Cad моделирование. CAD-моделирование: ключевые аспекты, виды систем и их применение в различных отраслях

Что такое CAD-моделирование и как оно используется в современном проектировании. Какие существуют виды CAD-систем. Как выбрать подходящее ПО для CAD-моделирования. Каковы преимущества использования CAD в различных отраслях промышленности.

Что такое CAD-моделирование и его роль в современном проектировании

CAD-моделирование (Computer-Aided Design) — это процесс создания цифровых 3D-моделей с помощью специализированного программного обеспечения. Данная технология произвела революцию в сфере проектирования и разработки продуктов, позволив инженерам и дизайнерам создавать точные виртуальные прототипы изделий перед их физическим воплощением.

Основные преимущества CAD-моделирования включают:

• Повышение точности и качества проектирования
• Сокращение времени разработки продукта
• Возможность легко вносить изменения в проект
• Улучшение коммуникации между участниками проекта
• Интеграция с системами инженерного анализа и производства

CAD-системы активно применяются в машиностроении, архитектуре, промышленном дизайне и многих других отраслях. Они позволяют создавать как отдельные детали, так и сложные сборки, состоящие из тысяч компонентов.

Основные виды CAD-моделирования

В современном CAD-моделировании выделяют три основных подхода:

1. Твердотельное моделирование

Твердотельное моделирование идеально подходит для создания точных параметрических моделей механических деталей и узлов. Оно позволяет:

• Контролировать размеры каждого элемента
• Легко редактировать геометрию модели
• Определять зависимости между элементами
• Выполнять булевы операции над объектами

Твердотельное моделирование широко применяется в машиностроении и приборостроении.

2. Поверхностное моделирование

Поверхностное моделирование используется для описания сложных криволинейных форм. Оно позволяет:

• Создавать гладкие поверхности сложной формы
• Обеспечивать качественное сопряжение поверхностей
• Работать с различными типами непрерывности поверхностей

Данный вид моделирования часто применяется в промышленном дизайне, автомобилестроении, авиастроении.

3. Полигональное моделирование

Полигональное моделирование лучше всего подходит для создания моделей с высокой степенью детализации. Его преимущества:

• Возможность создания сложных органических форм
• Высокая скорость работы с большим количеством мелких деталей
• Гибкость в редактировании геометрии модели

Этот вид моделирования широко используется в игровой индустрии, анимации, создании спецэффектов для кино.

Классификация CAD-систем по уровню функциональности

CAD-системы принято классифицировать по уровню их функциональности и сложности решаемых задач:

Системы нижнего уровня (легкие САПР)

Основные характеристики:

• Ориентированы на 2D-проектирование и черчение
• Ограниченные возможности 3D-моделирования
• Отсутствие инструментов для работы со сборками
• Примеры: AutoCAD, BricsCAD, nanoCAD

Системы среднего уровня

Ключевые особенности:

• Полноценное 3D-моделирование деталей и сборок
• Создание чертежей и технической документации
• Базовые инструменты инженерного анализа
• Возможность расширения функционала с помощью специализированных модулей
• Примеры: SolidWorks, Inventor, Компас-3D

Системы верхнего уровня (тяжелые САПР)

Отличительные черты:

• Работа со сверхсложными сборками (десятки тысяч деталей)
• Мощные встроенные CAE-системы для инженерного анализа
• Интеграция с PDM-системами для управления данными о продукте
• Поддержка групповой работы над проектом
• Примеры: Siemens NX, CATIA, PTC Creo

Специализированные CAD-системы для различных отраслей

Помимо универсальных CAD-систем, существует множество специализированных решений для конкретных отраслей:

• Архитектура и строительство: Autodesk Revit, ArchiCAD
• Электротехника и электроника: Altium Designer, OrCAD
• Ювелирный дизайн: MatrixGold, RhinoGold
• Проектирование одежды и обуви: CLO3D, Romans CAD
• Ландшафтный дизайн: Realtime Landscaping Architect

Эти системы учитывают специфику конкретной отрасли и предоставляют набор специализированных инструментов для решения профильных задач.

Облачные CAD-системы: новый тренд в проектировании

В последние годы набирают популярность облачные CAD-системы, работающие через веб-браузер. Их ключевые преимущества:

• Отсутствие необходимости в мощном компьютере
• Доступ к проектам с любого устройства
• Автоматическое обновление ПО
• Удобство совместной работы над проектами
• Интеграция с облачными хранилищами

Примеры облачных CAD-систем: Onshape, Fusion 360, SolidWorks xDesign. Они особенно популярны среди небольших команд и стартапов благодаря своей гибкости и доступности.

