■ นักข่าวด้านเทคนิค：Matthew McMillion

■ ภาพรวม：

หากคุณสงสัยว่าคุณต้องการระบบ CAD สำหรับความต้องการด้านการออกแบบและวิศวกรรมของบริษัทหรือลูกค้าของคุณหรือไม่ โปรดอ่านต่อ ด้วยตัวเลือกมากมายสำหรับระบบ CAD เมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนเป็นการลงทุนที่แพง แต่จริง ๆ แล้วเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมที่สามารถช่วยคุณประหยัดเวลา, แรงงาน และเงินได้มาก บทความนี้แสดงภาพรวมของระบบ CAD ในปัจจุบัน ความท้าทายที่สามารถแก้ไขได้ และวิธีที่การสแกน 3D สามารถปรับปรุงเวิร์กโฟลว์ CAD ของคุณได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตั้งแต่การตรวจสอบจนถึงการทำวิศวกรรมย้อนกลับ

การแนะนำ

เป็นเรื่องเหลือเชื่อที่คิดว่าก่อนที่ซอฟต์แวร์ CAD จะแพร่หลาย การออกแบบส่วนใหญ่ทำด้วยมือ โดยมีขนาดและลักษณะเฉพาะเขียนไว้บนกระดาษ ทั้งหมดนี้เปลี่ยนไปพร้อมกับการกำเนิดของซอฟต์แวร์ CAD อย่างไรก็ตาม ไม่มีแพ็คเกจใดที่สามารถตอบสนองความต้องการของนักออกแบบ, วิศวกร และสถาปนิกได้ทั้งหมด วิธีที่ดีที่สุดในการทำความเข้าใจความต้องการด้านการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยของคุณอย่างแท้จริงคือการเริ่มต้นจากตัวเลือกปัจจุบันของคุณ เหตุใดคุณจึงต้องการโซลูชันหนึ่งเทียบกับอีกโซลูชันหนึ่ง และโซลูชันเสริมการสแกน 3D สามารถปรับปรุงเอาต์พุต CAD ของคุณได้อย่างไร มันเกี่ยวกับการค้นหาว่า คุณสามารถจ่ายได้มากขึ้นหลายเท่าในเดือนและปีข้างหน้า

ทำไมต้องใช้ซอฟต์แวร์ CAD? ใครใช้ซอฟต์แวร์ CAD?

ฉันไม่สามารถเน้นได้มากพอว่ากระบวนการออกแบบและวิศวกรรมจะง่ายขึ้นเพียงใดด้วยซอฟต์แวร์ CAD ตั้งแต่แนวคิดและขั้นตอนการออกแบบ จนถึงการวิเคราะห์ชิ้นส่วนและการประกอบ ไปจนถึงการผลิตผลิตภัณฑ์และบรรจุภัณฑ์

นอกจากนี้ ความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงในขนาดและรูปร่างจะสะท้อนให้เห็นทันทีในการออกแบบทั้งหมด นับเป็นข้อได้เปรียบที่นับไม่ถ้วนในขั้นตอนการออกแบบสมัยใหม่ สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยการออกแบบ 2D บนกระดาษและดินสอ

ความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร

โซลูชันการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในปัจจุบันมีพลังในการสร้างแบบจำลองที่แสดงถึงโลกแห่งความจริงได้อย่างแม่นยำโดยมีค่าความคลาดเคลื่อนไม่กี่ไมครอน ซึ่งแตกต่างจากการร่างหรือการเขียนแบบ 2D ซอฟต์แวร์ CAD ช่วยลดเวลาที่เสียไปในการวาดการออกแบบใหม่ตั้งแต่ต้นหรือสร้างเค้าโครงใหม่จากมุมเฉพาะ

สำหรับ 3D คุณจะไม่ถูกผูกมัดด้วยเลย์เอาต์รูปหกเหลี่ยม หลายร้อยมุมให้เลือกการขยายที่คุณต้องการ

สิ่งที่คุณออกแบบมักจะไม่ใช่ผลิตภัณฑ์เดียว นี่คือที่มาของซอฟต์แวร์การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ช่วยให้คุณสร้างเทมเพลตและไลบรารีของชิ้นส่วนที่คุณจะใช้งานซ้ำแล้วซ้ำอีกได้อย่างง่ายดาย คุณยังสามารถใช้ชิ้นส่วนและอุปกรณ์เสริมสั่งทำพิเศษ เช่น ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และตัวยึดที่ออกแบบภายในบริษัท ตลอดจนชิ้นส่วนที่มีจำหน่ายทั่วไป

