CAD, CAE und CAM:Was ist der Unterschied?

Was ist CAD? Was ist CAE? Was ist Cam? Was sind diese Softwares und wie unterscheiden sie sich voneinander?

Der erste Schritt besteht darin, die Bedeutung der ersten beiden Buchstaben in jedem Akronym zu kennen – das „CA“ ist die Abkürzung für den Begriff Computer-Aided (computer-assisted), was bedeutet, dass die drei Systeme geschaffen wurden, um dem Benutzer zu helfen Erreichen Sie Ihr Ziel so schnell wie möglich, indem Sie die Leistung von Computern für die Verarbeitung nutzen. Im CAD kommt die letzte Abkürzung aus dem Begriff Design (Konstruktion, Anlage), für CAE – Engineering (Engineering) und CAM – Manufacturing (Fertigung). Jedes Programm hat einen Aktionsschwerpunkt und einen Zweck, dieser Artikel wird die drei Systeme genauer behandeln und die Anwendung jedes einzelnen zeigen.

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CAD (Computer-Aided Design)

Ein CAD-Programm ist eine computergestützte Technologie, die sich auf das Produktdesign und die Dokumentation der Designphase während des Engineering-Prozesses konzentriert. CAD kann den Herstellungsprozess erleichtern, indem detaillierte Diagramme der in den Produkten verwendeten Materialien, Prozesse, Toleranzen und Designs übertragen werden. Dies kann sowohl für die 2D- als auch für die 3D-Produktion verwendet werden und ermöglicht eine Drehung in jedem Winkel für alle Ansichten sowie für die Inside-Out-Ansicht.
Computer-Aided Design definiert die Verwendung von Computersystemen zur Unterstützung bei der Erstellung, Änderung und Optimierung von Projekten, und moderne CAD-Programme können erhebliche Verbesserungen bieten, wie zum Beispiel:

1. Steigerung der Ingenieurproduktivität
2. Qualitätssteigerung in Projekten
3. Verbesserung der Kommunikation durch Dokumentation
4. Erstellung einer Datenbank für die Fertigung

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CAD-Designs werden im Allgemeinen in Form von Dateien zum Drucken, Bearbeiten oder für andere Fertigungsvorgänge exportiert.

Die meisten CAD-Programme für mechanische Zeichnungen verwenden sowohl Vektorgrafiken für Objekte als auch Rastergrafiken, die das allgemeine Erscheinungsbild der gezeichneten Objekte zeigen.
Engineering-Software erfordert jedoch mehr als nur Formen. Wie beim manuellen Zeichnen oder technischen Konstruktionszeichnungen müssen modernste Programme Informationen wie - Werkstoffe, Verfahren, Maße und Toleranzen gemäß den spezifischen Konventionen für jede Anwendung übermitteln.

CAD ist ein wichtiges industrielles Werkzeug, das in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet ist, einschließlich der Automobil-, Schiffbau- und Luft- und Raumfahrtindustrie, in der Architektur, bei Prothesenprojekten und vielen anderen. Es wird auch häufig für die Produktion von Computeranimationen, für Spezialeffekte in Filmen, Werbung und technischen Handbüchern verwendet, oft als DCC (Erstellung digitaler Inhalte) bezeichnet. Es war auch eine wichtige treibende Kraft für die Forschung in den Bereichen Computergeometrie, Computergrafik und diskrete Geometrie.

Moderne CAD-Programme:Anwendungen:

CAD ist nicht nur eines der vielen Werkzeuge, die von Ingenieuren und Designern mit vielfältigen Anwendungen auch in verschiedenen Berufen verwendet werden, sondern ist Teil der gesamten digitalen Produktentwicklung (DPD) im Rahmen des Product Lifecycle Management (PLM) Prozesses. Sie werden integriert mit anderen Tools verwendet, die integrierte Module oder eigenständige Produkte sein können, wie zum Beispiel :

1. Computergestütztes Engineering (CAE)
2. Computer Aided Manufacturing (CAM)
3. Rendering
4. Dokumentenmanagement und Review-Steuerung mit Product Data Management (PDM)

CAD erweist sich für Ingenieure im Wesentlichen durch vier Haupteigenschaften als nützlich:

1. Geschichte
2. Spezifikation
3. Parametrierung
4. Einschränkungen auf hoher Ebene

Die Bauhistorie kann verwendet werden, um auf die Modellspezifikationen zu verweisen. Parameter und Einschränkungen können verwendet werden, um die Größe, Form und andere Eigenschaften der verschiedenen Modellierungselemente zu bestimmen.