Параметрическое моделирование в CAD-системах

Параметрическое моделирование — это мощный инструмент, который позволяет создавать гибкие и легко изменяемые 3D-модели. Его основные принципы:

• Использование параметров для определения размеров и положения элементов модели
• Установление зависимостей между элементами модели
• Автоматическое перестроение модели при изменении параметров
• Сохранение истории построения модели

Параметрическое моделирование значительно ускоряет процесс внесения изменений в проект и позволяет легко создавать семейства похожих изделий.

Интеграция CAD с другими системами автоматизированного проектирования

Современные CAD-системы тесно интегрируются с другими инструментами цифрового проектирования и производства:

CAE (Computer-Aided Engineering)

CAE-системы позволяют проводить инженерный анализ созданных в CAD моделей, включая:

• Прочностные расчеты
• Тепловой анализ
• Анализ потоков жидкостей и газов
• Электромагнитный анализ

CAM (Computer-Aided Manufacturing)

CAM-системы используют геометрию CAD-моделей для создания управляющих программ для станков с ЧПУ. Это обеспечивает:

• Высокую точность изготовления деталей
• Сокращение времени подготовки производства
• Оптимизацию использования оборудования

PDM (Product Data Management)

PDM-системы управляют всеми данными, связанными с разработкой продукта, включая:

• 3D-модели и чертежи
• Спецификации и технические требования
• Результаты инженерных расчетов
• Производственную документацию

Интеграция CAD с этими системами позволяет создать единую цифровую среду для разработки, анализа и производства изделий, что значительно повышает эффективность всего процесса создания продукта.

Выбор CAD-системы: ключевые факторы

При выборе CAD-системы для своих нужд следует учитывать несколько важных факторов:

• Специфика решаемых задач (2D или 3D, отрасль применения)
• Сложность проектируемых изделий
• Необходимость в специализированных функциях
• Интеграция с другими системами (CAE, CAM, PDM)
• Стоимость владения (лицензии, обучение, поддержка)
• Распространенность системы в вашей отрасли
• Наличие квалифицированных специалистов

Важно также учитывать перспективы роста и развития вашего бизнеса, чтобы выбранная CAD-система могла удовлетворять ваши потребности в долгосрочной перспективе.

Будущее CAD-моделирования: тенденции и перспективы

CAD-моделирование продолжает активно развиваться, и можно выделить несколько ключевых тенденций:

• Развитие облачных технологий и мобильных приложений для CAD
• Интеграция искусственного интеллекта для оптимизации проектирования
• Расширение возможностей генеративного дизайна
• Улучшение инструментов для совместной работы над проектами
• Более тесная интеграция CAD с технологиями виртуальной и дополненной реальности
• Развитие методов прямого моделирования для упрощения работы с импортированной геометрией

Эти тенденции направлены на дальнейшее повышение эффективности процесса проектирования и расширение возможностей инженеров и дизайнеров в создании инновационных продуктов.

Разработка CAD моделей по чертежам и эскизам. Заказать

В нашей компании вы можете заказать услугу разработка CAD моделей – компьютерное 3D моделирование, которое подразумевает создание трехмерных твердотельных объектов в виртуальном пространстве.

Фактически не одно технически сложное изделие невозможно создать без проекта. Разработка CAD моделей подразумевает моделирование твердотельных объемных прототипов. Раньше все подобные работы осуществлялись на бумаге, потом переносились в объемную форму из воска, дерева, гипса или папье-маше. Все это подразумевало сложную ручную работу большого числа специалистов, обходилось дорого, трудозатратно. К тому же времени на разработку модели уходило очень много.

Современные цифровые технологии позволили существенно упростить данный процесс, вместе с тем сделав его намного совершеннее, так как есть возможность мельчайшей проработки каждой модели с высочайшей четкостью и детализацией. В настоящее время работа по 3D моделированию осуществляется в специальных программах по 3D моделированию.

Существует множество программных средств, в том числе и платных, профессиональных предлагающих различный инструментарий для создания CAD-моделей. Наша компания в своей работе предпочитает использовать SolidWorks и ZBrush. Каждая из этих программ имеет свои достоинства и является предпочтительным инструментом в конкретной ситуации, для решения задач определенного рода.

