capitolul 1

Elemente de grafică asistată

5

Introducere

Există concepte, realizări, teoretizări, direcţii de

cercetare, impuse de forţa realităţii pe care o trăim. Nicicând domeniul activităţii umane nu a cunoscut o diversificare, supraspecializare şi polarizare comparabile cu cele introduse de evoluţia informaticii, prin grupuri specializate în baze de date, dela investigaţii în medicină, de exemplu tomografie sau ecografie computerizată, la multimedia, reţele, comunicaţii, aplicaţii de sistem, CAD, CAM etc.

În acest univers fascinant, care a cuprins întregul spectru al activităţii umane inteligente, se desenează un contur specific şi spectaculos: lumea CAD, formulare care este un acronim al expresiei Computer Aided Design. Evoluţia a fost pe măsura beneficiilor acestui domeniu: până cu trei decenii în urmă, numai firmele foarte mari îşi permiteau luxul de a avea sisteme CAD, deoarece ele erau foarte scumpe, dotate cu software unicat, elaborat prin resurse proprii sau la comandă. Este interesant că, uneori, aceste sisteme apăreau şi în recuzita filmelor SF. Azi, odată cu răspândirea şi cu ieftinirea lor, sistemele CAD au devenit accesibile aproape oricui. Orice echipament hardware, dacă este dotat cu un pachet software corespunzător, are capacitatea necesară pentru a putea fi folosit în activităţi CAD. În sfera didacticii, această realitate impune beneficii şi necesităţi. Beneficiile sunt evidente. Necesităţile decurg din faptul că stăpânirea şi utilizarea unui soft grafic capătă o importanţă din ce în ce mai mare. Necesitatea acestuia, în special prin facilităţile oferite, se face tot mai mult resimţită în realizarea documentaţiei şi reprezentărilor calculate sau desenate. Această carte îşi propune să fie un suport teoretic şi practic pentru familiarizarea cu elementele de bază ale graficii

Grafică tehnică asistată

6

asistate de calculator, care să stârnească interesul cititorilor săi, studenţii Academiei Forţelor Aeriene, şi nu numai lor, prin modele şi instrumente de calcul al unor elemente mecanice specifice tehnicii de aviaţie şi de artilerie. În capitolul 5, lucrarea conţine o serie de aplicaţii rezolvate, care nu au decât valoare teoretică şi de exemplu, dar care oferă însă o imagine asupra posibilităţilor practic nelimitate pe care le crează modelarea într-un spaţiu CAD. Nu întâmplător a fost ales programul AutoCAD, nu numai pentru că el este considerat veteranul de piaţă şi de răspândire al acestui gen de aplicaţii, dar şi pentru caracterul său general, poate cel mai potrivit pentru înţelegerea principiilor generale ale modelării. Capitolul final propune câteva probleme, a căror rezolvare reuneşte cunoaşterea bazelor teoretice ale reprezentării, ale geometriei descriptive, axonometriei, dublei proiecţii ortogonale etc., cu folosirea acestui soft, AutoCAD, captivant şi prietenos.


7

1. GRAFICĂ TEHNICĂ ASISTATĂ În ansamblul factorilor care descriu şi definesc dezvoltarea structurilor economice ale societatii, se poate aşeza unul de care este legată şi dependentă această dezvoltare: inovaţia tehnică, urmată logic, de cea tehnologică, care se intrepătrund creator, având ca finalitate optimizări, perfectionări şi eficienţă. Un produs tehnic nou impune necesităţi practice legate de realizarea acestui produs şi, reciproc, poate servi el însuşi la elaborarea unei tehnologii mai eficiente, cu un consum redus de efort şi de energie, cu un grad scăzut de poluare sau cu un consum redus al resurselor naturale. Tehnologia bazată pe informatică şi, în general, societatea informatională, care se constituie si se dezvolta în jurul produselor informatice, tinde să înlocuiască tehnologia bazată pe resurse, de exemplu, pe cea a oţelului, energofagă şi poluantă. Sigur că existenţa societăţii nu poate fi concepută fără energie si resurse; însă s-a dovedit indubitabil că tehnologia informatică, ca linie directoare a tehnologiei în sens general, exprimă orientarea către o activitate de producţie de bunuri, dar şi de comunicare, evidenţă, gestiune, organizare, cercetare etc, mai raţionala, mai economică şi mai sistematică. Sprijinul calculatorului în gestionarea acestui gen de activităţi nu mai are nevoie de nicio confirmare, iar în perspectivă se pare că aceasta este singura cale de soluţionare a complexităţii şi forţei dinamice a societăţii viitoare.