ทั้งหมดนี้สามารถลากและวางลงในงานออกแบบของคุณได้ตามต้องการ สิ่งนี้จะทำให้ขั้นตอนการออกแบบในอนาคตง่ายและรวดเร็วขึ้น, ลดเวลาและความพยายามที่จำเป็นในการทำให้การออกแบบเป็นจริงได้อย่างมาก

ใช้ประโยชน์สูงสุดจากโมเดล CAD ของคุณ

การสร้างแบบจำลอง CAD สามารถนำไปใช้ได้หลายวิธีนอกเหนือจากการผลิตเพียงอย่างเดียว ตัวอย่างเช่น สมมติว่าคุณต้องการสร้างต้นแบบประเภทต่าง ๆ อย่างรวดเร็ว หรือลดขนาดต้นฉบับและเพิ่มชิ้นส่วนหรือคุณลักษณะต่าง ๆ

การเริ่มต้นออกแบบจากโมเดล CAD ที่มีอยู่ไม่เพียงแต่ช่วยให้คุณมีพื้นฐานที่มั่นคงในการทำงานเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดเวลาหลายวันหรือแม้แต่สัปดาห์จากเวิร์กโฟลว์การสร้างต้นแบบของคุณอีกด้วย

FEA, CFD และอื่น ๆ

นอกจากนี้ยังสามารถทำการจำลองต่าง ๆ เช่น การทดสอบ FEA (finite element analysis) และการทดสอบ CFD (computational fluid dynamics) ด้วยการนำเข้าโมเดลที่สร้างจาก CAD เข้าสู่ระบบเหล่านี้ ทำให้สามารถทำการทดสอบการวิเคราะห์ความเค้น/ความล้า ซึ่งจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์และปรับปรุงชิ้นส่วนอากาศยานและยานยนต์

การนำเข้าแบบจำลอง CAD ของคุณเข้าสู่ระบบ CFD ช่วยให้คุณสามารถทำการทดสอบแอโรไดนามิก/อุทกพลศาสตร์ ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการออกแบบสำหรับลูกค้าจำนวนมากในอุตสาหกรรมมอเตอร์สปอร์ต, การบิน และการเดินเรือ

การออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ยังสามารถใช้แบบจำลอง CAD เพื่อสร้างบรรจุภัณฑ์แบบกำหนดเองสำหรับการจัดส่งและการแสดงผล ด้วยแบบจำลอง CAD ขนาดที่ถูกต้องของผลิตภัณฑ์ของคุณ คุณสามารถสร้างส่วนกันกระแทกในกระดาษแข็ง, สไตโรโฟม และไมโครโฟมได้อย่างง่ายดาย เพื่อปกป้องผลิตภัณฑ์ที่เปราะบางและไวต่อแรงกระแทกโดยเฉพาะ

นอกจากวัตถุประสงค์ในการป้องกันแล้ว บรรจุภัณฑ์ที่แม่นยำของ CAD ยังช่วยให้สามารถปรับแต่งพื้นที่ได้อย่างเหมาะสม, ลดน้ำหนักโดยรวม และเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตและจัดส่งผลิตภัณฑ์หลายแสนรายการในระยะยาว

ตรวจสอบให้เสร็จสิ้นภายในไม่กี่นาที

หนึ่งในการใช้ CAD ที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันคือการตรวจสอบคุณภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรวมกับการสแกน 3D ซอฟต์แวร์การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยสามารถเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์มากในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในห่วงโซ่ QA/QI: สายการประกอบ, แท่นวาง, การจัดส่ง และภาคสนาม

วิธีการทำงานนั้นง่ายมาก: ใช้เครื่องสแกน 3D เพื่อวัดวัตถุหรือชิ้นส่วน และข้อมูลการสแกนจะถูกเปรียบเทียบกับโมเดล CAD ดั้งเดิมเพื่อระบุความเบี่ยงเบนที่ไม่อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

คุณสามารถวัดชิ้นส่วนด้วยตนเองและเปรียบเทียบได้ แต่ถ้าคุณไม่ได้จัดการกับรูปทรงเรขาคณิตพื้นฐาน การวัดนั้นจะต้องไม่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น หากวัตถุที่จะวัดมีลักษณะโค้ง, เว้า, มีขอบบาง หรือทำจากวัสดุที่อ่อนนุ่มและเปลี่ยนรูปได้