• ZBrush – это программная среда для 3D моделирования, которая позволяет имитировать процесс лепки. Каждая точка в данном пространстве имеет несколько описательных критериев – координаты по осям XY, глубина Z, цвет, ориентация в пространстве и материал. Палитры ZBrush содержат связанные между собой функции и составляют интерфейс программы. Функционал программы позволяет разрабатывать точные цифровые трехмерные модели самых разных объектов, есть даже возможность анимирования. Таким образом, данная программа идеально подходит для художественного и дизайнерского3D моделирования
• SolidWorks – это самый настоящий программный комплекс САПР, позволяющий обеспечить автоматизацию работ на предприятиях. При помощи данной программы можно разработать изделие любой степени сложности. При этом возможно 3D проектирование не просто деталей, но и сборок, а также обеспечение конструкторской документацией, которое будет полностью соответствовать всем требованиям существующих нормативных актов. Основная сфера применения SolidWorks промышленный дизайн и инжиниринг. Именно в данной программной среде мы в основном и осуществляем разработку твердотельных объектов (CAD-моделей).

Как заказать разработку CAD-модели?

Чтобы заказать разработку CAD-модели в нашей компании, необходимо предоставить нам инженерный чертеж, эскиз или рисунок с указанием размеров и параметров объекта. Согласно полученным данным, наш специалист осуществит 3D моделирование в оптимальной программной среде. В результате вы получите файл с готовым объектом. Формат файла sldprt (SolidWorks) или STL.

Если вам нужно смоделировать любую деталь, то наши специалисты справятся с данным заданием профессионально и в максимально сжатые сроки.

Как выбрать CAD-систему. Какие бывают CAD-системы

Когда у человека появляется необходимость освоить 3D моделирование и начать создавать трехмерные модели, то он невольно сталкивается с проблемой выбора программного обеспечения (ПО) для решения своих задач. На сегодняшний день на рынке существует огромный выбор ПО, отличающегося по своему функционалу. Оно может быть платным или бесплатным, требующим установки на компьютер или расположенным на серверах производителей и работающим непосредственно в окне браузера. В наше время каждый может использовать для построения 3D моделей свой смартфон или планшет. Существуют неплохие приложения для моделирования на android и ios. Все это разнообразие называется одной общей аббревиатурой САПР (системы автоматизированного проектирования). Ближайшей по смыслу английской аббревиатурой можно назвать CAD-systems (computer-aided design), но все же понятие CAD является лишь малым подпунктом такого определения как САПР.

Также следует упомянуть часто используемые английские аббревиатуры CAM-system (Computer-aided manufacturing, автоматизированная система подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ) и CAE-system (Computer-aided engineering, автоматизированная система для проведения расчётов, анализа и симуляции физических процессов). Эти типы систем могут являться как самостоятельными программами (например CAM-система Power Mill или CAE-система Ansys) так и быть одним из модулей САПР (модуль SolidCAM в системе SolidWorks или Inventor).

Перед тем как мы начнем обсуждать существующие категории САПР, поговорим о трех основных способах моделирования. Базовые различия между ними обязательно нужно знать начинающему пользователю для правильного выбора ПО. Различают твердотельное, поверхностное и полигональное моделирование. Каждый из трех способов имеет свои преимущества и недостатки, лучше подходит для решения одних задач и хуже (а порой и вовсе не подходит) для решения других.

Твердотельное моделирование — это идеальный инструмент для создания параметрических моделей, где нам нужно контролировать размеры каждого элемента, иметь возможность легко их редактировать, определять зависимости между элементами, чтобы при изменении одного из них автоматически происходило изменение других. Весь инструментарий твердотельного моделирования сводится к различным способам вытягивания трехмерных элементов (по прямой, по кривой, по сечениям, тело вращения и т.д.), булевым операциям (сложение, вычитание и пересечение объектов) и построениям скруглений и фасок. Этим способом можно без проблем создавать модели относительно простой формы, которой обычно обладают детали из области машиностроения.

ПРИМЕРЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Поверхностное моделирование хорошо подходит для описания сложных криволинейных форм. С его помощью создаются модели различных бытовых приборов, изогнутых корпусов, кузовов, элементов зданий и т.д. Сложную форму изделия чаще всего невозможно описать одной поверхностью, поэтому конечные модели состоят из множества поверхностей. Важным аспектом поверхностного моделирования является возможность создания гладких поверхностей и качественного сопряжения их между собой. Поверхности могут сопрягаться с различным типом непрерывности (G1, G2, G3, G4). Непрерывность характеризует плавность перехода от одной поверхности к другой. Основная сфера применения этого способа моделирования — промышленный дизайн.

ПРИМЕРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Полигональное моделирование лучше всего подходит для создания моделей с очень высокой степенью детализации. Такие модели используются в мебельном производстве, ювелирном деле, киноиндустрии, игровой индустрии, сувенирной продукции, рекламе и т.д. К ним можно отнести сложные орнаменты, узоры, персонажей (людей, животных, монстров и т.д.), одежду и др. Например, средствами твердотельного или поверхностного моделирования будет невероятно сложно построить 3D модель человека, детализация которой позволит отобразить в ней все самые мелкие элементы, вплоть до морщин и пор на коже. Полигональное моделирование легко справится с этой задачей.