Tradiţional, automatizarea a fost înţeleasă şi definită ca înlocuirea totală sau parţială a activităţii fizice a omului de către sisteme artificiale, constituite din dispozitive mecanice de automatizare, motoare, amplificatoare de forţă mecanice, hidraulice, pneumatice, electrice, într-un cuvânt, maşini. Necesitatea unei productivităţi mari, caracteristică industriilor


8

intensive, ale sfârşitului de mileniu, fără menajament în privinţa consumului de material şi de energie, a impus şi “preistoria” proceselor programabile, cu programe materializate, de exemplu, pe sisteme de came sau, senzori şi opritoare electrice, mai tarziu, pe benzi perforate sau magnetice. În această materie, era nevoie de un potential de flexibilitate şi de adaptibilitate, pe care nu-l puteau asigura nici liniile de prelucrare de tip agregat, nici alt gen de programare rudimentară. El va fi dat de către tehnologia numerică, bazată pe utilizarea microprocesoarelor, a calculatoarelor, care încorporează, odată cu perfecţinarea lor şi cu creşterea vitezei de rulare a aplicaţiilor, tot mai multe informaţii şi „inteligenţă" specifică unui domeniu particular.

Deşi în urmă doar cu puţin timp, aceste idei păreau a fi doar scenarii de film de anticipaţie, realitatea către care ne indreptăm în producţia industrială este cea a automatizării complete, adică a. conducerii totale a întregului proces de producţie prin evaluarea si controlul procesului de productie cu ajutorul aparatelor de masura si control, utilizînd bucla de reacţie cu ajutorul calculatorului, capabil să integreze subsistemele evaluate de microprocesor. Există maşini cu comandă numerică sau roboţi industriali care execută operaţii dintre cele mai diverse, înlocuind operatorul uman în medii nocive şi periculoase, ca sudura, vopsitul, asamblarea, manipularea, aşezarea şi prinderea pieselor în dispozitiv etc. Cea mai utilă proprietate a acestui gen de aborare tehnologică este gradul înalt de flexibilitate şi de adaptare a procesului de prelucrare. Exagerând, într-un imperativ economic care, pentru a fi competitiv, îti cere să faci azi un automobil, iar mâine, să faci un avion, cheia succesului este capabilitatea adaptării rapide pentru noi profile de fabricaţie.

Realizarea companiei de producţie automatizată integral este legată de introducerea proiectării asistate de calculator, a mijloacelor de informatizare a activităţilor de birou şi de informatizarea gestiunii economice si de conducere a


companiei. Aceste activităţi ale subsistemelor informatice corespunzătoare, proiectarea şi fabricarea coordonate de computer (sisteme numite CAD, respectiv CAM), gestiunea economică de birou, precum şi de conducere, vor fi integrate unei infrastructuri informaţionale de reţea.

1.1 Proiectare asistată Pentru a înţelege importanţa proiectării asistate şi locul

pe care îl ocupă proiectarea, în general, în cadrul complex al unui proces caracteristic unei economii bazată pe competiţie, să privim schema redată în figura 1.1.

Figura 1.1

Totalitatea activităţilor unei întreprinderi, care includ atât proiectarea, dar şi realizarea fizică a unui produs (numită ciclu produs), poate fi reprezentată schematic prin două ramuri principale, legate între ele prin veriga finală, care descrie succesul sau eşecul demersului economic respectiv: marketing.

