■ ภาพรวม：

การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยหรือโปรแกรม ‘CAD’ ช่วยให้ผู้ใช้สามารถออกแบบ, แก้ไข และวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ในแบบ 2D หรือ 3D ได้ ในหลายอุตสาหกรรม CAD ได้แปลงกระบวนการออกแบบให้เป็นดิจิทัลเมื่อหลายสิบปีก่อน โดยมอบการร่างด้วยตนเองให้กับหนังสือประวัติศาสตร์ แต่เนื่องจากการออกแบบดิจิทัลได้รับการยอมรับอย่างดี พื้นฐานเบื้องหลังจึงไม่ครอบคลุมดีเสมอไป เทคโนโลยีขั้นสูง เช่น การสแกน 3D กำลังรุกล้ำเข้ามาโดยใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่เป็นจุดเริ่มต้น และหลีกเลี่ยงการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้น เพื่อช่วยให้คุณก้าวทัน เรามาดูพื้นฐานของระบบการออกแบบที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ใครเป็นผู้คิดค้นมัน ทำงานอย่างไร ที่ที่พวกเขาใช้งาน และวิธีก้าวทันเทรนด์ที่กำลังเกิดขึ้น

ใครเป็นผู้คิดค้น CAD?

การสแกน Artec 3D มีความแม่นยำเพียงพอสำหรับการออกแบบ CAD ที่ซับซ้อน

การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยถือเป็นเครื่องมือทำซ้ำผลิตภัณฑ์ที่ล้ำสมัยและแพร่หลาย คุณจะได้รับการอภัยเพราะคิดว่ามันเพิ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ ในทางตรงกันข้าม Dr. Patrick Hanratty ได้วางรากฐานด้วย ‘PRONTO’ ซึ่งเป็นระบบควบคุมเชิงตัวเลขเชิงพาณิชย์ระบบแรกย้อนกลับไปในปี 1957

หกปีต่อมา Ivan Sutherland ก้าวไปอีกขั้นด้วย SketchPad ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ก้าวล้ำที่ช่วยให้สามารถโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ได้เป็นครั้งแรก แม้ว่าอุปกรณ์ของซัทเธอร์แลนด์จะรองรับเฉพาะองค์ประกอบพื้นฐาน เช่น ส่วนโค้งและส่วนของเส้นตรง แต่ก็ทำให้สามารถวาดการออกแบบกลไกบนหน้าจอได้อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ทำให้มันกลายเป็นบรรพบุรุษของระบบ CAD ในอนาคต

ไม่นานหลังจากนั้น บริษัทต่าง ๆ ก็เริ่มเปิดตัวโปรแกรม CAD ของตนเอง ด้วยโค้ดที่ Hanratty จัดหาให้ McDonnell Douglas ได้เปิดตัวซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์สำหรับการจัดวางชิ้นส่วนและเรขาคณิตในปี 1967 แม้ว่าบริษัทจะหายไปตั้งแต่นั้นมาเมื่อรวมเข้ากับ Boeing แต่แพลตฟอร์ม MicroGDS CAD ของบริษัทก็ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จจนยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

แม้จะใช้เวลานานหลายทศวรรษ แต่ CAD ยังคงเป็นราชาในด้านการออกแบบผลิตภัณฑ์ และยังคงได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติใหม่ ๆ ที่นำมาซึ่งการบูรณาการที่ดียิ่งขึ้นกับเทคโนโลยี 3D ขั้นสูง

ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา CAD ยังคงเป็นประเด็นร้อนในการวิจัย ที่ Computervision หนึ่งในผู้เล่นหลักรายแรก ๆ ของอุตสาหกรรม Dr. Ken Versprille พัฒนา NURBS (b-splines ที่มีเหตุผลแบบไม่สม่ำเสมอ) ในปี 1975 ปัจจุบันฟีเจอร์นี้กลายเป็นแกนนำในการสร้างแบบจำลอง 3D ช่วยให้สามารถสร้างโมเดล CAD ที่ซับซ้อนด้วยพื้นผิวโค้งได้

ตั้งแต่นั้นมา ความก้าวหน้าต่าง ๆ เช่น การสร้างแบบจำลองพาราเมตริก ซึ่งเริ่มจำหน่ายในเชิงพาณิชย์โดย CREO ได้เปลี่ยนวิธีการใช้ CAD ซึ่งช่วยให้สามารถปรับแต่งแบบจำลองตามพารามิเตอร์ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าได้ หากคุณสมบัติบางอย่างจำเป็นต้องแก้ไข เพียงแค่ปรับพารามิเตอร์ของโมเดลในการร่างเบื้องต้นก็เพียงพอแล้วที่จะคำนวณใหม่และปรับรูปร่างใหม่ทั้งหมด

เมื่อเร็ว ๆ นี้ เทคโนโลยี CAD ยังคงผสานเข้ากับการพิมพ์ 3D และการสแกน 3D อย่างต่อเนื่อง และคุณสมบัติใหม่ ๆ ก็ได้นำเทคโนโลยีเข้ามาใกล้กันมากขึ้นเรื่อย ๆ

CAD คืออะไร: หลักการสำคัญ

ก่อนที่เราจะพูดถึงคุณสมบัติหลักของ CAD และวิธีใช้งานให้ดีที่สุด เราควรทำความเข้าใจก่อนว่า ‘ซอฟต์แวร์ CAD’ หมายถึงอะไร โดยพื้นฐานแล้ว นั่นคือโปรแกรมซอฟต์แวร์ทั้งหมดที่ให้พื้นที่ว่างดิจิทัลซึ่งการออกแบบสามารถสร้างหรือลากได้ วางแล้วแก้ไข