ПРИМЕРЫ ПОЛИГОНАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Все эти три способа моделирования могут комбинироваться и дополнять друг друга. Многие САПР, в той или иной степени, позволяют это делать, но для полноценного использования всех преимуществ каждого способа многие специалисты используют несколько программных пакетов в своей работе. Важно помнить, что любая твердотельная модель может быть легко конвертирована в поверхностную или полигональную. Поверхностная модель также может быть конвертирована в твердотельную (при условии что она описывает замкнутый объем) или полигональную. А вот полигональная модель не может быть конвертирована в твердотельную или поверхностную, хотя это особенно востребовано в обратном инжиниринге. Для этой задачи имеется различное специализированное программное обеспечение, позволяющее воссоздавать поверхностные или твердотельные модели по полигональным, полученным, например, в результате 3d сканирования.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) подразделяются на несколько категорий в зависимости от своего функционала. Самой распространенной классификацией является их деление на системы нижнего, среднего и верхнего уровней. Часто еще говорят легкие, средние и тяжелые САПР. Проблема в том, что при упоминании такой классификации чаще всего называют только лишь машиностроительные системы, т.к. они наибольшим образом подходят под определение САПР. Мы же не обойдем стороной и остальные системы, которые используются в дизайне, архитектуре, стоматологии, киноиндустрии и т.д. В связи с этим, я отнесу все три вышеупомянутых подвида систем к первой категории САПР (машиностроительные САПР).

Итак, коротко о первой категории САПР:

Системы нижнего уровня предназначены для 2D-проектирования и черчения. В них, как правило, есть возможность создавать отдельные трехмерные модели, но нет полноценного инструментария для работы со сборочными единицами. К таким системам можно отнести AutoCAD, BricsCAD, VersaCAD.

Системы среднего уровня покрывают больший спектр задач. Наряду с созданием 3D моделей, сборочных единиц, чертежей и документооборота, в них можно проводить различные инженерные расчеты (прочностные, температурные, расчеты связанные с жидкостными и газовыми потоками и многое другое). Кроме того, системы среднего уровня могут обладать множеством встроенных модулей для решения специализированных задач — автоматизации проектирования электрических, гидравлических и прочих вспомогательных систем, автоматизации проектирования пресс-форм, работы с листовыми материалами и т.д. Часто в подобные системы интегрируется модуль подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ (CAM-система). САПР среднего уровня пользуются наибольшим спросом на рынке т.к. решают подавляющее число инженерных задач. В качестве примера можно привести Inventor, SolidWorks, SolidEdge, Компас 3D, T-Flex.

Системы верхнего уровня охватывают самый внушительный спектр инженерных задач, включают встроенные подсистемы инженерного анализа (CAE) и подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и промышленных манипуляторов (CAM), подсистемы для обратного инжиниринга, аддитивного производства и многие другие специализированные средства разработки. С помощью тяжелых САПР можно создавать очень ресурсоемкие сборки, состоящие из десятков тысяч деталей (авиастроение, кораблестроение и др.). Эти САПР могут быть интегрированы с подсистемой управления инженерными данными (PDM — Product Data Management), способной охватить целое предприятие. Одной из целей PDM-систем является обеспечение возможности групповой работы над проектом, когда группа людей одновременно трудится над одним заданием и совместно использует необходимые для этого данные. Исходя из этого, подобные САПР наиболее громоздки, сложны в работе, имеют значительную стоимость и больше всего подходят для крупных предприятий. К системам высокого уровня относятся Siemens NX, CATIA от Dassaut Systemes , PTC Creo.

Как было сказано в начале статьи, существуют САПР, которые не требуют установки на компьютер («облачные» САПР), а работают прямо в окне браузера или через специальное приложение. Преимущество таких систем заключается в том, что их можно использовать даже на слабых компьютерах, так как вся вычислительная нагрузка ложится на сервера, где базируется эта система. Кроме того, все данные при работе в таких системах можно хранить в «облаке» и иметь доступ к ним в любое время и с любого устройства (ПК, телефон, планшет). В качестве примера можно привести такие системы как Autodesk Fusion 360 (бесплатна для студентов) и Onshape. По уровню функционала их можно отнести к средним САПР.