9


10

Activitatea de proiectare este plasată într-un şir de alte cercetări, al cărui început este “cerinţele clientului” care se transpun în “cerinţele proiectului”. Acestea sunt o prezentare în sintetiză a funcţiilor produsului care urmează să fie realizat, a parametrilor de funcţionare, a calităţii, a unor elemente de design etc. Este, în fond, iniţierea bazei de date computerizată a produsului care urmează a fi asimilat.Caietul de sarcini include aceste date, cărora li se ataşează schiţe, calcule preliminare, consideraţii tehnologice, o evaluare a gradului în care pot fi folosite elemente de fabricaţie preexistente, consideraţii legate de preţ şi de performanţe şi se conturează soluţia ce va fi urmărită în activitatea de proiectare. Pe baza caietului de sarcini, se realizează studiul de fezabilitate al produsului (care este o analiză tehnico-economică) şi se lansează comanda de proiectare. Proiectarea propriu-zisă reprezintă ansamblul activităţilor a căror finalitate este obţinerea unui model cât mai explicit al produsului respectiv. El se materializeză prin reprezentări 2D şi 3D sau realistice ale ansamblelor, utilizând pachete software de modelare geometrică (CAD), din care să reiasă clar atât funcţionarea, cât şi modul de montaj al ansamblului, numărul, forma, rolul, denumirea şi modul de identificare a pieselor componente, dimensiunile de gabarit sau funcţionale ale ansamblului, calculele necesare de rezistenţă sau ale parametrilor de funcţionare şi se încheie cu realizarea modelelor pe componente (de execuţie), care deţin toate informaţiile necesare tehnologiei. Se observă în figura 1.1 bucla corespunzătoare fabricaţiei produsului. Aceste două aspecte ale realizării unui produs, proiectarea şi tehnologia lui, sunt intr-un anumit fel, potrivnice, iar “războiul” dintre proiectant şi tehnolog nu se va sfârşi curând. În timp ce inginerul proiectant îşi doreşte, de înţeles până la un punct, un produs perfect, tehnologul lui ştie bine că acest lucru este practic imposibil. Fie, de exemplu, cazul unui ajustaj, al cărui proiectant işi doreşte o funcţionare


11

durabilă şi precisă, cu rugozităţi şi câmpuri de toleranţă cât mai mici. Tehnologul este însă nevoit să considere o serie de factori perturbatori, cum sunt uzura, erorile factorului uman, vibraţiile solului sau ale sistemului mecanic, vâscozitatea fluidului de ungere provocată de variaţiile de temperatură şi nu în ultimul rând, creşterea costului de prelucrare odată cu precizia impusă acelei prelucrări. De aceea, este necesară o soluţie care îmbină optim cele două aspecte arătate aici, din care se poate deduce că unui proiectant îi este foarte utilă pregătirea tehnologică şi reciproc. Fabricaţia începe de la proiect şi se termină cu expediţia către beneficiar. Pregătirea ei cunoaşte etape asemănătoare cu cele ale proiectării produsului, în special pentru adaptarea fluxului tehnologic existent în asimilarea modificărilor introduse de noul produs: alcătuirea planurilor tehnologice, planificarea producţiei, a mijloacelor de producţie afectate, a productivităţii, a tactului tehnologic etc), proiectarea sculelor necesare, programarea maşinilor unelte cu comandă numerică. În controlul şi desfăşurarea acestor activităţi se folosesc instrumente software din categoria celor deja enumerate, CAD, CAM, CAE (pentru aplicaţii specifice ingineriei asistate), care sunt de fapt nişte aplicaţii sub forma unor programe realizate prin utilizarea limbajelor de programare convenţională de nivel înalt, cum sunt cunoscutele programe PASCAL, FORTRAN, C, VISUAL, C++ etc. Pentru implementarea acestor pachete software pe diverse dispozitive de afişare grafică se folosesc seturi de subrutine grafice (numite şi biblioteci grafice). În figura 1.2 este prezentată distribuţia şi denumirea domeniilor informatice consacrate acestor activităţi (care se regăsesc în norme şi standarde internaţionale) şi a legăturilor şi dependenţelor dintre ele. Se observă cum zona programării convenţionale în limbaje cum sunt C, VISUAL, C++ etc. serveşte zona corespunzătoate subrutinelor grafice, pe care se bazează prelucrarea CAD (de modelare geometrică sau solidă),


pe care, în sfârşit, se sprijină informatica de fabricaţie, analiză, evaluare şi control CAM, CAE.