การทำงานเหล่านี้แตกต่างไปจากข้อเสนอการสแกนเป็น CAD เช่น การจับภาพสแกน 3D และแพลตฟอร์มการประมวลผลข้อมูล Artec Studio โดยแก่นแท้แล้ว การสแกนเป็น CAD คือกระบวนการสแกนวัตถุสามมิติ จากนั้นแปลงเป็นแบบจำลองที่สามารถนำมาใช้ ดัดแปลง และปรับปรุงบนแพลตฟอร์มอื่น ๆ ได้ เราจะพูดถึงขั้นตอนการทำงานในภายหลัง แต่สำหรับตอนนี้ มันคุ้มค่าที่จะสังเกตว่ามันช่วยให้นักออกแบบหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการเริ่มต้นใหม่ได้อย่างไร

ซอฟต์แวร์ CAD ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อการออกแบบและการทำซ้ำผลิตภัณฑ์

จากนั้น เราก็มีการผลิตและวิศวกรรมที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAM/CAE) ซอฟต์แวร์ CAM ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างเส้นทางเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องมือกล ในขณะที่ CAE เกี่ยวข้องกับการจำลองสำหรับการทดสอบผลิตภัณฑ์และการวนซ้ำ เนื่องจากพวกเขาพึ่งพาโมเดลดิจิทัลคุณภาพสูง ทั้งสองจึงเชื่อมโยงกับ CAD อย่างแท้จริง ดังนั้นจึงควรคำนึงถึงด้วยเช่นกัน

ในปัจจุบัน แม้ว่าเราจะจำกัดขอบเขตให้เหลือเพียงซอฟต์แวร์ CAD ชุดคุณลักษณะก็อาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างแพ็คเกจ โดยบางแพ็คเกจมีความล้ำหน้ากว่า และชุดคุณสมบัติอื่น ๆ ที่กำหนดเป้าหมายไปที่อุตสาหกรรมเฉพาะ ทั้งหมดที่กล่าวมา มีเครื่องมือ CAD ที่ให้ผู้ใช้สามารถประดิษฐ์ผลิตภัณฑ์จากรูปทรง, เลเยอร์ และบล็อกพื้นฐาน โดยการจัดตำแหน่ง, ทำซ้ำ และวางในระยะทางที่แน่นอน

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

ซอฟต์แวร์ CAD ทั้งหมด – ขั้นพื้นฐานหรือขั้นสูง – ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างการออกแบบ 3D ใหม่ทั้งหมด หรือนำเข้าและแก้ไขที่มีอยู่

เมื่อเปรียบเทียบกับแพลตฟอร์มแบบชำระเงิน ฟรีแวร์มักจะถูกถอดออกมากกว่า โดยมีอินเทอร์เฟซที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามสิ่งที่เกิดขึ้นในพื้นที่ทำงาน อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ซอฟต์แวร์ CAD ฟรีทั้งหมดที่มีฟีเจอร์ไลท์ ตัวอย่างเช่น FreeCAD มีเครื่องมือที่จำเป็นในการดำเนินการบูลีนที่ซับซ้อน และโปรแกรมระดับมืออาชีพหลายโปรแกรมก็มีเวอร์ชันฟรีให้ใช้งานด้วย

ที่ที่คุณอาจต้องการพิจารณาอัปเกรดคือหากคุณเป็นวิศวกร ใช้ Autodesk Inventor ด้วยเครื่องมือการเรนเดอร์, การจำลอง และการออกแบบเครื่องจักรของโปรแกรม คุณสามารถ ‘ฝัง’ ข้อมูลการผลิตลงในแบบจำลองได้ นอกจากนี้ยังมีคุณลักษณะการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEA) ที่ช่วยให้คุณสามารถประเมินว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะทำงานอย่างไรในเงื่อนไขบางประการ

การสร้างแบบจำลอง Solid, wireframe & surface

โดยทั่วไปแล้ว CAD ประเภทต่าง ๆ สามารถแบ่งออกเป็นการสร้างแบบจำลอง solid, wireframe และ surface แม้ว่าแนวทางอื่น ๆ จะต้องกล่าวถึง แต่ส่วนใหญ่ก็เข้าข่ายสามประเภทนี้

การสร้างแบบจำลองแบบทึบเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประกอบรูปร่างดั้งเดิม เช่น lines, arches, spheres และ cubes ให้เป็นแบบจำลองที่ซับซ้อน ในขณะที่ยังคงรักษาปริมาตรของวัตถุที่คำนวณได้ ช่วยให้นักออกแบบสามารถตรวจสอบความถูกต้องของงานสร้างได้อย่างต่อเนื่องและมั่นใจได้ว่าสามารถผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในทางตรงกันข้าม การสร้างแบบจำลองแบบ Wireframe จะแสดงเฉพาะพื้นผิวขอบและมุมของแบบจำลองเท่านั้น ทำให้สามารถสร้างขึ้นได้อย่างละเอียดถี่ถ้วนยิ่งขึ้น ในระดับเทคนิค สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการแสดงแบบจำลองเป็นจุดยอดที่เชื่อมโยงกันด้วย ‘faces’ ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อเปลี่ยนตำแหน่งและสร้างพื้นผิวโค้งบนพื้นผิวด้านนอกของวัตถุได้

