CAD, CAE, CAM: ключевые различия и как они работают вместе

Что такое CAD? CAE? CAM? В чем разница между этими программными системами?

Первый шаг — понять общие первые две буквы аббревиатур: «CA» означает Computer-Aided (компьютерная поддержка). Все три системы созданы для помощи пользователю в достижении целей максимально быстро с использованием вычислительной мощности. Последние буквы: Design (проектирование), Engineering (инженерный анализ), Manufacturing (производство). У каждой программы свой фокус и назначение.

---

CAD (Computer-Aided Design)

CAD — компьютерная технология, сфокусированная на проектировании продукта и документировании проектной фазы инженерного процесса. CAD облегчает производство, передавая детальные схемы материалов, процессов, допусков и конструкций. Используется для 2D и 3D, позволяя вращение под любым углом и вид «изнутри».

CAD определяет использование компьютерных систем для помощи в создании, модификации и оптимизации проектов. Современные CAD дают значительные улучшения:

1. Повышение производительности инженера
2. Повышение качества проектов
3. Улучшение коммуникации через документацию
4. Создание базы данных для производства

Попробуйте мировой лидер E-CAE E3.series с техническими курсами прямо сейчас! Нажмите на баннер ниже:

CAD-чертежи экспортируются в файлы для печати, обработки или других производственных операций.

Большинство CAD для механики используют векторную графику для объектов и могут выдавать растровую для общего вида. Однако инженерное ПО требует больше форм: передачу информации о материалах, процессах, размерах, допусках по соглашениям для каждого применения.

CAD — важный промышленный инструмент, широко используемый в автопроме, судостроении, авиации, архитектуре, протезировании и др. Также для компьютерной анимации, спецэффектов, рекламы, технических мануалов (DCC — цифровое создание контента). Движущая сила исследований в вычислительной геометрии, компьютерной графике, дискретной геометрии.

Применение современных CAD

CAD — часть Digital Product Development (DPD) в рамках Product Lifecycle Management (PLM). Используются в интеграции с другими инструментами — встроенными модулями или отдельными продуктами:

1. CAE (Computer Assisted Engineering)
2. CAM (Computer Aided Manufacturing)
3. Рендеринг
4. Управление документами и контроль ревизий через PDM

CAD полезен инженерам через четыре главные свойства:

1. История
2. Спецификация
3. Параметризация
4. Высокоуровневые ограничения

История построения позволяет обращаться к спецификациям модели. Параметры и ограничения определяют размер, форму и другие свойства элементов моделирования.

Кто использует CAD

Краткий список специалистов:

• Архитекторы
• Гражданские инженеры
• Электроинженеры
• Механические инженеры
• Технологи
• Конструкторы металлоконструкций
• Акустические инженеры
• Дизайнеры
• Управление объектами
• Геодезисты

Список велик. CAD используется во многих отраслях — авиация, авто, текстиль, электроника и др. Позволяет исследовать идеи в модели до физического прототипирования.

CAE (Computer-Aided Engineering)

Широкое применение компьютерных программ для помощи в задачах инженерного анализа. Включает конечно-элементный анализ (FEA), компьютерную динамику жидкости (CFD), динамику твердых тел (MDB) и оптимизацию.

Инженерное ПО для поддержки этих задач считается CAE-инструментом. Используется для анализа надежности и производительности компонентов и сборок. Термин охватывает симуляцию, валидацию и оптимизацию продуктов и производственных инструментов. В будущем CAE-станут главными поставщиками информации для поддержки команд проектирования в принятии решений.

CAE — сеть узлов

В информационных сетях CAE-системы — отдельные узлы в большой сети, каждый может взаимодействовать с другими. Узлы играют роль в методе конечных элементов: используя геометрию модели, строят сеть узлов по всей модели, чтобы определить ее работу на основе входных параметров, которые реальная деталь испытывает в реальном мире. Типичные параметры для механических CAE-симуляций:

1. Температура
2. Давление
3. Взаимодействие компонентов
4. Приложенные силы

Параметры симуляции основаны на среде и взаимодействиях, которые модель может испытать в эксплуатации. Они вводятся в CAE для проверки, может ли деталь теоретически удовлетворить проектные ограничения.

CAE-системы поддерживают бизнес через референс-архитектуры и способность ставить точки зрения информации на бизнес-процессы. Референс-архитектура — основа информационной модели, особенно продуктовых и производственных моделей.

Попробуйте мировой лидер E-CAE E3.series с техническими курсами прямо сейчас! Нажмите на баннер ниже:

Области CAE

1. Напряженно-деформированный анализ сборок (FEA)
2. Тепловой и гидрогазический анализ (CFD)
3. Динамика твердых тел (MBD) и кинематика
4. Инструменты симуляции производственных процессов
5. Оптимизация процессной документации
6. Оптимизация разработки продукта
7. Интеллектуальная проверка несоответствий
8. Анализ безопасности сборок

Три фазы любой CAE-задачи:

1. Предобработка: определение модели и среды.
2. Решение задачи анализа.
3. Постобработка результатов.

Основное ПО: Abaqus, Ansys, MSC Adams Car и др. Простые модели CAD экспортируются в CAE для анализа виртуального прототипа.

CAM (Computer-Aided Manufacturing)

Компьютерно-оправляемое производство — использование ПО для управления станками и оборудованием производственного процесса. Технически не считается инженерным ПО, а ориентировано на станки. CAM также может означать компьютерную помощь во всех операциях завода: планирование, управление, транспорт, хранение. Главная цель — ускорить производство, обеспечить точные размеры и постоянство материалов. CAM — последующий процесс после CAD и иногда CAE: модель из CAD, проверенная в CAE, дает входные данные для CAM, управляющего станками.

CAM в ЧПУ

CAM — программный код за станками, изготавливающими продукты. ЧПУ-станки используют CAM-код для производства. Включают:

• Фрезерные станки
• Токарные станки
• Гравировальные станки
• Шлифовальные станки
• Сварочное оборудование
• Электроэрозионная обработка

Все, что оператор делал на обычных станках, программируется на ЧПУ. CAM дает пошаговые инструкции для станков. До ПО оператор вводил код вручную — трудоемко при сложных изделиях. CAM упростило это интеллектуальным ПО на базе GUI: код генерируется кликом по нужному процессу.

Как CAD, CAE и CAM работают вместе

CAD необходим и для CAM, и для CAE, так как оба требуют модель для анализа или производства. CAE нуждается в геометрической модели для определения интегрированной нодальной сети. CAM требует геометрию детали для определения маршрутов и резов станка. Оба требуют CAD, но CAD может использоваться автономно для виртуальных инженерных моделей. CAD — основа для CAM и CAE, необходимая для их работы. Современное ПО — мощный инструмент для инженеров и техников, делающий ежедневную работу легче и эффективнее. Правильное использование дает максимальную пользу.

Использовали ли вы эти платформы? Облегчили ли они вашу работу?

---

---