Design auxiliado por computador

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Exemplo: desenho CAD 2D
Exemplo: modelo CAD 3D

Design auxiliado por computador ( CAD ) é o uso de computadores (ouestações de trabalho ) para auxiliar na criação, modificação, análise ou otimização de umprojeto. [1] Este software é usado para aumentar a produtividade do designer, melhorar a qualidade do design, melhorar a comunicação por meio de documentação e criar um banco de dados para a manufatura. [2] Projetos feitos por meio de software CAD são úteis na proteção de produtos e invenções quando usados ​​empedidos depatentes. A saída CAD costuma ser na forma de arquivos eletrônicos para impressão, usinagem ou outras operações de manufatura. O termoCADD(paraprojeto e desenho auxiliadoporcomputador) também é usado. [3]

Seu uso no projeto de sistemas eletrônicos é conhecido como automação de projeto eletrônico ( EDA ). No projeto mecânico é conhecido como automação do projeto mecânico ( MDA ) ou desenho auxiliado por computador ( CAD ), que inclui o processo de criação de um desenho técnico com a utilização de um software de computador . [4]

O software CAD para projetos mecânicos usa gráficos baseados em vetores para representar os objetos de desenho tradicional ou também pode produzir gráficos raster que mostram a aparência geral dos objetos projetados. No entanto, envolve mais do que apenas formas. Como na elaboração manual de desenhos técnicos e de engenharia , a saída do CAD deve conter informações, como materiais , processos , dimensões e tolerâncias , de acordo com as convenções específicas da aplicação.

O CAD pode ser usado para projetar curvas e figuras no espaço bidimensional (2D); ou curvas, superfícies e sólidos no espaço tridimensional (3D). [5]

CAD é uma importante arte industrial amplamente utilizada em muitas aplicações, incluindo automotiva , construção naval e aeroespacial , design industrial e arquitetônico , próteses e muito mais. CAD também é amplamente utilizado para produzir animação por computador para efeitos especiais em filmes, publicidade e manuais técnicos, muitas vezes chamado de criação de conteúdo digital DCC. A onipresença e o poder modernos dos computadores significam que mesmo os frascos de perfume e dispensadores de xampu são projetados usando técnicas nunca antes vistas pelos engenheiros da década de 1960. Devido à sua enorme importância econômica, o CAD tem sido uma grande força motriz para a pesquisa em geometria computacional , computação gráfica (hardware e software) e geometria diferencial discreta . [6]

O desenho de modelos geométricos para formas de objetos, em particular, é ocasionalmente chamado de desenho geométrico auxiliado por computador ( CAGD ). [7]

História [ editar ]

Resumo do software CAD [ editar ]

A partir de meados da década de 1960, com o IBM Drafting System, os sistemas de design auxiliado por computador começaram a fornecer mais capacidade do que apenas a capacidade de reproduzir o esboço manual com o esboço eletrônico, o custo-benefício para as empresas ao mudar para CAD tornou-se aparente. Os benefícios dos sistemas CAD em relação ao desenho manual são as capacidades que muitas vezes consideramos certas nos sistemas de computador atuais; geração automatizada de listas de materiais , layout automático em circuitos integrados, verificação de interferência e muitos outros. Por fim, o CAD forneceu ao projetista a capacidade de realizar cálculos de engenharia. Durante essa transição, os cálculos ainda eram realizados manualmente ou por aqueles indivíduos que podiam executar programas de computador. CAD foi uma mudança revolucionária na indústria de engenharia, onde desenhistas, designers e funções de engenheiros começam a se fundir. Não eliminou departamentos tanto quanto fundiu departamentos e capacitou desenhistas, designers e engenheiros. CAD é um exemplo do efeito generalizado que os computadores estavam começando a ter na indústria. Os atuais pacotes de software de design auxiliado por computador variam de sistemas de desenho 2D baseados em vetores a sólidos e superfícies 3Dmodeladores. Os pacotes CAD modernos também podem frequentemente permitir rotações em três dimensões, permitindo a visualização de um objeto projetado de qualquer ângulo desejado, mesmo de dentro olhando para fora. Alguns softwares CAD são capazes de modelagem matemática dinâmica.