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยี CAD ยังคงขจัดข้อจำกัดในการออกแบบ

สุดท้ายนี้ ด้วยการสร้างแบบจำลองพื้นผิว ผู้ใช้สามารถสร้างแบบจำลองผ่านชุดเส้นนำทางหรือจุดควบคุมได้ จากนั้นจึงเชื่อมต่อสิ่งเหล่านี้เพื่อสร้างพื้นผิวด้วยแพลตฟอร์ม CAD ซึ่งจะคำนวณวิธีที่ราบรื่นที่สุดในการดำเนินการดังกล่าว ดังที่คุณสามารถจินตนาการได้ การโฟกัสพื้นผิวที่ลื่นไหลและไร้รอยต่อของวิธีนี้ทำให้เหมาะสำหรับการสร้างแบบจำลองยานยนต์และอวกาศ ซึ่งการไหลเวียนของอากาศเป็นกุญแจสำคัญ

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

นวัตกรรมที่ต่อเนื่องกำลังนำการสแกน CAD และ 3D มาไว้ใกล้กันมากขึ้น และทำให้ ‘scan-to-CAD’ บรรลุผลได้ง่ายขึ้นอย่างต่อเนื่อง

วิธีการอื่น ๆ เช่น generative design กำลังคุกคามที่จะนำข้อผิดพลาดของมนุษย์ออกจากสมการไปโดยสิ้นเชิง ขณะนี้นักออกแบบสามารถเรียกเก็บเงินจาก AI ด้วยการเอาชนะปัญหาการออกแบบ ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับน้ำหนัก, ต้นทุน หรือประสิทธิภาพ และมันจะมาพร้อมกับวิธีแก้ปัญหา สิ่งที่พวกเขาต้องทำคือป้อนพารามิเตอร์ที่พวกเขากำลังทำงานอยู่ และอัลกอริธึมจะจัดการที่เหลือ

AI ไม่ใช่เทคโนโลยีขั้นสูงเพียงชนิดเดียวที่สร้างกระแสใน CAD ด้วยการสแกน 3D ตอนนี้ไม่เพียงแต่ทำให้ขั้นตอนการออกแบบเป็นอัตโนมัติ แต่ยังกำจัดบางส่วนออกไปด้วยการแปลงผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ให้เป็นดิจิทัล และใช้เป็นพื้นฐานสำหรับต้นแบบทางกายภาพในอนาคต

การสแกน 3D เหมาะกับตรงไหน?

เมื่อเป็นเรื่องของการแปลงการออกแบบก่อนหน้านี้ให้เป็นดิจิทัล การสแกน 3D เหมาะอย่างยิ่ง เนื่องจากช่วยให้สามารถจับภาพได้ภายในไม่กี่วินาทีและกลายเป็นเส้นฐานสำหรับการทำซ้ำ

เครื่องสแกน Artec 3D แบบพกพาที่ยืดหยุ่นสามารถจับภาพวัตถุทุกรูปทรงและขนาด

ทำให้เร็วกว่าการวาดภาพตั้งแต่เริ่มต้น ทั้งทางกายภาพหรือผ่าน CAD แน่นอนว่า การทำเช่นนี้อาจมีผลกระทบหากคุณไม่ได้เป็นเจ้าของการออกแบบ แต่เมื่อบริษัทต่าง ๆ ปรับปรุงผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ กระบวนการดังกล่าวเสนอวิธีการเร่งการสร้างต้นแบบและลดต้นทุน

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

ด้วยการสแกน 3D การออกแบบผลิตภัณฑ์จึงสามารถแปลงเป็นดิจิทัลได้ภายในไม่กี่วินาที ช่วยลดขั้นตอนการออกแบบเริ่มแรกทั้งหมด

ในทำนองเดียวกัน เมื่อพูดถึงการผลิตตามความต้องการ การแปลงเป็นดิจิทัลทำให้สามารถจัดการสินค้าคงคลังได้แบบเสมือนจริง การสร้างชิ้นส่วนเก่าในเวอร์ชัน CAD จะจัดเก็บการออกแบบเพื่อใช้ในอนาคต และช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนเหล่านั้นด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น การพิมพ์ 3D ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติได้

ในกรณีที่มีไฟล์อิเล็กทรอนิกส์เริ่มแรก สามารถนำมาเปรียบเทียบกับโมเดลในโปรแกรม 3D CAD หลาย ๆ โปรแกรมได้ ทำให้ผู้ใช้สามารถระบุข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์ก่อนเปิดตัวได้ การสร้างวัตถุที่มีพื้นผิวอิสระยังทำได้ง่ายกว่าด้วยการสแกน 3D มากกว่าการออกแบบด้วยตนเอง ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับผู้ที่สร้างผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคหรือผลิตภัณฑ์ดูแลสุขภาพตามสั่ง

วิธีเปลี่ยนจากการสแกนเป็น CAD

นั่นคือวิธีที่การสแกน 3D เหมาะสมกับการออกแบบ 3D CAD แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณบันทึกข้อมูลที่คุณต้องการแล้ว คุณสามารถเริ่มแก้ไขการสแกนบนซอฟต์แวร์ CAD ได้หรือไม่

ไม่ใช่ทันที ขั้นแรก การสแกนจำเป็นต้องแปลงเป็นโมเดล 3D ที่มั่นคง และขั้นตอนการทำงานนี้ยังคงง่ายขึ้นอย่างต่อเนื่อง ต้องขอบคุณความก้าวหน้าในโปรแกรม ‘scan-to-CAD’ ที่ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่าง mesh และโมเดล