Наибольший интерес для пользователей чаще всего представляют САПР среднего и верхнего уровня. Подобным системам присуща высокая степень параметризации. Сама концепция моделирования в них предполагает создание эскизов в строго определенных плоскостях. Элементы эскизов при этом имеют различные ограничения и взаимосвязи между собой, размеры определяют конечный вид эскиза, а изменение размеров ведет к его автоматическому перестроению. Эскизы, в свою очередь, служат основой для построения трехмерных элементов. Вся история построений сохраняется в навигаторе операций и всегда находится на виду у пользователя, что позволяет ему быстро вносить какие-либо изменения на любом этапе моделирования и вся модель будет автоматически перестраиваться в соответствии с этими изменениями.

Основные способы моделирования для этой категории систем — твердотельный (на первом месте) и поверхностный. Имеются инструменты для работы с полигональными моделями, но они достаточно ограничены.

Вторая категория САПР:

Ко второй категории относятся системы для промышленного дизайна. Преимущественным способом работы в них является поверхностное моделирование . Эти системы не имеют такой высокой степени параметризации, как вышеописанные САПР. Работа происходит в более свободном стиле, без задания различных ограничений, взаимосвязей и образмеривания (хотя в некоторых случаях эта возможность имеется). Размеры для всех элементов определяются непосредственно при построении каждого из них, а не после наброски общего вида эскиза. Что касается самих эскизов, то их создание происходит относительно активной системы координат без жесткой привязки к какой-либо конкретной плоскости. История построений не сохраняется. Эти системы менее громоздки и более удобны для решения задач, связанных с промышленным дизайном (бытовые приборы, элементы наземного, водного и воздушного транспорта, мебель, интерьеры, посуда, архитектура и т.д.). В качестве примера подобных систем можно привести Autodesk Alias, Rhinoceros 3D, PowerShape, IcemSurf, SolidThinking и др.

Третья категория САПР:

К третьей категории САПР я отнесу программное обеспечение, направленное на решение узкоспециализированных задач. Среди прочих можно отметить такие специализированные системы как Autodesk Crispin ShoeMaker — для проектировщиков обуви (в настоящее время программа не поддерживается разработчиками). Autodesk Revit, ArchiCAD — для архитекторов. DentalCAD от EGS и другие — для стоматологов. Matrix и MatrixGold от Gemvision (на базе Rhinoceros), RhinoGold — для ювелиров и т. д.

Четвертая категория САПР:

Четвертая категория — это системы для художественного моделирования, анимации, визуализации.

Если немного более подробно изучить определения САПР и CAD, то мы обнаружим, что названные мной далее системы не относят к этим понятиям, делая упор на такие возможности САПР, как создание чертежей, ведение проектной документации, проведение инженерных расчетов, создание управляющих программ для станков с ЧПУ и т.д. В ГОСТе, определяющем понятие САПР, говорится: «САПР — организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП)». При подробном знакомстве с этим ГОСТом мы узнаем, что в САПР входит много разных компонентов и это не только программное обеспечение. Суть в том, что даже на уровне программного обеспечения для покрытия всего перечня решаемых задач, в большинстве случаев требуется использование нескольких программных пакетов (за исключением тяжелых САПР). И только в комплексе все это можно будет назвать полноценной системой автоматизированного проектирования. Ничто не мешает нам дополнить тот же инженерный инструментарий программами из этой категории и использовать их в качестве инструмента в общем комплексе средств, так как решение некоторых инженерных задач в них можно выполнять намного эффективней, чем в классических САПР.

Основным инструментом систем четвертой категории является полигональное моделирование, которое проще всего позволяет манипулировать формой изделия. В этом случае модели состоят из множества полигонов и чем более мелкие детали мы хотим отобразить в модели, тем больше этих полигонов нам нужно.

В отличии от САПР нижнего, среднего и верхнего уровней, в этих системах нам не требуется так явно контролировать размеры всех элементов и зависимости между ними. Обычно достаточно определить габаритные размеры и пропорции модели. Параметризация в таких программах проявляется немного по-другому и об этом мы упомянем ниже. Системами этой категории являются Autodesk 3ds Max, Autodesk Maya, Cinema 4d, Modo, Blender (бесплатное ПО) и т.д. Сюда же можно отнести программное обеспечение, специализирующееся на цифровом скульптинге (цифровой лепке) — ZBrush, 3D Coat, Mudbox, Sculptris (бесплатное ПО), SculptGL (работает в окне браузера, можно попробовать прямо сейчас).

Многие системы этой категории имеют возможность создания моделей и анимации на основе симуляции физических процессов (воздействие силы тяжести, ветра, симуляция разрушений, движения частиц и т. д.). В качестве интересного примера на эту тему можно привести программы для моделирования одежды, где модели являются результатом одного из видов такой симуляции — Marvelous Designer, CLO3D, Optitex PDS и т.д.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДЕЖДЫ В MARVELOUS DESIGNER

Возможности некоторых видов симуляций могут стать хорошим инструментом для решения научных задач. Смотреть пример.

