Beneficiile utilizrii CAD/CAM

Curs 1 - Notiuni introductive

n vederea parcurgerii etapelor ciclului de via al produsului urmeaz s intervin n mod succesiv un numr mare de persoane:

* specialitii n marketing, care definesc caietul de sarcini al produsului;

* inginerul de concepie, care va crea o soluie tehnic;

* desenatorul, care o va reprezenta;

* designerul, care va ajusta formele n mod estetic;

* inginerul de calcul, care va dimensiona elementele care trebuie s garanteze un anumit comportament n funcionare sau o anumit durat de via a produsului;

* inginerul de metode, care va alege procedeele de obinere a pieselor i va studia procesele de fabricaie;

* muncitorii din atelier, care urmeaz s realizeze produsul;

* echipa de ncercri, care va accepta sau va respinge produsul, dup verificarea conformitii cu caietul de sarcini;

* agentul de vnzare, care va comercializa produsul;

* echipa de mentenan, care va urmri produsul pe parcursul utilizrii sale.1. Proiectarea asistata de calculator (CAD)Conform literaturii de specialitate, sistemele de proiectarea asistat de calculator (n engl. CAD Computer-Aided Design) sunt destinate crerii interactive de modele ale obiectelor tehnice reale, analizei acestor modele, generrii documentaiei pentru fabricarea lor i producerii de date grafice i negrafice derivate din model. n accepiunea proprie a noiunii, un sistem CAD este o component software, un pachet de programe. Echipamentul pe care lucreaz aceste programe nu constituie o component a sistemului CAD propriu-zis.

Dezvoltarea CAD s-a produs odat cu perfecionarea graficii pe calculator, putndu-se astfel vorbi despre utilizarea calculatorului ca asistent pe tot parcursul procesului de proiectare, caracteristica eseniala a acesteia fiind modul de lucru interactiv, n regim de dialog utilizatorsistem. Apariia sistemului SKETCHPAD, elaborat de I. Sutherland de la MIT n 1963, este considerat evenimentul istoric care a marcat nceputurile CAD. Pn atunci calculatoarele erau utilizate doar pentru calcule analitice inginereti.

Ceea ce a adus nou SKETCHPAD a fost interactivitatea dintre utilizator i calculator, n mod grafic prin intermediul ecranului (display screen)i al creionului optic (light pen). n anii care au urmat, mai multe companii productoare de automobilei avioane ca General Motors, Ford, Chrysler sau Lockheed s-au strduit s-i pun la punct propriile sisteme CAD. Anii 90 reprezint perioada n care rezultatele eforturile de cercetare n domeniul CAD se maturizeaz, dezvoltarea noilor configuraii hardware i software aducnd multe schimbri n acest domeniu. Iniial, programele de CAD au ncercat s eficientizeze ct mai mult proiectarea, contribuind la mutarea acesteia de la planet la calculator, realizndu- se o desenare asistat de calculator.

Ulterior, au aprut bibliotecile de elemente standardizate (uruburi, piulie, etc.) i diverse unelte (programe ataate) cu scopul de a rezolva activitile de rutin din proiectare, toate realizate n 2D, iar finalitatea era realizarea desenelor de piessi ansamblu.Trecerea la proiectarea (modelarea) 3D realizarea obiectelor direct n trei dimensiuni, a condus la mbuntirea productivitii procesului de proiectare. Aceasta a fcut s se schimbe i metodologia proiectrii, pornind de la reprezentarea real a obiectului n 3D, spre realizarea proieciilor (vederi i seciuni) ce compun documentaia tehnic nsotitoare. Chiar i pentru o simpl pies, crearea vederilor 2D dup modelul solid 3D este mai rapid dect n desenarea clasic.Pentru majoritatea proiectanilor a fost un mare ctig de a-i putea exprima concepiile i ideile fa de un model virtual, pe cnd a ncerca a reproduce un model 3D mental n 2D, este mult mai dificil. Mai mult, datorit sistemelor existente la ora actual pe pia, aceste modele pot fi vizualizate, analizate i modificate ca i cum ar fi obiecte reale.S-au conturat dou tendine de dezvoltare n acest domeniu. Prima se refer la dezvoltarea unor aplicaii de larg generalitate (medii CAD) pentru diferite domenii, care ofer utilizatorului elementele de baz, tehnicile, procedurile i facilitile pentru realizarea proiectelor. Sunt deja bine-cunoscute mediile CAD, cum ar fi: AutoCAD, Autodesk Inventor, MicroStation, SolidWorks, SolidEdge, Pro/Engineer, Unigraphics, CATIA, etc.

A doua tendin const n dezvoltarea unor aplicaii specializate pe un anumit domeniu, bine definit i cu un cmp de aplicare mai restrns. Dei pot fi menionate ca exemple, programe de CAD specializate pe arhitectur (ArhiCAD), electronic (OrCAD), electrotehnic, instalaii industriale etc., proiectarea asistat n domeniul mecanic, constituie domeniul cel mai larg n ceea ce privete utilizarea sistemelor CAD n inginerie.Un aspect care merita mentionat in cazul fisierelor CAD consta in asa numitele fisiere neutre.

Fisierele neutre permit translatarea (transformarea) unor fisiere generate intr-un anume soft CAD in fisiere recunoscute (STEP, IGES, STL), de regula, de majoritatea programelor CAD.