การเปลี่ยนจากการสแกนเป็น CAD สามารถทำได้ในไม่กี่ขั้นตอน แต่ผลลัพธ์ก็บ่งบอกความเป็นตัวมันเอง

Artec Studio เป็นแพลตฟอร์มที่ยอดเยี่ยมสำหรับเริ่มเวิร์กโฟลว์นี้ โดยจะเพิ่มความคล่องตัวในการจับและประมวลผลข้อมูลการสแกน และลดความซับซ้อนของบางขั้นตอนด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว อัลกอริธึมการติดตามเรขาคณิตและพื้นผิวช่วยให้วิศวกรจับชิ้นส่วนได้อย่างละเอียด ในขณะที่ชุดเครื่องมือการดำเนินการบูลีนที่กำลังเติบโตของแพลตฟอร์มสามารถใช้เพื่อปรับปรุงตาข่าย เช่น โดยพื้นผิวที่หนาขึ้นมีแนวโน้มที่จะแตกหัก

Artec Studio มอบทุกสิ่งที่จำเป็นในการเตรียม mesh ของคุณและดำเนินงานวิศวกรรมย้อนกลับที่จำเป็น บนแพลตฟอร์ม คุณสามารถย้ายและออฟเซ็ตใบหน้าเพื่อทำการปรับเปลี่ยน เพิ่มความเงาด้วยเครื่องมือลบมุมและฟิเลต์ และสร้างรูปทรงใหม่โดยการเพิ่ม ลบ หรือตัดวัตถุพื้นฐานกับรุ่นอื่น ๆ ทั้งหมดในที่เดียว

โปรแกรมเช่น Geomagic สำหรับ SOLIDWORKS เร่งกระบวนการเปลี่ยน mesh ที่ได้รับการขัดเกลาสูงนี้ให้กลายเป็นโมเดล CAD ส่วนเสริมนี้เสียบเข้ากับพื้นที่ทำงาน SOLIDWORKS ของคุณโดยตรง โดยให้เครื่องมือแยกคุณสมบัติที่จำเป็นในการสร้างโมเดลที่แข็งแกร่งและแก้ไขได้จากข้อมูลการสแกน หากคุณต้องการแก้ไขหรือแก้ไขการออกแบบที่มีอยู่ในอินเทอร์เฟซที่คุ้นเคยอย่างรวดเร็ว, ง่ายดาย และแม่นยำ โปรแกรมนี้ถือเป็นคู่หูของ Artec Studio ในอุดมคติ

สำหรับวิศวกรรมย้อนกลับแบบเข้มข้น ซอฟต์แวร์ชั้นนำ Geomagic Design X มาพร้อมกับชุดเครื่องมือสแกนเป็น CAD ที่ครอบคลุมมากขึ้น ด้วยพื้นผิวที่แม่นยำ คุณสามารถสร้างรูปร่างอิสระที่ซับซ้อนขึ้นมาใหม่ได้ จากนั้นจึงปรับใช้คุณสมบัติการแพทช์ของแพลตฟอร์มเพื่อเพิ่มพื้นผิวในทันที ซึ่งติดตามรูปทรงและเส้นโค้งของวัตถุอย่างใกล้ชิด

Geomagic พัฒนาแพลตฟอร์มสแกนเป็น CAD ชั้นนำของอุตสาหกรรม

เมื่อพูดถึงการร่างภาพ 2D และ 3D Design X มอบพื้นฐานที่สมบูรณ์แบบสำหรับวิศวกรรมที่ใช้การสแกนอย่างรวดเร็ว Auto Sketch สามารถใช้เพื่อเร่งการแยกเรขาคณิต และกำหนดค่าให้ปรับรูปร่างให้พอดีกับเอนทิตีเส้นหลายเส้นโดยอัตโนมัติ ในลักษณะที่ตรงตามพารามิเตอร์ที่ต้องการ เครื่องมืออื่น ๆ เช่น Loft และ Sweep ยังทำให้ง่ายต่อการผสมผสานส่วนต่าง ๆ ให้เป็นพื้นผิวที่ไร้รอยต่อ

ในวงกว้างมากขึ้น ขณะนี้มีการทับซ้อนกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างโปรแกรม CAD และโปรแกรมสแกนเป็น CAD โดยมีแพลตฟอร์มการออกแบบแบบดั้งเดิมจำนวนมากที่รวมฟังก์ชันการทำงานที่เป็นมิตรต่อการสแกน 3D มาดูผลิตภัณฑ์ยอดนิยม สิ่งที่พวกเขานำเสนอ และที่ที่เหมาะที่สุดกันดีกว่า

ซอฟต์แวร์ CAD ยอดนิยม

AutoCAD

ข้อเสนอที่ครอบคลุมของซอฟต์แวร์ CAD จะจับคู่เครื่องมือการร่าง, การวาดภาพ และคำอธิบายประกอบแบบ 2D เข้ากับเครื่องมือสำหรับการออกแบบ 3D solid, surface และ mesh เมื่อพูดถึงการเรนเดอร์ภาพเหมือนจริง ชุดฟีเจอร์ของมันก็แข็งแกร่งเช่นกัน โดยมีเครื่องมือในการเพิ่มเอฟเฟกต์แสงหรือเงา และ ‘floating’ อยู่รอบ ๆ สิ่งเหล่านี้ อำนวยความสะดวกในการนำเสนอผลิตภัณฑ์