การใช้การสแกน CAD + 3D = การรับรู้ช่วงการตรวจสอบสูงสุดและเวลาต่ำสุด

การสแกน 3D สามารถวัดได้หลายล้านจุดต่อวินาทีโดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุ สิ่งนี้สำคัญยิ่งกว่าเมื่อจำเป็นต้องทำการทดสอบวัสดุหรือการจำลองการวิเคราะห์ความล้มเหลวอื่น ๆ เมื่อส่วนประกอบล้มเหลว

แน่นอนว่าทุกพื้นผิวจะต้องถูกบันทึกในระดับมิลลิเมตร ในกรณีเช่นนี้ การสแกน 3D คือใบเบิกทางสู่ความสำเร็จของคุณในเวลาเพียงเศษเสี้ยวเมื่อเทียบกับการวัดด้วยมือ นอกจากนี้ โซลูชันการสแกน 3D ล่าสุดยังมาพร้อมกับอุปกรณ์พกพาทุกประเภทและพกพาสะดวกโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิลหรือแล็ปท็อปเพิ่มเติม

หากเวิร์กโฟลว์ของคุณอาศัยความเร็วและใช้งานง่าย โซลูชัน Scan CAD อาจเหมาะกับคุณ เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในส่วนต่อมา ด้วยระบบดังกล่าว วัตถุที่ซับซ้อนใด ๆ ก็ตามสามารถสแกนได้ในเวลาไม่กี่นาทีและใกล้เคียงกับแบบจำลอง CAD แน่นอน ไม่ต้องบอกก็รู้ว่าโซลูชันการสแกน CAD นั้นมีความเป็นไปได้ในการทำวิศวกรรมย้อนกลับ

การใช้งานจริงของ CAD

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ก่อนที่จะใช้ซอฟต์แวร์ CAD วิศวกรทั่วโลกใช้ปากกาและกระดาษในการออกแบบ โดยใช้เครื่องมือร่าง เช่น ไม้บรรทัดและไม้โปรแทรกเตอร์ เขาค่อย ๆ วาดรูปร่างต่าง ๆ เช่น เส้นและเส้นโค้งทีละชิ้น, การคำนวณแรงดันท่อ, แรงดันสายไฟ และแรงแอโรไดนามิกของปีกล้วนทำด้วยตนเอง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไม่อนุญาตให้มีข้อผิดพลาดของมนุษย์

ทำไมดิจิทัลถึงแซงหน้ากระดาษ

นอกจากนี้ แบบร่างทางเทคนิคเหล่านี้อาจเสียหายหรือถูกทำลายได้ และไม่ต้องพูดอีกว่ามันยุ่งยากในการจัดเก็บและขนส่ง แต่ซอฟต์แวร์ CAD เปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น พิมพ์เขียวไม่ได้จำกัดอยู่แค่กระดาษแผ่นเดียวหรือแม้แต่ 2D อีกต่อไป แต่สามารถดูและแก้ไขร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ทำงานจากอีกซีกโลกหนึ่งได้

โมเดล CAD ดิจิทัลนั้นดีในเกือบทุกด้าน ตัวอย่างเช่น เมื่อการออกแบบ CAD จริงหรือวัตถุนั้นไม่มีอยู่แล้ว จะต้องเก็บไว้อย่างปลอดภัยสำหรับการใช้งานในอนาคต ด้วยโมเดล CAD ที่แม่นยำ คุณสามารถทำให้ชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบต่าง ๆ แทบมีชีวิตขึ้นมาได้

รายการแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์ CAD

ภาพวาดทางเทคนิค

วิศวกรสร้างแบบวิศวกรรมเพื่อสร้างข้อกำหนดที่แม่นยำสำหรับชิ้นส่วน, ส่วนประกอบ และเครื่องจักรสำหรับใช้ในการผลิตและการพัฒนาวัตถุอย่างต่อเนื่อง มีหลายอย่างเช่นชิ้นส่วนอวกาศ, อุปกรณ์การแพทย์ และชิ้นส่วนเครื่องจักร

แผนผังชั้นอาคาร

โดยทั่วไปเรียกว่า “พิมพ์เขียว” ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง โดยมีรายละเอียดว่าควรออกแบบอาคารอย่างไร ควรใช้วัสดุชนิดใด และควรวางบันได, หน้าต่าง, อ่างล้างจาน, ประตู ฯลฯ เฉพาะเจาะจงไว้ที่ใด อธิบายไว้ใน ปัจจุบัน ซอฟต์แวร์ CAD ทำให้งานนี้ง่ายและรวดเร็ว

