CAD vs. CAE vs. CAM:Was ist der Unterschied?

Was ist CAD? Was ist CAE? Was ist KAM? Was sind diese Softwares und wie unterscheiden sie sich voneinander? Das Erste, was Sie über alle drei dieser Systeme wissen müssen, sind die ersten beiden Buchstaben in jeder Abkürzung. „CA“ steht für Computer-Aided, was bedeutet, dass alle drei Systeme geschaffen wurden, um dem Benutzer zu helfen, sein Ziel schneller zu erreichen, indem er die Leistung von Computern für die Verarbeitung nutzt. Der letzte Buchstabe für CAD ist Design, für CAE ist Engineering und für CAM ist Manufacturing. Dies sind Engineering- und Fertigungssoftwareprogramme. Jeder hat seinen eigenen Zweck. Der Artikel gibt einen Überblick über alle drei Systeme, ihre Verwendung und ihren allgemeinen Zweck.

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Computer-Aided Design Übersicht

Ein CAD-Programm ist eine Computertechnologie, die ein Produkt entwirft und die Designphase des Engineering-Prozesses dokumentiert. CAD kann den Herstellungsprozess erleichtern, indem detaillierte Diagramme der Materialien, Prozesse, Toleranzen und Abmessungen des Produkts übertragen werden. Es können 2D- oder 3D-Diagramme erstellt werden, die dann gedreht werden können, um sie aus jedem Blickwinkel zu betrachten, sogar von innen nach außen.
Computer-Aided Design ist die Verwendung von Computersystemen zur Unterstützung bei der Erstellung, Änderung und Optimierung von Design. Dies wird oft als ein Engineering-Softwareprogramm angesehen.

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Moderne CAD-Programme können Folgendes verbessern:

1. Erhöhen Sie die Produktivität des Ingenieurs
2. Verbesserung der Designqualität
3. Kommunikation durch Dokumentation verbessern
4. Eine Datenbank für die Fertigung erstellen

Die CAD-Ausgabe erfolgt häufig in Form elektronischer Dateien für Druck-, Bearbeitungs- oder andere Fertigungsvorgänge.

Moderne CAD-Programme für die mechanische Konstruktion verwenden entweder vektorbasierte Grafiken für Objekte oder können Rastergrafiken erzeugen, die das Gesamterscheinungsbild von Konstruktionsobjekten zeigen.

Engineering-Softwareprogramme erfordern jedoch mehr als nur Formen. Wie bei der Handzeichnung oder technischen Zeichnungen müssen auch bei der Ausgabe von CAD-Programmen Informationen wie Werkstoffe, Verfahren, Maße und Toleranzen nach anwendungsspezifischen Konventionen vermittelt werden.
CAD ist eine wichtige industrielle Kunst, die in vielen Anwendungen umfassend eingesetzt wird, einschließlich der Automobil-, Schiffbau- und Luft- und Raumfahrtindustrie, Architektur, Prothetik und vielem mehr. CAD wird auch häufig verwendet, um Computeranimationen für Spezialeffekte in Filmen, Werbung und technischen Handbüchern zu erstellen, die oft als DCC (Digital Content Creation) bezeichnet werden. CAD war eine wichtige treibende Kraft für die Forschung in den Bereichen Computergeometrie, Computergrafik und diskrete Geometrie.

Verwendung moderner CAD-Programme

Computer-Aided Design ist eines der vielen Werkzeuge, die von Ingenieuren und Designern verwendet werden und wird je nach Beruf des Benutzers und Art der jeweiligen Software vielfältig eingesetzt. CAD ist ein Teil der gesamten Digital Product Development (DPD)-Aktivität innerhalb der Product Lifecycle Management (PLM)-Prozesse, und als solche werden CAD-Programme zusammen mit anderen Tools verwendet, die entweder integrierte Module oder eigenständige Produkte sind, wie z als:

1. Computer-Aided Engineering (CAE)
2. Computergestützte Fertigung (CAM)
3. Fotorealistisches Rendering
4. Dokumentenverwaltung und Revisionskontrolle mit Produktdatenverwaltung (PDM)

CAD hat sich auch für Ingenieure als nützlich erwiesen, da es vier Eigenschaften verwendet:

1. Geschichte
2. Funktionen
3. Parametrierung
4. High-Level-Einschränkungen

Die Bauhistorie kann genutzt werden, um auf die persönlichen Merkmale des Modells zurückzublicken und nicht am gesamten Modell, sondern am einzelnen Areal zu arbeiten. Parameter und Einschränkungen können verwendet werden, um die Größe, Form und andere Eigenschaften der verschiedenen Modellierungselemente zu bestimmen.

Wer verwendet computergestütztes Design?

Hier ist eine kurze Liste mit einigen Leuten, die wahrscheinlich CAD in ihrem Job verwenden würden.

• Architekturen
• Bauingenieure
• Elektroingenieure
• Einrichtungsmanager
• Innenarchitekten
• Maschinenbauingenieure
• Bauingenieure
• Vermesser
• Fertigungsingenieure
• Akustikingenieure
• Brandschutzingenieure
• Food-Service-Designer

Diese Liste geht weiter und weiter. Computer-Aided Design wird in vielen Branchen aus der Luft- und Raumfahrt, Automobil, Textil, Elektronik und vielem mehr eingesetzt. Computer-Aided Design ermöglicht es Unternehmen, modellierte Ideen zu untersuchen, bevor physische Prototypen implementiert werden. Von Ingenieuren werden hauptsächlich Engineering-Softwareprogramme verwendet.

Computer-Aided Engineering Übersicht

Ist die breite Verwendung von Computersoftware zur Unterstützung bei technischen Analyseaufgaben. Engineering-Softwareprogramme umfassen Finite-Elemente-Analyse (FEA), Computational Fluid Dynamics (CFD), Mehrkörperdynamik (MDB) und Optimierung.
Als CAE-Tools gelten Engineering-Softwareprogramme, die zur Unterstützung dieser Aktivitäten entwickelt wurden. CAE-Tools werden 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 wichtige Informationslieferanten sein, um Designteams bei der Entscheidungsfindung zu unterstützen.

Computer-Aided Engineering Nodal Network

In Bezug auf Informationsnetzwerke werden CAE-Systeme einzeln als einzelner Knoten in einem gesamten Informationsnetzwerk betrachtet, und jeder Knoten kann mit einem anderen Knoten in dem Netzwerk interagieren. Diese Knoten spielen eine Rolle bei der Finite-Elemente-Methode, die die vorhandene Modellgeometrie verwendet, um ein Knotennetzwerk durch das gesamte Modell zu konstruieren, das dann verwendet wird, um zu bestimmen, wie das Modell funktioniert, basierend auf Parametereingaben, die das tatsächliche Teil erfahren würde realen Welt. Die folgenden Parameter werden im Maschinenbau typischerweise für CAE-Simulationen verwendet:

1. Temperatur
2. Druck
3. Komponenteninteraktionen
4. Angewandte Streitkräfte

Die meisten Parameter, die für die Simulation verwendet werden, basieren auf der Umgebung und den Interaktionen, die das Modell während des Betriebs erfahren würde. Diese werden in die CAE-Software eingegeben, um zu sehen, ob das Teil theoretisch die Konstruktionsbeschränkungen bewältigen kann.

CAE-Systeme können Unternehmen unterstützen. Dies wird durch die Verwendung von Referenzarchitekturen und deren Fähigkeit erreicht, Informationssichten auf den Geschäftsprozess zu platzieren. Die Referenzarchitektur ist die Basis aus Informationsmodellen, insbesondere Produkt- und Fertigungsmodellen.