AutoCAD ยังรวมฟังก์ชันการแบ่งปันบนคลาวด์สำหรับการทำงานร่วมกันและ UI ที่มีคุณสมบัติหลากหลาย แม้ว่าอย่างหลังจะไม่เป็นมิตรกับผู้ใช้เป็นพิเศษ แต่ผู้ที่อดทนกับมัน จะได้รับรางวัลเป็นเครื่องมือระดับมืออาชีพที่ทรงพลังสำหรับการร่างด้วยมือและงานแก้ไขในอนาคต

SOLIDWORKS

นอกจากนี้ ฐานข้อมูลเครื่องพิมพ์ 3D ในตัวของซอฟต์แวร์ CAD ยังเพิ่มความคล่องตัวในการเตรียมแบบจำลองและการส่งออกเพื่อการผลิต ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมในหมู่ชุมชนการพิมพ์ 3D ส่วนที่ SOLIDWORKS ล้มลงคือการนำเสนอคุณค่าสำหรับผู้ใช้ส่วนบุคคล หากคุณแค่ล้อเล่นกับเทคโนโลยี การพิจารณาการใช้จ่ายหลายพันดอลลาร์ต่อปีอาจเป็นเรื่องยาก

แต่ถ้าคุณเป็นผู้ใช้มืออาชีพที่ทำงานเพื่อตอบสนองกรณีทางธุรกิจโดยเฉพาะ ชุดเครื่องมือแก้ไข mesh ที่กว้างขวางของชุดเครื่องมือนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวิศวกรรมย้อนกลับ, การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว, การออกแบบอุตสาหกรรม, การวิเคราะห์ และอื่น ๆ

Fusion 360

ในวงกว้างกว่านั้น Autodesk ยังทำการตลาดแพลตฟอร์มการออกแบบมากมาย คุณจะต้องค้นหาแพลตฟอร์มที่ตรงกับความต้องการในการสร้างแบบจำลองของคุณ รวมถึงซอฟต์แวร์ CAD เช่น Autodesk Inventor ซึ่งรวมถึงเครื่องมือการออกแบบและการวิเคราะห์ขั้นสูงมากขึ้น

Solid Edge

แม้ว่าจะไม่จำเป็น เนื่องจาก Artec Studio มีชุดเครื่องมือ CAD ที่จัดระเบียบตาข่ายอย่างครอบคลุม Solid Edge จึงอัดแน่นไปด้วยนวัตกรรมการร่างของตัวเอง รวมถึงการวิเคราะห์การออกแบบเชิงกำเนิดเพื่อระบุโอกาสในการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี เช่นเดียวกับตัวเลือกอื่น ๆ ในรายการนี้ Solid Edge ยังมีคุณสมบัติบูรณาการการพิมพ์ 3D ที่ยอดเยี่ยม ทำให้ง่ายต่อการใช้สำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว

ที่อื่น Siemens นำเสนอเวอร์ชันเริ่มต้นที่มุ่งเป้าไปที่การออกแบบและการร่างผู้ใช้ ดังนั้นพวกเขาจึงไม่ต้องจ่ายเงินสำหรับฟีเจอร์ที่พวกเขาไม่เคยใช้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ต้องแลกมาด้วยฟังก์ชันบางอย่าง โดยที่แพลตฟอร์มให้ความรู้สึกเบาเล็กน้อยเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่น เช่น ซอฟต์แวร์ NX CAD/CAM/CAE ของ Siemens

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

การบูรณาการกับ AI, การประมวลผลแบบคลาวด์ และการสแกน 3D ช่วยเร่งการออกแบบผลิตภัณฑ์บนแพลตฟอร์ม CAD จำนวนมาก

นอกเหนือจากโปรแกรมยอดนิยมจำนวนหนึ่งนี้ ยังมีโปรแกรมอื่น ๆ อีกมากมาย ไม่ใช่แค่แพลตฟอร์มวิศวกรรมระดับมืออาชีพเท่านั้น ซอฟต์แวร์ CAD เช่น FreeCAD และ TinkerCAD ช่วยให้นักออกแบบและผู้สร้างงานอดิเรกมีทุกสิ่งที่จำเป็นในการสร้างแบบจำลองสำหรับการพิมพ์ 3D ในขณะที่ SketchUp และ Blender เน้นไปที่การร่างภาพและการเรนเดอร์มากกว่า

ลองอ่านบทความซอฟต์แวร์ CAD และซอฟต์แวร์สแกนเป็น CAD ที่ดีที่สุดของเราเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติม

แอปพลิเคชัน CAD เฉพาะอุตสาหกรรม

ออกแบบผลิตภัณฑ์

แม้ว่าการทำซ้ำจะจำเป็นเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ แต่แอปพลิเคชันเหล่านี้จำนวนมากมีหัวข้อเดียวกัน นั่นคือ การพึ่งพา CAD ในบางพื้นที่ การออกแบบเบื้องต้นอาจยังคงโครงร่างผ่านการร่างแบบดั้งเดิม แต่กระบวนการร่างภาพซ้ำที่ใช้เวลานานและยืดเยื้อซึ่งทำให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์ล่าช้าในอดีต ส่วนใหญ่ถูกเก็บเข้าลิ้นชักแล้ว

การออกแบบ CAD กำลังเข้ามาแทนที่ยานยนต์ ซึ่งการสเก็ตช์ภาพมีความเจริญรุ่งเรืองมาโดยตลอด