Wer verwendet Computer Aided Design:

Eine kurze Liste von Fachleuten, die wahrscheinlich CAD bei ihrer Arbeit verwenden:

• Architekten
• Bauingenieure
• Elektroingenieure
• Maschinenbauingenieure
• Produktionsingenieure
• Bauingenieure
• Akustikingenieure
• Designer
• Verwaltung von Einrichtungen
• Vermesser

Diese Liste geht weit. Computer-Aided Design wird in vielen Branchen eingesetzt - aus der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Textilindustrie, der Elektronik und mehr. Es ermöglicht Unternehmen, modellierte Ideen zu untersuchen, bevor das physische Prototyping implementiert wird.

CAE (Computer-Aided Engineering)

Es ist die weit verbreitete Verwendung von Computerprogrammen, um bei technischen Analyseaufgaben zu helfen. Engineering-Programme umfassen Finite-Elemente-Analyse (FEA), Computational Fluid Dynamics (CFD), Mehrkörperdynamik (MDB) und Optimierung.
Zur Unterstützung dieser Aktivitäten entwickelte Engineering-Software gilt als CAE-Tool und wird beispielsweise verwendet, um die Robustheit und Leistungsfähigkeit von Komponenten und Baugruppen zu analysieren. Der Begriff umfasst Simulation, Validierung und Optimierung von Produkten und Fertigungswerkzeugen. In Zukunft werden CAE-Systeme die wichtigsten Informationslieferanten sein, um Projektteams bei der Entscheidungsfindung zu unterstützen.

CAE - Netzwerk von Knoten

In Bezug auf Informationsnetzwerke werden CAE-Systeme einzeln als einzelner Knoten in einem großen Informationsnetzwerk betrachtet und jeder Knoten kann mit einem anderen im selben Netzwerk interagieren. Diese Knoten spielen eine Rolle bei der Finite-Elemente-Methode, die eine vorhandene Modellgeometrie verwendet, um ein Netzwerk von Knoten über das gesamte Modell hinweg aufzubauen, das dann verwendet wird, um basierend auf dem Eingabeparameter zu bestimmen, wie das Modell funktioniert. die der reale Teil in der realen Welt erleben würde. Folgende Parameter werden im Maschinenbau normalerweise für CAE-Simulationen verwendet:

1. Temperatur
2. Druck
3. Wechselwirkungen zwischen Komponenten
4. Angewandte Kräfte

Die meisten Parameter, die für die Simulation verwendet werden, basieren auf der Umgebung und den Interaktionen, die das Modell während des Betriebs erfahren kann. Sie werden dann in die CAE-Software eingefügt, um zu überprüfen, ob die Partei die Designbeschränkungen theoretisch kontrollieren könnte.

CAE-Systeme können Unternehmen unterstützen. Dies ist durch die Verwendung von Referenzarchitekturen und deren Fähigkeit möglich, Informationen aus Sicht des Geschäftsprozesses darzustellen. Die Referenzarchitektur ist die Grundlage des Informationsmodells, insbesondere der Produkt- und Fertigungsmodelle.