แผนผังไฟฟ้า

วันนี้ แพ็คเกจการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยที่ดีที่สุดนำเสนอชุดเครื่องมือสร้างแผนผังไฟฟ้าที่รวมการออกแบบแผงวงจร สิ่งที่เคยใช้เวลาหลายวันในการทำด้วยตนเองตอนนี้สามารถเสร็จสิ้นได้ในไม่กี่ชั่วโมง และสามารถนำแม่แบบกลับมาใช้ใหม่ได้ตามต้องการและแบ่งปันกับเพื่อนร่วมงานอย่างกว้างขวาง

ไดอะแกรม HVAC

การออกแบบระบบทำความร้อนและระบายอากาศที่ครอบคลุมสำหรับบ้านและอาคารอื่น ๆ เป็นคุณลักษณะยอดนิยมที่มีให้โดยระบบ CAD ชั้นนำหลายระบบ ระบบเหล่านี้มาพร้อมกับเทมเพลตและชุดเครื่องมือหลายชุดเป็นมาตรฐานเพื่อคำนวณความต้องการเฉพาะของการออกแบบของคุณตามปัจจัยต่าง ๆ เช่น พื้นที่บนพื้น, อากาศภายนอก, ฉนวน และประเภทของห้อง

แผนผังไซต์

นอกเหนือจากผนังของอาคารแล้ว คุณสามารถออกแบบและคำนวณพื้นที่ทั้งหมดของที่อยู่อาศัยหรือเชิงพาณิชย์ได้อย่างแม่นยำด้วย CAD นี่เป็นมากกว่าการสำรวจไซต์ ใน CAD คุณสามารถสร้างพื้นที่ภูมิทัศน์, สระน้ำ, สวน, ถนน, ต้นไม้, ทางเท้า และคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมาย

เก่าและใหม่: การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกและโดยตรง

มีสองกระบวนทัศน์การสร้างแบบจำลองหลักในโปรแกรม CAD ที่ได้รับความนิยมสูงสุดในตลาด: พาราเมตริกและโดยตรง ลองมาดูกันอย่างรวดเร็ว

การสร้างแบบจำลองพาราเมตริก

มีการใช้งานมาตั้งแต่ปี 1987 และเป็นสิ่งที่มักจะนึกถึงเมื่อพูดถึงการสร้างแบบจำลอง CAD การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกสร้างคุณสมบัติ 3D จากภาพร่าง 2D และสร้างรูปทรงเรขาคณิต 3D ทีละชิ้น

ระหว่างทาง เราได้เพิ่มคุณสมบัติและข้อจำกัดที่จำเป็นอย่างระมัดระวัง การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกจึงต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อชุดคุณลักษณะของแบบจำลองมีจำนวนตั้งแต่หลักร้อยขึ้นไป

การสร้างแบบจำลองตามประวัติดังกล่าวเป็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการสร้างแบบจำลองพาราเมตริกและการสร้างแบบจำลองโดยตรง ซึ่งเป็นอีกเทคนิคที่สำคัญ ในการสร้างแบบจำลองพาราเมตริก ซอฟต์แวร์จะจดจำฟังก์ชันที่กำหนดให้กับแบบจำลองตามลำดับที่ได้รับ

ด้วยวิธีนี้ การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกก็เหมือนกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่มีชุดคำสั่งต่อเนื่องซึ่งส่งผลต่อทุกแง่มุมของแบบจำลองในแต่ละครั้งที่คุณเพิ่มฟังก์ชันใหม่หรือเปลี่ยนฟังก์ชันที่มีอยู่

การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกมีประสิทธิภาพมาก แต่ก็มีจุดอ่อนอยู่บ้าง อย่างแรก มันมีช่วงการเรียนรู้ที่สูงชันมาก ซึ่งต้องใช้ประสบการณ์หลายเดือนถึงหลายปีก่อนที่จะเชี่ยวชาญ ไม่มีปัญหาสำหรับผู้ใช้ที่มีอยู่ แต่สำหรับวิศวกรใหม่ การไต่ระดับที่สูงชันเพื่อความเชี่ยวชาญในด้านนี้

อย่างไรก็ตาม ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการสร้างแบบจำลองพาราเมตริกคือแนวทางที่อิงตามประวัติ เว้นแต่คุณจะเข้าใจวิธีการสร้างแบบจำลองของคุณและพัฒนาอย่างรอบคอบโดยคำนึงถึงข้อจำกัดและข้อมูลจำเพาะทั้งหมดในใจ การวางแผนอาจขัดขวางได้