นอกเหนือจากความเร็วของการสร้างต้นแบบแล้ว การนำ CAD มาใช้ยังช่วยแก้ปัญหาเกี่ยวกับการตีความผิดและการแบ่งปันไดอะแกรมที่ปรับขนาดแล้ว การออกแบบดิจิทัลและความแพร่หลายของ CAD ยังช่วยปลดล็อกระบบอัตโนมัติและการทำงานร่วมกันในระดับที่ไม่เคยคิดมาก่อน

การมาถึงของ CAD ไม่เพียงแต่เปลี่ยนวิธีการออกแบบผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังเปิดช่องทางใหม่อีกด้วย ก่อนหน้านี้ การแสดงตัวอย่างการออกแบบในช่วงแรกจะต้องมีการสร้างและจัดส่งแบบจำลอง ขณะนี้ ธุรกิจต่าง ๆ เช่น บริษัทตกแต่งเฟอร์นิเจอร์หรูหรา Sherrill Furniture สามารถเปลี่ยนเฟอร์นิเจอร์ให้เป็นดิจิทัลด้วยการสแกน 3D ได้ในเวลาไม่กี่นาที และใช้ข้อมูลนี้เพื่อสร้างรายการ CGI lounge จำนวนมากสำหรับการปรับแต่งและการแสดงภาพ 3D ในแต่ละสัปดาห์

สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วย Artec Leo ที่เร็วปานสายฟ้า 35 ล้าน pts/s ด้วยฟังก์ชันการทำงานแบบคลิกเพื่อสแกนและความสามารถในการสแกน 3D ที่มีขนาดต่ำกว่ามิลลิเมตร Leo ทำให้สามารถจับภาพสิ่งของที่มีพื้นผิวที่ซับซ้อนและซับซ้อน เช่น เฟอร์นิเจอร์ในโชว์รูมที่มีผู้คนหนาแน่นได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย และยังปลดล็อกแอปพลิเคชันอื่น ๆ ได้ด้วย ซึ่งเราจะสำรวจกันต่อไป

วิศวกรรม

CAE คือจุดที่ CAD มีประโยชน์มากสำหรับวิศวกรเครื่องกล โดยเป็นวิธีการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของชิ้นส่วนและส่วนประกอบทางกลก่อนเริ่มการผลิต ในทำนองเดียวกันกับการสร้างต้นแบบผลิตภัณฑ์ ช่วยให้ผู้ผลิตไม่ต้องสร้างแบบจำลองที่สิ้นเปลือง เนื่องจากพวกเขาสามารถจำลองวิธีการทำงานแทนได้

อย่างไรก็ตาม งานวิศวกรรมต้องการชุดเครื่องมือจำลองที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง Autodesk ยอมรับสิ่งนี้กับ Inventor: แพลตฟอร์มที่จับคู่ข้อมูลสำคัญในการร่างด้วยมือกับเครื่องมือวิเคราะห์ความเครียดแบบคงที่และแบบโมดัลสำหรับการทดสอบว่าผลิตภัณฑ์สามารถทนต่อโหลดที่ตั้งไว้ได้หรือไม่

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

CAD ช่วยให้วิศวกรมั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนและส่วนประกอบตรงตามข้อกำหนดการใช้งานก่อนที่จะเข้าสู่การผลิต

ที่อื่น ๆ Siemens นำเสนอซอฟต์แวร์ Simcenter FLOEFD CAD ที่ฝังไว้ด้านการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) ด้วยการจำลอง CFD คุณสามารถคาดการณ์ได้ว่าของเหลว เช่น อากาศและน้ำจะไหลไปรอบ ๆ แบบจำลองอย่างไร และโดยการขยาย อย่างไรจึงจะสามารถส่งของเหลวเหล่านี้เพื่อทำให้เป็นอากาศพลศาสตร์มากขึ้นได้ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านต่าง ๆ เช่น การแข่งขันปั่นจักรยาน ซึ่งการลดแรงต้านของอากาศเป็นกุญแจสำคัญในการเข้าเส้นชัยเป็นอันดับแรก

การใช้ข้อมูลที่บันทึกด้วย Leo และ Artec Space Spider ที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษ บริษัทจำลองในสหราชอาณาจักร Vorteq ได้นำแนวทางนี้ไปสู่อีกระดับหนึ่ง โดยสร้างรถแข่งที่เร็วที่สุดในโลก แม้ว่าความเร็วและการพกพาแบบไร้สายของ Leo จะเร่งการจับภาพเพื่อการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบ แต่รายละเอียดที่แท้จริงที่ได้รับจาก Space Spider ที่มีความละเอียด 0.1 มม. ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองแรงที่ผ่านเฟรมของจักรยานยนต์ได้โดยใช้ CFD

ด้วยฟังก์ชันอื่น ๆ เช่น การวิเคราะห์แบบไดนามิกแบบหลายส่วน (สำหรับการตรวจสอบว่าส่วนต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อกันทำงานอย่างไร) และกำลังเข้าสู่หลายแพลตฟอร์ม วิศวกรรมที่มีรายละเอียดยังคงเป็นหนึ่งในส่วนที่น่าตื่นเต้นที่สุดในการออกแบบ CAD อย่างชัดเจน