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В МАГНЕТРОНЕ

Есть во всей этой категории программ и большие возможности для параметризации, которая появилась в них благодаря внедрению визуальной среды программирования. В этой среде мы имеем возможность создавать объекты, присваивать им различные свойства, связывать эти объекты и свойства между собой и воздействовать на них в режиме реального времени, посредством так называемых нод. Говоря простым языком, нода — это блок, который хранит в себе какие-либо данные (объекты, свойства, значения) или обрабатывает поступающие данные по определенному алгоритму. Нода может иметь один или несколько входов для поступления данных и выходы для их передачи. Если произвести изменение в какой-либо ноде (указать другое значение или подставить другой объект), то вся цепочка блоков (нод) выполнится с учетом этих изменений. Визуальная среда программирования может содержать в себе сотни готовых нод, которые покрывают весь необходимый функционал. При должных навыках, пользователь имеет возможность дополнять этот функционал своими собственными нодами. Использование визуальной среды программирования еще называют процедурным моделированием. Наиболее ярким представителем системы с такими возможностями, на мой взгляд, является Houdini FX. Для того, чтобы лучше понять и осознать силу такого способа параметризации, достаточно посмотреть видеоролик. На основе процедурной модели, созданной в этом ролике, можно в считанные секунды получать любое количество вариаций декоративной панели и развертку ее послойных элементов для дальнейшего изготовления на фрезерном или лазерном станке с ЧПУ.

Следует отметить что такая среда визуального программирования существует и в других категориях САПР. Что касается ПО для промышленного дизайна (вторая категория), то там имеется очень популярный плагин Grasshopper для программы Rhinoceros 3D. Раньше Grasshopper нужно было скачивать и устанавливать для Rhinoceros 3D отдельно, но эта среда визуального программирования настолько сильно увеличивает возможности программы, что начиная с 6-ой версии Rhino, плагин решили включить в базовый набор программы.

В категории специализированных САПР можно отметить среду визуального программирования Dynamo Studio для системы Revit от Autodesk, а в САПР верхнего уровня (первая категория) это 3D Generative Innovator от Dassault Systemes (работает в окне браузера).

Подводя итоги, можно сказать, что выбор программного обеспечения огромен. Прогресс не стоит на месте и с каждым годом мы можем наблюдать в САПР появление новых инструментов, открывающих дополнительные возможности. Если Вы начинающий пользователь, то надеюсь, что после прочтения этой статьи Вы сможете определиться хотя бы с тем, на какую категорию САПР Вам нужно обратить свое внимание. В статье обозначены все самые популярные программы, а их названия в тексте являются ссылками на официальные сайты разработчиков. На сайтах Вы можете более подробно ознакомиться с соответствующей программой, найти какие-либо обучающие материалы от разработчиков, узнать является ли программа платной или бесплатной и т. д.

С наилучшими пожеланиями!

Автор: Дмитрий Головин &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp Наверх

Что такое CAD-моделирование? Сравнение программного обеспечения для 3D-печати

Что такое CAD-моделирование и почему оно является важным инструментом цифрового производства? Изучите типы программного обеспечения САПР, доступные для воплощения идей в физический мир с помощью цифрового 3D-моделирования. Найдите подходящие программные инструменты для вашего приложения.

Что такое САПР?

CAD (автоматизированное проектирование), также называемое 3D-моделированием, позволяет инженерам и дизайнерам создавать реалистичные компьютерные модели деталей и сборок для сложного моделирования и цифрового производства. Модели, созданные с помощью САПР, могут быть изготовлены как физические компоненты с 3D-печать , CNC-обработка и литье под давлением .

Программное обеспечение САПР может моделировать широкий диапазон параметров, включая прочность или термостойкость, до того, как будут созданы какие-либо физические модели. Использование программного обеспечения САПР позволяет работать быстрее и с меньшими затратами без ущерба для качества компонентов.

Что такое твердотельное моделирование?

Твердотельное моделирование создает твердотельные 3D-модели, как если бы они были реальными деталями, с логическим рабочим процессом, аналогичным процессам, которые будут использоваться для изготовления детали. Некоторые из этих операций включают выдавливание, сверление и нарезание резьбы. Твердотельные модели могут пересекать, соединять и вычитать объекты друг из друга для создания нужной детали.

Еще одним преимуществом твердотельного моделирования является то, что оно обычно является параметрическим, то есть изменения или параметры сохраняются на каждом этапе процесса моделирования и могут быть отредактированы в любое время. Это позволяет быстро изменять элементы модели без необходимости создавать деталь с нуля.