A tecnologia CAD é usada no projeto de ferramentas e máquinas e no desenho e projeto de todos os tipos de edifícios, desde pequenos tipos residenciais (casas) até as maiores estruturas comerciais e industriais (hospitais e fábricas). [8]

O CAD é usado principalmente para a engenharia detalhada de modelos 3D ou desenhos 2D de componentes físicos, mas também é usado em todo o processo de engenharia, desde o projeto conceitual e layout de produtos, passando pela robustez e análise dinâmica de montagens até a definição de métodos de fabricação de componentes. Ele também pode ser usado para projetar objetos como joias, móveis, eletrodomésticos, etc. Além disso, muitos aplicativos CAD agora oferecem recursos avançados de renderização e animação para que os engenheiros possam visualizar melhor os projetos de seus produtos. 4D BIM é um tipo de simulação virtual de engenharia de construção que incorpora informações relacionadas ao tempo ou cronograma para o gerenciamento de projetos.

CAD tornou-se uma tecnologia especialmente importante dentro do escopo das tecnologias auxiliadas por computador , com benefícios como menores custos de desenvolvimento de produtos e um ciclo de design bastante reduzido . O CAD permite que os designers façam o layout e desenvolvam o trabalho na tela, imprimam e salvem para edição futura, economizando tempo em seus desenhos.

Usos [ editar ]

O design auxiliado por computador é uma das muitas ferramentas usadas por engenheiros e designers e é usado de várias maneiras, dependendo da profissão do usuário e do tipo de software em questão.

CAD é uma parte de toda a atividade de desenvolvimento de produto digital (DPD) dentro dos processos de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) e, como tal, é usado em conjunto com outras ferramentas, que são módulos integrados ou produtos autônomos, como:

CAD também é usado para a criação precisa de simulações de fotos que muitas vezes são necessárias na preparação de relatórios de impacto ambiental, em que projetos auxiliados por computador de edifícios pretendidos são sobrepostos em fotografias de ambientes existentes para representar como será aquele local, onde o as instalações propostas podem ser construídas. O bloqueio potencial de corredores de visão e estudos de sombra também são frequentemente analisados ​​através do uso de CAD. [9]

O CAD também provou ser útil para engenheiros. Usando quatro propriedades que são histórico, recursos, parametrização e restrições de alto nível. O histórico de construção pode ser usado para fazer uma retrospectiva das características pessoais do modelo e trabalhar em uma área única, em vez de no modelo inteiro. Parâmetros e restrições podem ser usados ​​para determinar o tamanho, a forma e outras propriedades dos diferentes elementos de modelagem. Os recursos do sistema CAD podem ser usados ​​para uma variedade de ferramentas de medição, como resistência à tração, resistência ao escoamento, propriedades elétricas ou eletromagnéticas. Além disso, seu estresse, tensão, tempo ou como o elemento é afetado em certas temperaturas, etc.

Tipos [ editar ]

Um procedimento simples de recriar um modelo sólido a partir de esboços 2D.

Existem vários tipos diferentes de CAD, [10] cada um exigindo que o operador pense diferente sobre como usá-los e projete seus componentes virtuais de uma maneira diferente para cada um.

Existem muitos produtores de sistemas 2D de baixo custo, incluindo uma série de programas gratuitos e de código aberto. Eles fornecem uma abordagem para o processo de desenho sem toda a confusão sobre a escala e colocação na folha de desenho que acompanhava o desenho à mão, uma vez que estes podem ser ajustados conforme necessário durante a criação do rascunho final.

O wireframe 3D é basicamente uma extensão do desenho 2D (não muito usado atualmente). Cada linha deve ser inserida manualmente no desenho. O produto final não tem propriedades de massa associadas a ele e não pode ter recursos diretamente adicionados a ele, como furos. O operador os aborda de maneira semelhante aos sistemas 2D, embora muitos sistemas 3D permitam usar o modelo wireframe para fazer as vistas finais dos desenhos de engenharia.