Figura 1.2 În acest ansamblu, ocupă un loc important grafica asistată de computer, pe baza căreia s-au dezvoltat programele atât de răspândite azi, pentru desenare asistată sau de modelare geometrică şi solidă. 1.2 Grafică asistată de calculator Aşadar, în sens larg, grafica asistată de calculator este domeniul ştiinţific al programării care operează cu entităţi grafice ca mărimi de intrare şi ieşire în sistemul informaţional şi al cărei obiectiv este reprezentarea computerizată, pe un dispozitiv terminal, a obiectelor, alcătuirea modelelor care exprimă creaţia tehnică. Programarea grafică se sprijină pe un sistem de operare, un editor de text, un compilator şi un pachet software specializat de grafică. Acesta din urmă este scris pentru dispozitivele grafice cum sunt monitorul, imprimanta,

12


sau “plotter-ul”, care este în fond un cod program dependent de maşina pentru care este scris, un “cod maşină”. De aceea, acest driver diferă dela dispozitivul unui producător la dispozitivul altuia.

Bibliotecă grafică

Driver Driver Dispozitiv grafic

Dispozitiv grafic

Figura 1.3 Programele grafice pot fi elaborate împreună cu programul maşină de care am vorbit, dar cu dezvantajul arătat, ele nefiind portabile pe alt sistem grafic. La aceasta se adaugă şi faptul că limbajele în care se scriu aceste drivere de dispozitiv sunt destul de limitate şi ele nu oferă nici pe departe posibilităţil oferite de limbajele de nivel înalt, preferate de programatori pentru comoditatea lor, de aceea, la livrare, dispozitivele grafice sunt echipate şi cu câte un software aditional, numit bibliotecă grafică, care conţine subrutine pentru desenarea unor elemente geometrice elementare, ca dreptele, arcele de cerc, puncte. Acest aspect este ilustrat în figura 1.3.

Pentru ca programele dezvoltate pe baza acestor biblioteci grafice să fie portabile, s-a pus, pe plan internaţional, problema normalizării unei game comune de subrutine care, folosind aceleaşi denumiri şi argumente, să rezolve aceast deziderat, indiferent de dispozitivul grafic utilizat. Istoricul acestui efort este primul standard grafic elaborat în SUA de către SIGGRAPH, standardul CORE. Apoi, ISO a propus

13


14

standardul grafic GKS (Graphic Kernel System), care a fost considerat standardul cel mai răspândit pentru grafica 2D, urmat mai târziu de alt standard, denumit PH1GS (Programmer's Hierarchical Interactive Graphic System). Acesta este azi considerat standardul de referinţă pentru majoritatea staţiilor grafice. Şi mai actuală, poate fi menţionată o nouă bibliotecă grafică cu o mare răspândire, denumită OpenGL, care este dezvoltată de compania Silicon Graphics. Ea poate fi folosită atât pe staţii grafice cât şi pe reţele de calculatoare personale. 1.2.1 CAD În figura 1.2 este pus în evidenţă domeniul CAD, precum şi locul pe care îl ocupă în ansamblul disciplinelor graficii asistate. Computer Aided Design înseamnă desenare (şi/sau proiectare) cu ajutorul calculatorului. Alcătuirea desenelor, a modelelor, efectuarea unor calcule necesare proiectării, precum şi reprezentarea parametrizată a unor clase de corpuri cu formă geometrică identică, dar cu dimensiuni diferite, se obţine cu ajutorul pachetelor software CAD, adică aplicaţii program care facilitează funcţii specific inginereşti în procesul de concepţie a unui produs. Aceste programe pot fi instrumente de generare şi manipulare a formelor geometrice elementare sau pot fi dezvoltate până la nivelul superior al analizei sau optimizării funcţionării unui sistem. Dar toate aceste cazuri pornesc dela proprietăţile geometrice ale sistemului analizat, dela reprezentarea lui, a ansamblului mecanic sau de arhitectură, circuit electric, hartă etc. Astfel încât se poate spune că, în stratul cel mai de jos al activităţii de programare, baza teoretică a unui program specializat de reprezentări plane este teoria sistemelor de proiecţie, sisteme de referinţă, sisteme de coordonate etc.