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Abgedeckte CAE-Bereiche:

1. Spannungsanalyse in der Komponentenmontage mit FEA
2. Thermische und Fluidströmungsanalyse mit CFD
3. Mehrkörperdynamik (MBD) und Kinematik
4. Analysetools zur Prozesssimulation in Fertigungsprozessen
5. Optimierung der Prozessdokumentation
6. Optimierung der Produktentwicklung
7. Intelligente Nichtkonformitätsprüfung
8. Sicherheitsanalyse in Baugruppen

Im Allgemeinen besteht jede computergestützte Entwicklungsaufgabe in drei Phasen:

1. Vorbehandlung:Definieren Sie das anzuwendende Modell und die Umgebungsfaktoren.
2. Problemlösungsanalyse
3. Nachbearbeitung der Ergebnisse

Wichtigste Software für den Maschinenbau:Abaqus, Ansys, MSC Adams Car und viele andere. Einfache Modelle von CAD-Programmen können zur Analyse des virtuellen Prototyps in Engineering-Programme exportiert werden.

CAM (Computer-Aided Manufacturing)

Die computergestützte Fertigung besteht aus der Verwendung von Software zur Steuerung von Werkzeugmaschinen und Geräten im Zusammenhang mit dem Herstellungsprozess. Es wird technisch nicht als Engineering-Software-Programmsystem betrachtet, sondern ist auf Maschinen in der Fertigung ausgerichtet. CAM kann sich auch auf die Verwendung eines Computers beziehen, um alle Vorgänge einer Fertigungsanlage zu unterstützen, einschließlich Planung, Verwaltung, Transport und Lagerung. Sein Hauptziel ist es, einen schnelleren Produktionsprozess sowie Komponenten und Werkzeuge mit präziseren Abmessungen und Materialkonsistenz zu schaffen. CAM ist ein computergestützter Prozess im Anschluss an CAD und manchmal auch nach Computer Aided Engineering (CAE) - als im CAD generiertes Modell, in CAE verifiziert und als Input für die CAM-Software, die Werkzeugmaschinen steuert.

CAM verwendet in CNC

Computer-Aided Manufacturing ist der Softwarecode hinter den Maschinen, die die Produkte herstellen. Von numerischen Computern gesteuerte Maschinen sind Geräte, die den CAM-Code verwenden, um Produkte herzustellen. Zu den CNC-Maschinen gehören:

• Fräsmaschinen
• Drehmaschinen
• Label aufzeichnen
• Schleifer
• Schweißer
• EDM- oder Elektroerosionsfertigung

Alles, was ein Bediener bei herkömmlichen Maschinen erledigen müsste, ist mit CNC-Maschinen programmierbar. CAM bietet Schritt-für-Schritt-Anweisungen, die von Maschinen befolgt werden, um die Produktherstellung abzuschließen. Vor der Software musste der Bediener den Code vor der Implementierung des Programms manuell eingeben, und diese manuelle Eingabe kann aufgrund der Komplexität des Endprodukts mühsam sein. CAM erleichtert mit intelligenter Software die Entwicklung von Code auf Basis der Plattform (Graphical User Interface - GUI). Dadurch konnte der Fertigungscode einfach mit nur einem Klick auf den gewünschten Prozess erstellt und der Code für die CNC-Maschine generiert werden.

Wie CAD, CAE und CAM zusammenarbeiten

Ein CAD-Programm ist sowohl in der Fertigung – CAM, als auch in der Engineering-Software – CAE erforderlich, da beide Systeme ein Modell benötigen, um eine Analyse oder Fertigung durchzuführen. CAE benötigt das geometrische Modell, um das für die Analyse zu verwendende integrierte Knotennetzwerk zu bestimmen. CAM benötigt Teilegeometrie, um Maschinenrouten und Schnitte zu bestimmen. Beide erfordern CAD, aber es kann als eigenständiges System zum Engineering virtueller Modelle verwendet werden. CAD ist das Rückgrat jedes CAM oder CAE und ist für deren ordnungsgemäße Funktion erforderlich. Heutige Software ist ein leistungsstarkes Werkzeug für Ingenieure und Techniker, um ihre tägliche Arbeit einfacher und effizienter zu gestalten. Bei richtiger Anwendung bieten sie den Personen und Unternehmen, die sie einsetzen, den bestmöglichen Nutzen.

Haben Sie eine dieser Softwareplattformen verwendet? Wenn ja, haben sie Ihnen das Leben bei der Arbeit wirklich erleichtert?

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