kell győződnünk arról, hogy a rotor rendeltetésszerűen fog működni.
CAE: Tesztelés
A számítógép-alapú mérnöki feladatok (CAE) egy általános fogalom, amely magában foglalja a különböző típusú mérnöki elemzések támogatására szolgáló számítógépes eszközök használatát. Gyakorlati értelemben a CAE eszközök a részek és termékek erősségét és teljesítményét ellenőrzik a való élet körülményeinek szimulálásával.
Ez a kezdeti fejlesztési szakaszok kritikus részévé válik, amikor a tervezési döntéseket digitális teszteléssel nyert adatok támogathatják. Ezen túlmenően a CAE-eszközök segítenek a mérnököknek érvényesíteni és optimalizálni terveiket a termékfejlesztési ütemterv során.
Hogyan működik
A CAE eszközöket gyakran integrálják a CAD-be, mert 3D-s modelleket és platformot igényelnek az elemzés elvégzéséhez. Általában ezek az eszközök sokféle szimulációt futtatnak – többek között szerkezeti elemzést, hőeloszlást, folyadékáramlást – aszerint, hogy mi várható az alkatrésztől.
Az eredményeknek elegendő adatot kell szolgáltatniuk a mérnökök számára ahhoz, hogy visszatérhessenek a CAD-fájlhoz, és jobb és hatékonyabb termékeket hozzanak létre, mielőtt azok elkészülnének. Ezenkívül kevesebb fizikai prototípus-készítésre és tesztelésre van szükség, ami jelentősen csökkenti a fejlesztési költségeket.
Népszerű szoftverek
Az Altair HyperWorks az egyik legismertebb CAE program, amelyet szorosan követ az Ansys különféle csomagmegoldásai a különböző típusú szimulációkhoz. A fent említett Fusion 360 is kínál néhány CAE-eszközt, bár ezek csak fizetős és oktatási verziókban érhetők el.
Valós alkalmazás
Kompresszorrotorunk fejlesztéséhez a csapat a CAE szoftvert a CAD-el együtt használná a tervezési szakaszban. Végül a végleges tervet a prototípus-készítés és végül a gyártás előtt validálják.
CAM: Gyártás
A CAM a számítógéppel támogatott gyártás rövidítése, amely lényegében a gyártási folyamatok automatizálását jelenti. A CAM-szoftver szó szerint vezérli a CNC-rendszer minden aspektusát , legyen szó megmunkálásról, marásról , lézeres vágásról , 3D nyomtatásról vagy bármilyen más, numerikus vezérlésű gyártási rendszerről.
A CAM előtt a képzett gépészeknek kellett manuálisan programozniuk a CNC gyártási rendszereket, ami rengeteg tapasztalatot igényelt. Most a CAM szoftver leegyszerűsíti ezt a folyamatot azáltal, hogy automatizálja az összes programozást, amely még a legösszetettebb feladatok elvégzéséhez is szükséges.
Hogyan működik
A CAM az automatizálás minden előnyét biztosítja: a hatékonyságot, a következetességet és ami a legfontosabb, a sebességet. A szerszámpálya-optimalizálás lehetővé teszi az alkatrészek lehető leggyorsabb előállítását, amelyre csak a legtapasztaltabb gépészek voltak képesek.
A CAM kizárólag a gyártással foglalkozik, bár kisebb tervezési változtatásokat még mindig lehet eszközölni a terméken, amikor fontos információkra derül fény a CAM elemzés során. Például a kis részletek vagy éles sarkok eltávolítása javíthatja a gyártási folyamatot, míg az esetleges teljesítményveszteség ellenőrizhető a CAE segítségével.
Népszerű szoftverek
A Mastercam , a PowerMill és a BobCAD-CAM mind nagyszerű példái a különböző iparágakban és gyártási folyamatokban használt professzionális CAM-csomagoknak. A Fusion 360 szintén CAM környezetet biztosít akár 3 tengelyes vezérléshez.
Valós alkalmazás
Miután rotortervezésünket már validáltuk, a csapat kitalálná a legjobb módot annak gyártására, CAM eszközök és rendelkezésre álló gépek segítségével. Minél gyorsabb, annál jobb, bár nem úgy, hogy az káros hatással legyen az alkatrész minőségére. A CAM szoftverek kétségtelenül a legjobb eszközök a mérnökök számára, hogy megtalálják ezt az optimális egyensúlyi pontot.
íme az eredmény
Noha nyilvánvalóan sokkal több munkával jár a kompresszorrotor fejlesztése és gyártása, reméljük, egyértelművé válik, mennyire fontosak a számítógéppel támogatott eszközök az ilyen folyamatokhoz. Még ennél is fontosabb azonban, hogy úgy gondoljuk, hogy ez a cikk egyszer s mindenkorra rávilágított a CAD, CAE és CAM közötti különbségekre.
Eredeti forrás: All3dp.com
