CAD, CAE, CAM: различия и совместная работа

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

Первое — знать первые две буквы в каждой аббревиатуре. «CA» — Computer-Aided (компьютерная поддержка), значит все три созданы для помощи пользователю достичь цели быстрее, используя вычислительную мощность. Последняя буква: CAD — Design (проектирование), CAE — Engineering (инженерия), CAM — Manufacturing (производство). Это инженерные и производственные ПО. У каждого свое назначение. Статья дает высокоуровневый обзор всех трех и их применения.

---

Обзор Computer-Aided Design

CAD — компьютерная технология, проектирующая продукт и документирующая проектную фазу инженерного процесса. CAD облегчает производство, передавая детальные диаграммы материалов, процессов, допусков, размеров. Может производить 2D или 3D диаграммы, вращаемые под любым углом, даже изнутри.

CAD — использование компьютерных систем для помощи в создании, модификации, оптимизации дизайна. Часто считается инженерным ПО.

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

Современные CAD улучшают:

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

CAD-вывод часто в электронных файлах для печати, обработки или других производственных операций.

Современные CAD для механики используют векторную графику для объектов или растровую для общего вида.

Однако инженерное ПО требует больше форм. Как в ручном черчении или технических чертежах, вывод CAD должен передавать информацию: материалы, процессы, размеры, допуски по конвенциям для каждого применения.

CAD — важное промышленное искусство, широко используемое 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 — один из инструментов инженеров и дизайнеров, используется различно в зависимости от профессии и типа ПО. CAD — часть Digital Product Development (DPD) в рамках Product Lifecycle Management (PLM). CAD используется вместе с другими инструментами — интегрированными модулями или отдельными продуктами:

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

CAD полезен инженерам через четыре свойства:

1. История
2. Особенности (Features)
3. Параметризация
4. Высокоуровневые ограничения

История построения позволяет смотреть в личные особенности модели и работать с отдельной областью, а не всей моделью. Параметры и ограничения определяют размер, форму и другие свойства элементов моделирования.

Кто использует CAD

Краткий список:

• Архитекторы
• Гражданские инженеры
• Электроинженеры
• Менеджеры объектов
• Интерьерные дизайнеры
• Механические инженеры
• Конструкторы металлоконструкций
• Геодезисты
• Технологи
• Акустические инженеры
• Инженеры пожарной защиты
• Дизайнеры питания

Список велик. CAD используется во многих отраслях — авиация, авто, текстиль, электроника и др. Позволяет исследовать смоделированные идеи до физического прототипирования. В основном инженерное ПО используют инженеры.

Обзор Computer-Aided Engineering

Широкое использование компьютерного ПО для помощи в задачах инженерного анализа. Включает FEA, CFD, динамику твердых тел (MDB), оптимизацию.

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

Нодальная сеть Computer-Aided Engineering

В информационных сетях CAE-системы — отдельные узлы в общей сети, каждый может взаимодействовать с другим. Узлы играют роль в методе конечных элементов: используя геометрию модели, строят нодальную сеть через всю модель, 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. Взаимодействия компонентов
4. Приложенные силы

Большинство параметров симуляции основаны на среде и взаимодействиях, которые модель испытает в эксплуатации. Вводятся в CAE для проверки, может ли деталь теоретически выдержать проектные ограничения.

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

Области CAE:

1. Анализ напряжений в сборке компонентов (FEA)
2. Тепловой и гидрогазический анализ (CFD)
3. Динамика твердых тел (MBD) и кинематика
4. Инструменты анализа для симуляции производственных процессов
5. Оптимизация процессной документации
6. Оптимизация разработки продукта
7. Умная проверка несоответствий
8. Анализ безопасности сборок

Три фазы любой CAE-задачи:

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

Инженерное ПО: Abaqus, Ansys, MSC Adams Car и др. Современные CAD экспортируют модели в инженерное ПО для анализа виртуального прототипа.

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

Computer-Aided Manufacturing

CAM — использование ПО для управления станками и связанным оборудованием в производстве. Технически не считается системой инженерного ПО, а для машинистов на производстве. Но инженеры часто соприкасаются с ним. CAM также может означать компьютерную помощь во всех операциях завода: планирование, управление, транспорт, хранение. Главная цель — ускорить производство, компоненты и оснастку с точными размерами и постоянством материалов. CAM — последующий процесс после CAD и иногда CAE: модель из CAD, проверенная в CAE, вводится в CAM, управляющий станком.

Computer-Aided Manufacturing Mill Routing

CAM для ЧПУ

CAM — программный код за станками, изготавливающими продукты. ЧПУ — устройства, использующие CAM-код для производства. ЧПУ включает:

• Фрезерные станки
• Токарные станки
• Гравировальные станки
• Шлифовальные станки
• Сварочное оборудование
• Электроэрозионное производство

Все, что оператор делал на обычных станках, программируется на ЧПУ. CAM дает пошаговые инструкции для станков. До CAM машинист 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

Современный CAD необходим для CAM или CAE, так как оба требуют модель для анализа или производства. CAE требует геометрическую модель для определения интегрированной нодальной сети. CAM требует геометрию детали для маршрутов и резов. Оба требуют CAD, но CAD может использоваться автономно для виртуальных инженерных моделей. CAD — основа для CAM и CAE, необходимая для их работы. Каждое ПО — мощный инструмент для инженеров и машинистов, делающий ежедневную работу легче и эффективнее. Правильное использование дает оптимальную пользу.

Использовали ли вы эти платформы? Облегчили ли они жизнь?

---

---