2. Proiectarea tehnologica asistata de calculator (CAM)- Controlul procesului de fabricaie cu ajutorul calculatoarelor" care implic integrarea datelor CAD si a echipamentelor computerizate in fabricarea produsului.- Proiectarea tehnologica asistata se refera la utilizarea de algoritmi pentru planificarea i controlul proceselor de fabricatie.

- Proiectarea tehnologica asistata consta in "utilizarea calculatoarelor pentru gestionarea proceselor de fabricaie".Primele aplicatii CAM au fost dezvoltate in cadrul marilor companii din industria auto si aerospatiala, de exemplu, UNISURF realizat de Renault in 1971. Fallows a fost cel care a creat primul program CAM, dar acesta a vut numeroase lipsuri, ceea ce a facut sa fie reluat inca din starea de dezvoltare. In mod traditional, CAM-ul a fost considerat ca si un instrument de programare NC in care modelele 2D sau 3D generate de softurile CAD sunt folosite pentru generarea codului G al masinii-unelte. Modelele simple, cum ar fi cercuri sau contururi de baz nu necesit importarea unui fiier CAD. Ca i n alte tehnologii conduse de calculator, CAM nu elimin nevoia de personal calificat, cum ar fi inginerii de producie, programatorii NC, sau mainitii.Codul G este un limbaj de programare care poate fi inteles de masinile-unelte, acest limbaj instruind masina-unealta in vederea fabricarii unui numar mare de repere de precizie apropiata de cea a modelului CAD.

Fig.1 Procesul de proiectare/fabricatieBeneficiile utilizrii CAD/CAM

1. Proiectarea asistat de calculator este o mbinare a resurselor umane i a mainilor care lucreaz mpreun pentru a optimiza proiectarea i fabricarea de produse.

2. Calculatoarele permit proiectanilor s testeze grafic idei n timp real fr a fi nevoie de realizarea propriu-zisa de prototipuri reale. Acest lucru reduce costurile inginereti pentru un productor de echipamente originale i de asemenea const n scoaterea mai rapida pe piaa a produselor.

3. Membri echipei non-tehnice de la management la marketing pot lucra cot la cot cu inginerii pentru a vizualiza, discuta, schimba precum i a documenta un proiect n curs de desfurare nainte de a construi un prototip.

4. Acesta este un atribut eficient de proiectare invatoare care ajut la identificarea defectelor de proiectare.

5. Sistemele CAD/CAM permit o analiz mai aprofundat de inginerie i un numr mai mare de alternative de proiectare care s fie investigate economisind timp prin minimizarea greelilor la nceputul procesului de proiectare.

6. Cele mai multe sisteme creaz n mod automat o list de materiale pentru a economisi timp i pentru a mbunti comunicarea.

7. Aceast duce la o mai bun documentare i o comunicare mbuntit ntre departamente i vnztori. Rezultatul consta in mai puine interpretri greite i un mai bun flux al produsului.

8. Beneficiile utilizrii instrumentelor analitice CAD/CAM sunt acelea c ele permit mbuntiri de design care ar fi fost prea scumpe pentru a fi puse n aplicare n trecut.

9. Progresele recente n sistemele CAD/CAM permit cicluri de proiectare mai rapide astzi fata de cele din anii anteriori. Sistemele de astzi sunt mult mai uor de utilizat i pot utiliza tendinele actuale.CAE (Computer aided engineering)CAE - Computer Aided Engineering (Ingineria Asistata de Calculator) - subsistemul destinat optimizarii si calculelor ingineresti cu ajutorul mijloacelor electronice de calcul. CAE se ocupa cu analiza si evaluarea proiectelor utilizand tehnici asistate de calculator pt. a calcula parametri operationali, functionali si de fabricatie ai produsului.

In cadrul procesului de proiectare, CAE isi gaseste locul la nivelul etapelor de sinteza, analiza si evaluare si are de asemenea un loc bine determinat in cadrul conceptului de inginerie simultana.

La nivel de sinteza a solutiilor, principala activitate a CAE - concentrata pe tehnologicitatea produsului: la nivel de analiza si evaluare, CAE e utilizat pt. analiza calitatii proiectului produsului. Pe baza informatiilor CAE, proiectul produsului e iterat prin primii pasi ai procesului de proiectare pana in momentul in care e gasita solutia optima.CAE in etapa de sinteza presupune realizarea urmatoarelor activitati: Schitele de principiu rezultate din etapa de conceptie sunt dezvoltate in etapa de sinteza, prin adaugarea detaliilor geometrice si remodelarea produsului prin aplicarea conditiilor dictate de tehnologicitate:a). din punct de vedere a procesului de fabricatie:

- rationalizarea constructiei si a schemei cinematice;

- unificarea constructiva;

- masa si consumul de material;

- concordanta formei constructive cu particularitatile metodelor si proceselor de fabricatie.b). din punct de vedere a tehnologiei de asamblare:

- conditii de manipulare;

- conditii de asamblare;

- conditii privind schema de montaj.CAPP - Computer Aided Process Planning

CAPP - Computer Aided Process Planning (Conceptia Proceselor de Fabricatie Asistata de Calculator) - subsistemul destinat realizarii urmatoarelor categorii de activitati:

- selectarea operatiilor de prelucrare;

- determinarea secventei operatiilor de prelucrare;

- selectarea (alegerea) utilajului tehnologic;

- alegerea sculelor aschietoare;

- determinarea necesarului de dispozitive de prindere a piesei;

- proiectarea schemelor de prindere si a dispozitivelor;

- stabilirea conditiilor de aschiere.Sistem CAD 1

Model CAD original

Sistem CAD 2

Model CAD translatat

Fisier neutru