Abgedeckte CAE-Gebiete:

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

Im Allgemeinen gibt es bei computergestützten Engineering-Aufgaben drei Phasen:

1. Vorverarbeitung:Definition des anzuwendenden Modells und der Umgebungsfaktoren.
2. Analyselöser
3. Nachbearbeitung der Ergebnisse

Zu den Engineering-Softwareprogrammen gehören Abaqus, Ansys, MSC Adams Car und vieles mehr. Moderne CAD-Programme exportieren Modelle in Engineering-Softwareprogramme zur virtuellen Prototypanalyse.

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Computergestützte Fertigung

Computergestützte Fertigung ist die Verwendung von Computersoftware zur Steuerung von Werkzeugmaschinen und zugehörigen Maschinen im Fertigungsprozess. Es ist technisch gesehen kein System für die Entwicklung von Softwareprogrammen, sondern eher für den Maschinenbauer auf der Fertigungsseite. Aber Ingenieure werden oft damit konfrontiert. CAM kann sich auch auf die Verwendung eines Computers beziehen, um alle Vorgänge einer Produktionsanlage zu unterstützen, einschließlich Planung, Verwaltung, Transport und Lagerung. Sein Hauptzweck besteht darin, einen schnelleren Produktionsprozess und Komponenten und Werkzeuge mit präziseren Abmessungen und Materialkonsistenz zu schaffen. CAM ist ein nach Computer Aided Design (CAD) und manchmal nach Computer Aided Engineering (CAE) nachfolgender computergestützter Prozess, da im CAD generierte und in CAE verifizierte Modelle in die CAM-Software eingegeben werden können, die die Werkzeugmaschine steuert.

Computer-Aided Manufacturing Mill Routing

CAM für computernumerisch gesteuerte Maschinen

Computer-Aided Manufacturing ist der Softwarecode hinter den Maschinen, die die Produkte herstellen. Computernumerisch gesteuerte Maschinen sind Geräte, die den CAM-Code zur Herstellung von Produkten verwenden. Zu den CNC-Maschinen gehören:

• Mühlen
• Drehmaschinen
• Gravierer
• Flächenschleifer
• Schweißer
• Fertigung elektrischer Entladungen

Alles, was ein Bediener mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen erledigen müsste, ist mit CNC-Maschinen programmierbar. CAM bietet Schritt-für-Schritt-Anweisungen, die die Werkzeugmaschinen befolgen, um die Herstellung des Produkts abzuschließen. Vor CAM musste der Maschinist den Code manuell eingeben, bevor er das Programm implementierte. Diese manuelle Eingabe kann aufgrund der Komplexität des Endprodukts mühsam sein. CAM machte dies einfacher, indem es intelligente Software zur Entwicklung des Codes basierend auf der GUI-Plattform (Graphical User Interface) einbezog. Dies machte es einfach, Fertigungscode mit wenig mehr als nur einem Knopfdruck auf den gewünschten Prozess zu erstellen und den Code für die CNC-Maschine zu generieren.

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Wie CAD, CAE und CAM zusammenarbeiten

Für die Verwendung von Fertigungs-, CAM- oder Engineering-Softwareprogrammen, CAE, ist ein modernes CAD-Programm erforderlich. Da beide Systeme ein Modell benötigen, um entweder eine Analyse oder eine Fertigung durchzuführen. CAE erfordert das geometrische Modell, um das integrierte Knotennetzwerk zu bestimmen, das für die Analyse verwendet wird. CAM benötigt die Teilegeometrie, um Werkzeugmaschinenrouten und -schnitte zu bestimmen. Beide erfordern CAD, aber CAD kann als eigenständiges System für die Entwicklung virtueller Modelle verwendet werden. CAD ist das Rückgrat für CAM oder CAE und wird für deren ordnungsgemäße Funktion benötigt. Jede Software sind leistungsstarke Werkzeuge für Ingenieure und Maschinisten, die die täglichen Arbeitsfunktionen einfacher und effizienter machen

Haben Sie jemals eine dieser Softwareplattformen verwendet? Wenn ja, erklären Sie, ob sie das Leben durch ihre Verwendung einfacher gemacht haben oder nicht?

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