Сборочное моделирование — важный этап твердотельного моделирования, позволяющий собирать отдельные детали вместе, образуя сложные модели. Сборки можно использовать для вставки стандартных компонентов, таких как крепежные детали или подшипники, которые были загружены непосредственно у производителей. Элементы движения также можно применять к сборкам, что позволяет использовать подробный анализ движения для оценки механических характеристик конструкции.

Процесс твердотельного 3D-моделирования с использованием программного обеспечения Fusion 360 CAD

Что такое поверхностное моделирование?

Моделирование поверхности обычно используется для придания большей эстетичности изделию. Гораздо проще создать более органичную и свободную геометрию с помощью этого типа программного обеспечения САПР. Многие из ограничений, встречающихся в твердотельном моделировании, не являются проблемой для поверхностного моделирования, однако иногда это приводит к снижению точности.

Как следует из названия, поверхностное моделирование имеет дело только с поверхностями детали, без твердого внутреннего пространства. Однако, как только у детали будет достаточно поверхностей, чтобы закрыть деталь, ее можно заполнить, а затем использовать для 3D-печати. При разработке проектов с использованием поверхностного моделирования может быть сложно вернуться назад и внести изменения, потому что обычно это не параметрическое.

Каждый тип программного обеспечения для моделирования имеет свои преимущества и недостатки, в зависимости от типа создаваемого проекта, это необходимо учитывать. Иногда необходимо использовать как твердотельное, так и поверхностное моделирование, чтобы объединить преимущества каждого из них.

Поверхностное моделирование произвольной формы

Что такое скульптура (органическое моделирование)?

Скульптура, или органическое моделирование, в основном используется для создания поверхностей произвольной формы со сложными деталями, такими как символы, украшения или органические формы, встречающиеся в природе.

Программные пакеты для скульптинга, такие как ZBrush от Pixologic или Mudbox от Autodesk, были разработаны с учетом классического скульптинга. Они позволяют цифровым скульпторам начать с имитации шара глины и использовать чувствительный к давлению планшет или монитор для рисования, чтобы манипулировать своим объектом с помощью кистей, которые отражают классические инструменты скульптора для перемещения, добавления или удаления материала из своего объекта.

Используя эти инструменты, художники могут создавать скульптуры, состоящие из десятков миллионов полигонов, которые передают даже самые сложные детали.

Скульптинг персонажа в ZBrush.

Какое программное обеспечение САПР лучше всего подходит для 3D-печати?

Существует множество программ САПР, каждая из которых имеет свои преимущества и отраслевые ниши. Давайте разберем наиболее распространенные варианты программного обеспечения САПР по их основным преимуществам и распространенным типам файлов.

Программное обеспечение	Описание	Общий тип файла
	Solidworks — стандартное инженерное программное обеспечение, используемое для моделирования деталей и сборок. Он включает в себя функции моделирования, а также инструменты для рисования и сборки.	.sldprt .sldasmslddrw
	Autodesk AutoCAD, программный пакет для 2D и 3D CAD, используется в самых разных отраслях архитекторами, руководителями проектов, инженерами, графическими дизайнерами и многими другими специалистами.	.dwt .dwg
	Inventor имеет функции, очень похожие на Solidworks, с профессиональным трехмерным механическим проектированием, инструментами рисования и инструментами моделирования изделий.	.ipt . iam .idw
	Autodesk Fusion 360 похож на Solidworks с добавлением интегрированных инструментов для производства и моделирования. Он также доступен бесплатно для студентов, энтузиастов, любителей и стартапов.	.f3d
	Sketchup — это программа начального уровня, простая в использовании, но обладающая базовыми функциями. Он в основном используется для таких приложений, как архитектурные модели и дизайн интерьера.	.СКП
	Solid Edge обеспечивает твердотельное моделирование, моделирование сборок и функции двумерного ортогонального вида для конструкторов-механиков. Solid Edge является прямым конкурентом SolidWorks, PTC Creo и Autodesk Inventor.	.prt .asm
	PTC Creo — это пакет программного обеспечения для проектирования, ориентированный на разработку продуктов для отдельных производителей. Пакет состоит из приложений, каждое из которых предоставляет отдельный набор возможностей в рамках разработки продукта.	.prt .asm
	Onshape — это полный онлайн-пакет программ САПР. Он широко использует облачные вычисления с интенсивной обработкой и рендерингом, выполняемыми через серверы.	Только облако
	Rhino — это многоцелевой модуль моделирования поверхностей произвольной формы для проектирования, архитектуры и дизайна ювелирных изделий.	.3дм
	ZBrush — это инструмент для цифровой скульптуры, который сочетает в себе 3D/2.5D моделирование, текстурирование и рисование. Основное различие между ZBrush и более традиционными пакетами для моделирования заключается в том, что он больше похож на скульптуру.	.obj
	Autodesk 3ds Max — профессиональная программа компьютерной 3D-графики для создания 3D-анимации, моделей, игр и изображений.	.3ds .макс

Все эти программы CAD могут выводить файлы STL или OBJ для 3D-печати, а также файлы STEP и IGES для производства с ЧПУ.