Un sistem CAD poate fi caracterizat prin trei elemente, prezente în cadrul unui program: instrumentele pentru


15

Desenare Asistată de Calculator, posibilitatea intervenţiei operatorului, prin intermediul interfeţei programabile, pentru reprezentări parametrizate şi instrumente de Modelare Geometrică. În faza de sinteză, se alcătuiesc schiţe sau desene de ansamblu, se adoptă soluţiile constructive, se elaborează desenele de execuţie, care conţin toate precizările necesare tehnologiei. Ea este urmată de analiza modelului, a funcţionării sale şi se observă posibilităţile optimizării proiectului. Cele mai avansate tehnici computerizate elaborează simularea virtuală a funcţionării modelului cu o mare exactitate, efort foarte util pentru experimentarea virtuală a prototipului, numită prototipare virtuală.

1.2.2 CAE

Există o gama foarte largă de fenomene, a căror evaluare este absolut necesară în faza de analiză a unui proiect şi care se desfăşoară cu ajutorul calculatorului şi al programelor specializate dedicate acestui obiectiv. De exemplu, analiza comportamentului unui sistem mecanic din punct de vedere al rezistenţei materialelor sau al rigidităţii sale (al deformaţiilor), sau analiza mărimilor cinematice la elementul condus în cazul unui mechanism, trasarea curbelor de bielă, verificarea mobilităţii unui lanţ cinematic, reprezentarea animată a funcţionării unui mecanism, trasarea curbelor vitezei şi acceleraţiei tachetului unui mecanism cu camă etc. În figura 1.4, ca exemplu, este redată reprezentarea curbelor corespunzătoare deplasării tachetului unui mecanism cu camă, vitezei şi acceleraţiei sale, obţinute cu ajutorul pachetului Mechanical Desktop. Programul cere excentricitatea camei (sau cursa tachetului) şi viteza de rotaţie şi returnează tabelul valorilor cursei, vitezei şi acceleraţiei, prezentate în figura 1.4.

Toate aceste pachete software, enumerate anterior, fac parte din categoria CAE. Aşadar, obiectivul CAE este de a


analiza geometria realizată prin tehnici CAD, permiţând proiectantului să simuleze şi să studieze comportarea produsului, în aşa fel încât proiectul să poată fi optimizat.

Figura 1.4

Metodele programelor CAE cele mai folosite sunt

Metoda Elementelor Finite (MEF) pentru analiza tensiunilor şi deformatiilor, metoda sistemelor multicorp pentru simularea mişcării sistemelor de corpuri interconectate prin legături mobile (MBS), ca în studiul mecanismelor etc.

În general, analiza se face asupra unui model abstractizat, virtual, care este conceput în acest scop şi care este

16


construit pe baza modelului geometric realizat în etapa de sinteză. Ca în exemplul din figura 1.4, soft-urile CAE convertesc modelul geometric într-un model de analiză în mod interactiv (la bara de dialog a programului, acesta cere în mod repetat mărimile şi datele necesare analizei). Unele programe CAE, ca şi cel dat ca exemplu în analiza cinematică a mecanismului cu camă (Mechanical Desktop), realizează interactiv discretizarea automată, care este uşor de stabilit în cazul pieselor cu o configuraţie geometrică relativ simplă, ca în figura 1.5, în care, pentru a se studia deformaţiile unui solid rigid, programul alege un număr de 302 noduri şi de 1147 tetraedre elementare.

Figura 1.5 Programele care realizează construirea modelului de analiză se numesc preprocesoare şi ele rulează algoritmii matematici de analiză în cadrul unor executabile, numite procesoare. Acestea returnează rezultatele sub forma unor fişiere de date, organizate tabelar. În sfârşit, pentru ca aceste date să poată fi interpretate şi evaluate mai direct, există programele postprocesoare, care oferă utilizatorului diverse

17


posibilităţi de vizualizare grafică: câmpuri de culori, diagrame, mişcare grafică animată.