Sólidos 3D "burros" são criados de maneira análoga às manipulações de objetos do mundo real (não usados ​​com frequência hoje em dia). Formas geométricas tridimensionais básicas (prismas, cilindros, esferas, retângulo) têm volumes sólidos adicionados ou subtraídos deles como se estivessem montando ou cortando objetos do mundo real. Vistas projetadas bidimensionais podem ser facilmente geradas a partir dos modelos. Os sólidos 3D básicos geralmente não incluem ferramentas para permitir facilmente o movimento dos componentes, definir limites para seu movimento ou identificar interferência entre os componentes.

Existem dois tipos de modelagem de sólidos 3D

  • A modelagem paramétrica permite que o operador use o que é conhecido como "intenção do projeto". Os objetos e recursos são criados modificáveis. Quaisquer modificações futuras podem ser feitas alterando a forma como a peça original foi criada. Se um recurso foi planejado para ser localizado a partir do centro da peça, o operador deve localizá-lo a partir do centro do modelo. O recurso poderia ser localizado usando qualquer objeto geométrico já disponível na peça, mas este posicionamento aleatório iria anular a intenção do projeto. Se o operador projeta a peça conforme ela funciona, o modelador paramétrico é capaz de fazer alterações na peça enquanto mantém as relações geométricas e funcionais.
  • A modelagem direta ou explícita fornece a capacidade de editar a geometria sem uma árvore histórica Com a modelagem direta, uma vez que um esboço é usado para criar a geometria, o esboço é incorporado na nova geometria e o designer apenas modifica a geometria sem precisar do esboço original. Tal como acontece com a modelagem paramétrica, a modelagem direta tem a capacidade de incluir as relações entre a geometria selecionada (por exemplo, tangência, concentricidade).

Os sistemas de última geração oferecem recursos para incorporar recursos mais orgânicos, estéticos e ergonômicos aos designs. A modelagem de superfície de forma livre costuma ser combinada com sólidos para permitir que o projetista crie produtos que se adaptam à forma humana e aos requisitos visuais, além de interagirem com a máquina.

Tecnologia [ editar ]

Um modelo CAD de um mouse de computador

Originalmente, o software para sistemas CAD foi desenvolvido com linguagens de computador como Fortran , ALGOL , mas com o avanço dos métodos de programação orientados a objetos , isso mudou radicalmente. Modelador baseado em recursos paramétricos modernos típicos e sistemas de superfície de forma livre são construídos em torno de uma série de módulos C principais com suas próprias APIs . Um sistema CAD pode ser visto como construído a partir da interação de uma interface gráfica de usuário (GUI) com a geometria NURBS ou dados de representação de limite (B-rep) por meio de um kernel de modelagem geométrica. Um mecanismo de restrição de geometria também pode ser empregado para gerenciar as relações associativas entre a geometria, como geometria de estrutura de arame em um esboço ou componentes em uma montagem.

Capacidades inesperadas dessas relações associativas levaram a uma nova forma de prototipagem chamada prototipagem digital . Em contraste com os protótipos físicos, que implicam em tempo de fabricação no projeto. Dito isso, os modelos CAD podem ser gerados por um computador após o protótipo físico ter sido escaneado usando uma máquina de tomografia computadorizada industrial . Dependendo da natureza do negócio, protótipos digitais ou físicos podem ser inicialmente escolhidos de acordo com necessidades específicas.

Hoje, os sistemas CAD existem para todas as principais plataformas ( Windows , Linux , UNIX e Mac OS X ); alguns pacotes oferecem suporte a várias plataformas. [11]

Atualmente, nenhum hardware especial é necessário para a maioria dos softwares CAD. No entanto, alguns sistemas CAD podem realizar tarefas gráficas e computacionalmente intensas, portanto, uma placa gráfica moderna , CPUs de alta velocidade (e possivelmente várias) e grandes quantidades de RAM podem ser recomendadas.