ยานยนต์

ในวงการยานยนต์ ศิลปะเบื้องหลังการออกแบบรถวาดด้วยมือยังคงมีชีวิตชีวาอยู่มาก มีเพียงการสร้างแบบจำลอง CAD เท่านั้นที่นำมันมาสู่ศตวรรษที่ 21 กระบวนการยังคงมีแนวโน้มที่จะเริ่มต้นด้วยการร่างภาพ แต่วิศวกรได้เริ่มเปลี่ยนสิ่งเหล่านี้ให้เป็นการออกแบบเสมือนจริงโดยการร่างแบบดิจิทัลบนแพลตฟอร์ม CAD และใช้แบบจำลองที่ได้เพื่อสร้างต้นแบบขนาดเท่าจริงสำหรับการทดสอบ

บริษัทปรับแต่งหลายแห่งจับภาพโมเดลที่มีอยู่ แล้วออกแบบการอัปเกรดที่ต้องการแบบดิจิทัล

การออกแบบแนวความคิดในรูปแบบดิจิทัลช่วยเพิ่มความแม่นยำให้กับกระบวนการ ทำให้ผู้ใช้สามารถมั่นใจได้ว่าเหมาะสมและทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้ นอกจากนี้ยังให้แบบจำลองที่สามารถป้อนเข้าไปในแบบจำลองเพื่อระบุว่าชิ้นส่วนหรือชุดประกอบจะทำงานอย่างไรภายใต้ภาระงาน ไม่ว่าจะเป็นโหลดตามหลักอากาศพลศาสตร์หรือทางกายภาพ ผลลัพธ์สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการออกแบบได้

ด้วยการสแกน 3D ขณะนี้สามารถย้อนกลับวิศวกรรมแบบจำลองดังกล่าวจากวัตถุในโลกแห่งความเป็นจริงได้ด้วยความเร็วและความแม่นยำดังกล่าว ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการทำซ้ำผลิตภัณฑ์ได้ ในอดีต ทีม SNAG Racing Rallye ได้จัดการใช้ Artec Eva ที่มีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งเป็นโซลูชันที่ผ่านการทดสอบตามเวลาสำหรับการแปลงชิ้นส่วนที่มีพื้นผิวขนาดกลางให้เป็นดิจิทัล เพื่อจุดประสงค์นี้

การเปลี่ยนจากการสร้างแบบจำลองกระดาษเป็นการสแกน 3D สำหรับการออกแบบการอัพเกรดรถแรลลี่ช่วยให้เพิ่มความแข็งแกร่ง, ความเร็ว และความคล่องตัว ในขณะเดียวกันก็ลดต้นทุนการผลิตและเวลาในการผลิตที่ลดลง

สถาปัตยกรรม

แม้ว่า CAD จะถูกนำมาใช้ในการออกแบบสถาปัตยกรรมทุกรูปทรงและขนาด แต่มักจะสามารถทำได้ด้วยซอฟต์แวร์เฉพาะ แทนที่จะเป็นซอฟต์แวร์ทั่วไป เช่นเดียวกับกรณีของการร่างผลิตภัณฑ์ การออกแบบอาคารในรูปแบบดิจิทัลและการจัดการโครงการทำให้สามารถทำการเปลี่ยนแปลงซ้ำ ๆ ได้ (ในกรณีนี้คือการเปลี่ยนแปลงที่ลูกค้าร้องขอ) โดยที่วิศวกรโยธาไม่ต้องเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง

มักเรียกว่าการสร้างแบบจำลองข้อมูลอาคาร (BIM) มากกว่า CAD กระบวนการนี้ยังช่วยให้สถาปนิกสามารถดูตัวอย่างว่าแผนอาคารจะมีลักษณะอย่างไรเมื่อจัดทำออกมา แพคเกจซอฟต์แวร์ยอดนิยมอย่าง ArchiCAD ยังช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างภาพที่สมจริงก่อนที่พลั่วจะพัง เพื่อช่วยนักออกแบบตกแต่งภายใน และเพื่อการตลาดล่วงหน้า

การสแกน 3D ระยะไกลช่วยให้คุณแปลงสิ่งอำนวยความสะดวกเป็นดิจิทัลและเพิ่มประสิทธิภาพในสถานที่ทำงาน

เนื่องจากมีผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในการก่อสร้างจำนวนมาก BIM จึงเป็นเครื่องมือในการวางแผนไซต์ที่สำคัญเช่นกัน โดยพื้นฐานแล้ว การสร้างแบบจำลอง BIM มีระดับการทำงานร่วมกันเจ็ดระดับ โดยระดับแรกเป็นภาพวาด 2D และระดับสุดท้ายที่เห็นสิ่งเหล่านี้กลายเป็นโมเดล 3D และแบ่งปันกับทุกคนที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากช่วยอำนวยความสะดวกในการวางแผนไซต์งานและการคิดต้นทุนอย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งหลังจึงถูกมองว่าเป็นความล้ำหน้า

ทันตกรรมและการแพทย์

CAD ยังประสบความสำเร็จในด้านทันตกรรม แม้ว่าจะมักใช้สำหรับการผลิตรากฟันเทียมตามสั่งมากกว่าเป็นเครื่องมือในการออกแบบเพียงอย่างเดียวก็ตาม Dental CAM เห็นฟันจำลอง 3D ไม่ว่าจะผ่านการพิมพ์หรือการสแกนปากของผู้ป่วย และใช้เป็นพื้นฐานในการสร้างการบูรณะ