Figura 1.6

Programele cuprinse în această categorie sunt foarte diverse, şi ele acoperă practic întregul domeniu al proiectării organelor de maşini, dela asamblări, la arbori, profile laminate, elemente elastice, caneluri, angrenaje, lagăre. În figura 1.6 este prezentată o casetă de dialog, prin care programul cere interactiv introducerea unor elemente geometrice ale unui rulment cu bile. Acest exemplu este dintre cele mai simple, însă el arată un element comun al acestor programe din categoria CAE, şi anume modul în care computerul preia calculul şi reprezentarea unor elemente mecanice şi totodată oferă informaţii suplimentare (de rezistentă, durabilitate, material, dimensiuni, deformaţii etc.), semnalând şi eventualele erori care este posibil să apară în proiectare. Astfel se pot efectua rapid şi comod stocări şi manipulări ale datelor, modificări, recalculări, încercări, într-un cuvânt, analiza soluţiilor adoptate.

18


19

1.2.3 CAM Conceptul CAM se numeşte astfel fiind acronimul expresiei Computer Aided Manufacturing, care desemnează utilizarea calculatorului pentru organizarea, comanda şi controlul operaţiilor tehnologice. În primă fază, conceptul se aplică pentru alcătuirea unui prototip şi pentru evaluarea parametrilor funcţionali şi de calitate ai acestuia (prototipare asistată), urmată de introducerea în producţia de serie. Nodul cel mai important al acestui domeniu este comanda numerică a Maşinilor Unelte, numită, pe scurt, NC (Numerical Control), introducerea digitală a informaţiilor tehnologice corespunzătoare unei piese în cadrul unui program de prelucrare şi transferul acestor informaţii în unitatea de lucru a maşinii cu comandă numerică. Se pot programa astfel operaţii de rectificare, prin electroeroziune, matriţare, frezare. Alcătuirea programelor pentru prelucrare pe maşini unelte cu comandă numerică este o operaţie laborioasă, care este făcută de colective largi de programtori ce au cunoştinţe atât de programare cât şi de tehnologie. Informaţiilor cuprinse deja în modelul geometric, obţinut cu instrumente CAD, li se adaugă cele strict tehnologice: parametrii regimului de prelucrare, de răcire, succesiunea operaţiilor şi fazelor prelucrării, alegerea sculei din magazia de scule a maşinii, prinderea ei în “broşa” maşinii, aşezarea şi prinderea piesei în dispozitiv, măsurarea şi controlul dimensiunii, toate acestea pentru minimizarea informaţiilor şi intervenţiilor cerute operatorului uman. O ramură avansată a CAM este Planificarea Proceselor (PP), care constă în programarea întregului proces de de fabricaţie, dela fazele operaţiilor până la montajul general. Există dificultăţi în realizarea total automatizată a acestui proces, doar pe baza modelului CAD, datorate mai ales diferenţelor de formă geometrică ale pieselor care intervin. Din acest punct de vedere sunt foarte utile studiile de identificare a trăsăturilor comune şi


20

alcătuirea de clase de corpuri bazate pe trăsături (features): canale, bosaje, găuri, nervuri, degajări etc. Se poate vorbi chiar de o nouă funcţie CAD/CAE, care constă în recunoaşterea trăsăturilor. În concluzie, sistemele informatice CAD, CAE, CAM, deşi au fost prezentate delimitat şi succesiv, ele au continuitate şi s-au dezvoltat ca urmare a efortului de automatizare a proiectării şi fabricării tot mai crescută, automatizare care serveşte necesităţile fundamentale ale producţiei industriale: calitate (Q de la quality), cost (C) şi termen de livrare (D de la delivery). Un concept şi mai avansat al automatizării totale a unei companii este CIM (Computer Integrated Manufacturing). El se referă la controlul şi funcţionarea integrată a sistemelor Computer Aided X şi deocamdată are mai mult valoare teoretică. Mai mult decât automatizarea în proiectare şi fabricaţie, acest sistem integrat poate optimiza activităţi din domenii conexe, dar foarte importante, ca probleme de contabilitate, aprovizionare, management, calitate, marketing, livrări etc.