Какие программы САПР используют профессионалы?

При подготовке этой статьи мы отправили опрос более чем 750 дизайнерам и инженерам, которые использовали Hubs, чтобы узнать, какое программное обеспечение САПР они предпочитают. Давайте изучим результаты.

Результаты опроса программного обеспечения САПР, используемого инженерами. Результаты опроса о программном обеспечении САПР, используемом дизайнерами.

Опрос показал, что большинство инженеров и дизайнеров используют Solidworks для проектирования в САПР. Инженеры, как правило, предпочитали AutoCAD, Inventor и Fusion 360 (единственный бесплатный профессиональный пакет программного обеспечения САПР в списке), в то время как Rhino оказался вторым по популярности инструментом моделирования для дизайнеров. Интересно, что Rhino не фигурировал в списке инженеров, хотя он занимал высокое место среди дизайнеров.

Готовы начать 3D-печать своих проектов САПР?

Наши услуги 3D печати Загрузите файл САПР для бесплатной мгновенной оценки

 

Готовы преобразовать файл САПР в нестандартную деталь? Загрузите свои проекты для бесплатной мгновенной оценки.

Получите мгновенную смету

Что такое CAD-моделирование? (с картинками)

`;

Интернет

Факт проверен

Даниэль Лиден

Дата последнего изменения: 20 января 2023 г.

CAD-моделирование используется многими дизайнерами для создания сложных компьютеризированных моделей объектов до их физического изготовления. CAD означает автоматизированное проектирование. Инженеры, архитекторы и даже художники используют компьютеры для помощи в своих дизайнерских проектах. Компьютеры позволяют им визуализировать свои проекты и решать проблемы до того, как они израсходуют какие-либо ресурсы, необходимые для воплощения их в физическую форму.

CAD-моделирование принимает различные формы в зависимости от типа проекта. Некоторые модели представляют собой простые двухмерные представления различных видов объекта. Другие представляют собой сложные трехмерные поперечные сечения, которые показывают каждую деталь с большой глубиной. Некоторые модели CAD даже анимированы, показывая, как все компоненты модели работают вместе, чтобы выполнить свою функцию.

Многие профессии используют компьютерный дизайн. Это важное промышленное искусство, связанное с автомобильным, аэрокосмическим, протезным и художественным дизайном. Использование моделирования САПР широко распространено; все, от стульев до ракет, можно спроектировать с помощью компьютерных программ. Среди других названий, разработчики CAD-моделей называются CAD-обезьянами, дизайнерами и инженерами по цифровой информации.

CAD начинался как элитный, наукоемкий стиль проектирования, доступный только тем, у кого есть деньги и отличные инженерные и компьютерные знания. За время своей жизни он проложил себе путь к персональному компьютеру. Почти любой, у кого есть доступ к персональному компьютеру, может приобрести программное обеспечение и навыки, необходимые для создания простых моделей САПР.

Инженерные курсы колледжа уделяют большое внимание обучению моделированию САПР. Это важный навык для большинства инженеров, и инженеры-механики считают его особенно полезным. На раннем этапе студенты изучают основы интерфейса программы САПР и способы применения своих знаний к конкретным проектам. На более продвинутых занятиях изучают тонкости трехмерного моделирования и анимации.

Один специалист по моделированию САПР может легко заменить нескольких чертежников, работающих с ручкой и бумагой. Этот тип моделирования значительно увеличивает скорость и эффективность проектных работ. Однако программное обеспечение САПР может быть очень дорогим. Обучение дизайнеров САПР также может быть дорогостоящим. Поэтому продавцы технологий моделирования САПР постоянно работают над созданием менее дорогого и более доступного программного обеспечения.

Процесс проектирования является длительным и сложным, и моделирование в САПР оказало огромное влияние на его разработку. Во-первых, необходимо составить общую идею для решения конкретной проблемы. Далее этот вид моделирования используется для отработки специфики конструкции модели. Когда-то на этом этапе несколько чертежников делали десятки эскизов и диаграмм, пока не была разработана усовершенствованная модель. Теперь можно создавать, редактировать и постоянно корректировать один файл САПР, пока объект не будет готов к производству.