ก่อนที่ CAD/CAM ทางทันตกรรมจะถูกนำมาใช้อย่างเหมาะสมในช่วงทศวรรษ 1980 การสร้างครอบฟัน รากฟันเทียม หรือฟันปลอมเฉพาะสำหรับคนไข้นั้น จะต้องเดินทางไปพบทันตแพทย์หลายครั้ง หลังจากนั้นจึงส่งแม่พิมพ์ไปผลิต ปัจจุบัน ทันตแพทย์สามารถผลิตฟันเทียมภายในบริษัทได้โดยใช้การสแกน 3D เพื่อจับภาพรอยยิ้มด้วยความแม่นยำเพียงพอที่จะพัฒนารากฟันเทียมให้เหมาะสมที่สุด

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

ในปัจจุบัน เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นทันตแพทย์ในแหล่งที่มีการออกแบบ CAD/CAM และสร้างรากฟันเทียมตามสั่งเฉพาะที่คลินิก

ศูนย์ทันตกรรมรากเทียมได้ค้นพบวิธีการผสมผสานการสแกน Space Spider แบบเต็มสีที่มีความแม่นยำสูงเข้ากับการสแกนในช่องปาก เพื่อสร้างแบบจำลองฟันที่สมจริงอย่างไม่น่าเชื่อ สิ่งนี้ไม่เพียงช่วยเร่งกระบวนการออกแบบรากฟันเทียมเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ผู้ป่วยสามารถดูตัวอย่างรอยยิ้มใหม่ของตนเองได้ และอัตราการอนุมัติของคลินิกก็เพิ่มสูงขึ้นนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ไม่น่าแปลกใจเลยที่การเปลี่ยนเอาท์พุต CAD เป็นไฟล์ STL นั้นง่ายดายเพียงใด การพิมพ์ 3D ก็กลายเป็นทางเลือกยอดนิยมแทนการจ้างบุคคลภายนอก และมีศักยภาพมากในการจับคู่เทคโนโลยีทั้งสองเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ทางทันตกรรมที่มีความแม่นยำสูงกว่า

การพิมพ์ 3D ก็เริ่มได้รับความนิยมในการดูแลสุขภาพเช่นกัน โดยที่ความพยายามยังคงรวม CAD เข้ากับรูปแบบข้อมูลทางคลินิกมาตรฐาน ‘DICOM’ คาดว่าการนำ CAD มาใช้เพิ่มเติมจะทำให้ปรับแต่งเฝือกและขาเทียมได้ง่ายขึ้น ตลอดจนขับเคลื่อนการวางแผนการผ่าตัดและการออกแบบยาไปข้างหน้าผ่านการสร้างแบบจำลองทางชีววิทยา

อะไรต่อไปสำหรับ CAD?

ไม่ว่าคุณจะมองจากที่ใด ไม่ว่าจะเป็นระบบอัตโนมัติ, ฟังก์ชันการทำงาน หรือการใช้งาน ส่งออก CAD ก็มีความก้าวหน้าอย่างมาก และยังคงเป็นรากฐานอันอุดมสมบูรณ์สำหรับนวัตกรรม เช่นเดียวกับในหลายสาขา ขณะนี้ AI สามารถใช้เพื่อเร่งขั้นตอนเพิ่มเติมในกระบวนการสร้างแบบจำลอง 3D ได้

ด้วยแพลตฟอร์มที่ยังคงก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด การออกแบบ CAD จึงมีขีดจำกัด

แพลตฟอร์มอย่าง Dream Catcher เสนอคำแนะนำที่ขับเคลื่อนด้วย AI และฟังก์ชันการทำงานนี้มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นในฐานะเครื่องมือในการคาดการณ์ข้อผิดพลาดและทำให้งานออกแบบที่ซ้ำกันเป็นอัตโนมัติ ที่อื่น ๆ ผลิตภัณฑ์ AR/VR และฟีเจอร์การแสดงภาพ 3D ทำให้สามารถดูการออกแบบได้เหมือนกับว่าผู้ใช้ยืนอยู่ตรงหน้าพวกเขา ในขณะที่การเปิดตัวเครื่องมือปรับแต่งอย่างต่อเนื่องยังคงทำให้ CAD ได้รับความนิยมในหมู่ผู้ใช้เครื่องพิมพ์ 3D

เมื่อพิจารณาถึงธรรมชาติแบบผสมผสานของอุตสาหกรรม โดยบางแพลตฟอร์มมีแพลตฟอร์มบนคลาวด์และบางแพลตฟอร์มเริ่มเพิ่มฟังก์ชันการทำงานที่คล้ายคลึงกัน จึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเพิกเฉยต่อการเพิ่มขึ้นของการแบ่งปันบนคลาวด์ เมื่อแพลตฟอร์มต่าง ๆ หันมาใช้ระบบคลาวด์มากขึ้น ความเข้ากันได้ก็กลายเป็นปัญหาน้อยลง และศักยภาพของการสร้างแบบจำลอง 3D ที่ทำงานร่วมกันสไตล์ Gdoc ก็กลายเป็นโอกาสที่สมจริง

โดยรวมแล้ว เห็นได้ชัดว่า CAD ยังคงเป็นศูนย์กลางของการออกแบบผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เนื่องจากเป็นวิธีที่รวดเร็วและเป็นดิจิทัลในการทำซ้ำและนำสินค้าออกสู่ตลาด การบูรณาการ CAD เข้ากับ AI, การประมวลผลแบบคลาวด์ และการสแกน 3D มากขึ้นจะช่วยเพิ่มคุณประโยชน์เหล่านี้ การทำงานอัตโนมัติ, การเร่งความเร็ว และความคล่องตัวของเวิร์กโฟลว์ของผู้ใช้