1.3 Programe specializate pentru grafică computerizată

Proiectarea si desenarea asistate de calculator, se realizeaza cu programe de calculator care, în linii foarte generale, se pot clasifica in urmatoarele categorii de aplicatii informatice:

1. aplicatii pentru modelare geometrica si desenare

asistate de calculator, dintre care, cele mai cunoscute sunt AutoCAD, Turbocad, KeyCAD, Design CAD, Solid Works;

2. aplicatii pentru rezolvarea unor probleme generale de calcul matematic, utile mai ales in ingineria asistata CAE (dintre care, cele mai răspândite sunt Matlab, Mathematica, MathCAD, Maple, etc.) sau simularea unor


21

sisteme particulare descrise de ecuatii diferentiale ordinare (cum sunt Spice, pentru analiza circuitelor electronice, EMTP, pentru analiza retelelor electroenergetice);

3. aplicatii specifice unui domeniu particular, ca de exemplu PipeCAD, pentru proiectarea instalatiilor, AeroCAD pentru proiectarea constructiilor din aeronautică, ArhiCAD, pentru proiectări în arhitectură, GIS CAD, pentru topografie şi pentru realizarea hărţilor sau a altor documente topometrice bazate pe "Geograpfic Integrated System". Alte eemple sunt Cadence, Mentor, Microcad, Orcad, specializate în proiectare electronică, care alcatuiesc un subdomeniu distinct, numit convenţional "Electronic Design Automation".

4. aplicatii destinate modelării numerice, cu metoda elementului finit sau cu ajutorul unor funcţii similare folosite în scopul rezolvării ecuaţiilor cu derivate parţiale, care apar în proiectarea asistată, ca de exemplu, cele de calcul structural ANSYS, COSMOS, NASTRAN. Alte exemple sunt cele utilizate în modelarea curgerii fluidelor, a încalzirii mediilor, evaluarea cîmpului electromagnetic, a difuziei purtătorilor de sarcină electrică şi, mai recent, pentru probleme interdisciplinare, numite "multyphisics";

5. în sfârşit, sistemele cu grad maxim de integrare, reunind componente CAE, CAD şi CAM, cum sunt I-DEAS, CATIA, EUCLID, ProEngineer sua SAAP.

După această enumerare generală, mai adăugăm

următorul aspect foarte semnificativ, care arată amploarea şi importanţa acestor activităţi şi cercetări: industria CAD, CAM şi CAE, numai in SUA, a dezvoltat o piaţă a produselor software, si a servicii asociate acestora, cu aplicatii doar în mecanică, într-o valoare care a depasit 5 miliarde si jumătate de dolari doar în anul 2000.

În continuare, vor fi enumerate principalele firme producătoare de software CAD, fără a susţine că este o enumerare exaustivă, deoarece în permanenţă, după succesul de


22

piaţă şi răspândirea pe care o au, apar firme, produse şi denumiri noi, cele vechi comunică, fuzionează etc.

Autodesk - [http://www.autodesk.com/] Este considerată firma cea mai veche, cu cea mai mare

răspândire a produselor pe această piaţă, producătoarea foarte cunoscutului program AutoCAD, cel la care sunt dese referiri şi exemplificări în acastă carte. În plus, a dezvoltat o serie de alte aproximativ 40 de produse software, ca de exemplu AutoCAD LT, care este o versiune de preţ redus, foarte utilă în sfera educatională, sau versiunea Quick CAD, foarte simplă şi uşor de manevrat. Alte versiuni răspândite sunt 3D Studio, AUtodesk Inventor sau, cea mai dezvoltată, AutoCAD Mechanical Desktop.

SolidWorks - [http://www.solidworks.com/]

Realizează programe specializate pentru proiectare mecanică prin modelare solidă sub sistemul MS Windows. Poate fi programabil, adaptat reprezentărilor parametrizate, este uşor de învăţat, atractiv, prietenos şi captivant.

CADKey - [http://www.baystate.com/]

Această firmă produce programe pentru proiectarea sistemelor mecanice din industria PC. Dacă se accesează pagina web, scrisă mai sus, se va vedea o prezentare a produselor sale si se poate comanda chiar şi o demonstratie. Linia de produse software CADKEY mai poate fi utilizată şi de către proiectantii mecanici, inginerii de productie şi de către graficienii tehnici din industrii speciale, ca aerospatială, caroserii de automobil, aparate medicale, echipamente de calcul, nave, produse de larg consum, mobila jucarii, articole

http://www.autodesk.com/

http://www.solidworks.com/

http://www.baystate.com/


sportive sau electronice. După cum se observă, o gamă foarte largă de activităţi de proiectare.