การสร้างแบบจำลองโดยตรง

แม้ว่าการสร้างแบบจำลองโดยตรงจะค่อนข้างใหม่สำหรับตลาดการออกแบบ CAD แต่ก็เป็นเนื้อหาที่น่าดึงดูดที่สุดเมื่อเทียบกับการสร้างแบบจำลองพาราเมตริก และเป็นวิธีที่ทางเลือกสำหรับวิศวกรรุ่นใหม่ในปัจจุบัน

ด้วยวิธีการนี้ คุณจะทำงานในสภาพแวดล้อมแบบสิ่งที่คุณเห็นคือสิ่งที่คุณได้รับ (WYSIWYGET) ซึ่งคุณสร้างและแก้ไขโมเดลโดยการย้ายใบหน้าจริงของโมเดล แทนที่จะแก้ไขมิติข้อมูลและสเก็ตช์คุณลักษณะแบบพาราเมตริก การสร้างแบบจำลอง คือ

ผลที่ตามมา การสร้างแบบจำลองโดยตรงเป็นเลิศในการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและงานออกแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกแบบเชิงอุตสาหกรรม ซึ่งเวิร์กโฟลว์จำเป็นต้องปรับให้เข้ากับข้อกำหนดและข้อกำหนดที่เปลี่ยนแปลงโดยไม่ต้องพิจารณาถึงประวัติการออกแบบอันยาวนาน

ผู้สนับสนุนการสร้างแบบจำลองโดยตรงหลายคนเชื่ออย่างยิ่งว่านี่เป็นเวิร์กโฟลว์ที่แตกต่างจากการสร้างแบบจำลองพารามิเตอร์ เนื่องจากในการสร้างโมเดลโดยตรง เมื่อทำการเปลี่ยนแปลง เช่น การแก้ไขหรือเพิ่มคุณสมบัติใหม่ ซึ่งแตกต่างจากการสร้างโมเดลแบบพาราเมตริก ไม่มีความเสี่ยงที่จะทำลายสิ่งใด ๆ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงอาจก่อกวนได้มาก

ข้อดีข้อเสียของแต่ละรายการ

อย่างไรก็ตาม ทั้งสองวิธีมีจุดแข็งและจุดอ่อน และระบบ CAD หลักส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีชุดเครื่องมือแบบพาราเมตริกและแบบตรงผสมกัน ตัวอย่างเช่น บางแพ็คเกจมีเครื่องมือแก้ไขโดยตรง แต่เนื่องจากคุณสมบัติถูกสร้างขึ้นในแผนผังประวัติของแบบจำลอง จึงไม่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นระบบการสร้างแบบจำลองโดยตรง “บริสุทธิ์”

ท้ายที่สุด ในฐานะผู้ใช้ คุณจะต้องพิจารณาโปรแกรมต่าง ๆ และตัดสินใจด้วยตัวเองว่าโปรแกรมใดเหมาะสมที่สุด

ผู้ใช้ CAD รุ่นเก๋าอาจต้องการใช้การสร้างแบบจำลองพาราเมตริกเพียงเพราะพวกเขาได้ลงทุนเวลาและพลังงานไปมหาศาลแล้ว ในขณะที่วิศวกรใหม่ควรพิจารณาการสร้างแบบจำลองโดยตรงอย่างจริงจัง เว้นแต่บริษัทหรือสถานการณ์ของพวกเขาต้องการให้พวกเขาเลือกเป็นอย่างอื่น

สรุป

ด้วยตัวเลือกมากมายในตลาด การเลือกซอฟต์แวร์ CAD หรือสแกน CAD ที่เหมาะสมอาจดูเหมือนใช้เวลาคิดและค้นคว้าหลายสัปดาห์ อย่างไรก็ตาม ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ตัวเลือกส่วนใหญ่จัดอยู่ในหมวดหมู่ที่แตกต่างกันไม่กี่ประเภท ซึ่งสามารถลด “ปัจจัยที่ทำให้เกิดหมอก” ในการระบุและเลือกโซลูชันที่เหมาะสมได้อย่างมาก

หลังจากอ่านภาพรวมนี้และบทความนี้ที่อธิบายราคา, คุณสมบัติ และคุณสมบัติอื่น ๆ ของซอฟต์แวร์ CAD และสแกน CAD ต่าง ๆ แล้ว ดูว่าโซลูชันใดเหมาะกับความต้องการของคุณ จากนั้นกำหนดเวลาการสาธิตด้วยตนเองหรือทางเว็บ คุณควรพร้อมที่จะจำกัดผลิตภัณฑ์ให้แคบลงเพื่อพิจารณาการซื้อ