A interface homem-máquina geralmente é feita por meio de um mouse de computador, mas também pode ser feita por meio de uma caneta e mesa digitalizadora . A manipulação da visualização do modelo na tela também é feita às vezes com o uso de um Spacemouse / SpaceBall . Alguns sistemas também oferecem suporte a óculos estereoscópicos para visualização do modelo 3D . Tecnologias que no passado eram limitadas a instalações maiores ou aplicações especializadas tornaram-se disponíveis para um amplo grupo de usuários. Isso inclui o CAVE ou HMDs e dispositivos interativos como tecnologia de detecção de movimento

Software [ editar ]

O software CAD permite que engenheiros e arquitetos projetem, inspecionem e gerenciem projetos de engenharia em uma interface gráfica de usuário (GUI) integrada em um sistema de computador pessoal . A maioria dos aplicativos oferece suporte à modelagem de sólidos com representação de limite (B-Rep) e geometria NURBS e permite que o mesmo seja publicado em uma variedade de formatos. Um kernel de modelagem geométrica é um componente de software que fornece modelagem sólida e recursos de modelagem de superfície para aplicativos CAD.

Com base nas estatísticas de mercado, os softwares comerciais da Autodesk, Dassault Systems, Siemens PLM Software e PTC dominam a indústria de CAD. [12] [13] A seguir está uma lista dos principais aplicativos CAD, agrupados por estatísticas de uso. [14]

Veja também [ editar ]

Referências [ editar ]

  1. ^ Narayan, K. Lalit (2008). Projeto e fabricação auxiliados por computador . Nova Delhi: Prentice Hall da Índia. p. 3. ISBN 978-8120333420.
  2. ^ Narayan, K. Lalit (2008). Projeto e fabricação auxiliados por computador . Nova Delhi: Prentice Hall da Índia. p. 4. ISBN 978-8120333420.
  3. ^ Duggal, Vijay (2000). Cadd Primer: A General Guide to Computer Aided Design and Drafting-Cadd, CAD . Mailmax Pub. ISBN 978-0962916595.
  4. ^ Madsen, David A. (2012). Desenho e design de engenharia . Clifton Park, NY: Delmar. p. 10. ISBN 978-1111309572.
  5. ^ Farin, Gerald; Hoschek, Josef; Kim, Myung-Soo (2002). Manual de desenho geométrico auxiliado por computador [recurso eletrônico] . Elsevier. ISBN 978-0-444-51104-1.
  6. ^ Pottmann, H .; Brell-Cokcan, S. e Wallner, J. (2007) "Discrete surface for architecture design" Archived 2009-08-12 at the Wayback Machine , pp. 213-234 in Curve and Surface Design , Patrick Chenin, Tom Lyche e Larry L. Schumaker (eds.), Nashboro Press, ISBN 978-0-9728482-7-5 . 
  7. ^ Farin, Gerald (2002) Curves and Surfaces for CAGD: A Practical Guide , Morgan-Kaufmann, ISBN 1-55860-737-4 . 
  8. ^ Jennifer Herron (2010). "Projeto baseado em modelo 3D: definição das definições" . MCADCafe.
  9. ^ "Desenho Assistido por Computador (CAD) e Fabricação Assistida por Computador (CAM)" . Inc.com . Recuperado em 2020-04-30 .
  10. ^ "Modelagem de sólidos paramétrica baseada em recursos 3D" . engenheiroshandbook.com . Arquivado do original em 18/11/2012 . Recuperado em 01-03-2012 .
  11. ^ "O que é uma estação de trabalho CAD? Definição, usos e mais" . Revisões de tecnologia de computador . 21/11/2019 . Recuperado em 2020-04-30 .
  12. ^ The Big 6 na indústria de software CAD / CAE / PLM (2011) , CAEWatch, 12 de setembro de 2011
  13. ^ van Kooten, Michel (2011-08-23). "GLOBAL SOFTWARE TOP 100 - EDIÇÃO 2011" . 100 principais softwares.
  14. ^ Lista de softwares CAD mecânicos , BeyondMech

Ligações externas [ editar ]