Parametric Technology - [http://www.ptc.com/]

Figura 1.7

În pagina sa web (figura 1.7) şi în cărţile de specialitate,

producătorul pachetulor CADDS si Pro/ENGINEER este descris în felul următor: compania are peste 30 000 de clienti. CADDS este dedicat automatizării proiectării mecanice, fiind utilizat în proiectele mari de aeronave, nave, automobile, la care lucreaza simultan mai mulţi proiectanţi, câteodata chiar sute. Programul foloseste atât tehnici explicite, cât şi parametrice, pentru a creea modele 3D de solide, suprafeţe sau "wire-frame" pentru piese turnate, aşchiate, forjate sau sudate. Pro/ENGINEER 2002 este un editor CAD 2D/3D, care permite schimbul de date cu CATIA, Pro/MECHANICA,

23

http://www.ptc.com/


24

Pro/DESKTOP, CADDS 5, CDRS si ICEM, iar prin translatare, cu Pro/PHOTORENDER, CADAM, MEDUSA şi AutoCAD DXF/DWG. Deasemenea sunt incluse translatoare pentru formate industriale standard, cum sunt IGES, STEP (AP202, AP203, AP214), SET, VDA, ECAD (IDF 2.0, 3.0), CGM, COSMOS/M, PATRAN and SUPERTAB , SLA, CGM (MILSPEC MIL-D-28003A), JPEG, TIFF, RENDER, STL, VRML, INVENTOR, XPATCH. Interfaţa sa poate fi programată în JAVA. Generează tabele indicatoare de părţi componente dar şi imagini fotorealiste.

International Microcomputer Software, Inc. (IMSI) - [http://www.imsisoft.com/] Este o companie (figura 1.8) care dezvoltă software

CAD general, de arhitectură şi pentru publicaţii electronice, �ellule�e TurboCAD, TurboProject şi FormTool. Programul TurboCAD v7 foloseşte tehnologia ACIS de modelare a solidelor şi suprafeţelor 3D (�ellule�e generarea obiectelor 3D prin interpolare NURBS a profilelor 3D), reprezentarea LightWorks fotorealistă a obiectelor (�ellule�e cu umbre, fundal, linii ascunse, perspectivă, puncte de vedere, �ellule pentru plăci acceleratoare), texturi si materiale, Visual Basic de la Microsoft, compatibilaitate V6, Open GL, format de fişiere comun cu AutoCAD si MicroStation (DWG, DXF, 3DS, DGN, WMF, DWF), un browser de Internet integrat (cu facilităţi de postare in HTML având �ellul JPG, DWF si 3D VRML), metode avansate de cotare (unităţi multiple, toleranţe, rugozităţi), instrumente avansate de construire, operaţii Booleene 2D si 3D, controlul paginilor de hârtie (gen �ellule Excel), interfaţă flexibilă (poate emula AutoCAD, MicroStation, sau alte pachete CAD), bibliotecă cu peste 12 mii simboluri din diferite domenii.

http://www.imsisoft.com/


Figura 1.8

[http://www.designcad.com/products/dc3000.htm]

În sfârşit, produsul DesignCAD 3000 este descris cu

urmatoarele caracteristici: modelare 2D şi 3D integrată, modelarea solidelor (suprafeţe complexe, operaţii Booleene), formate grafice de ieşire compatibile Internet (JPG, TIF, VRML), animaţii şi prezentări (animaţii 3D "walk-through" în format AVI), biblioteci de texturi, limbaj de programare de tip Basic, customizare cu MS Visual C++/Basic, biblioteci de simboluri si texturi, instruire on-line, export DWG si DXF, import DWG, DXF, IGES si HPGL, toate la un preţ de sub 300$. Calculatorul trebuie sa aibă minim 486DX, 16MB RAM, Super VGA, Windows 9x sau NT.

CATIA [http://www.catia.com]. CATIA este un mediu software integrat, de instrumente

inginereşti CAD/CAM, produs de Dassault Systemes şi 25

http://www.designcad.com/products/dc3000.htm

http://www.catia.com/


26

distribuit de IBM, popular mai ales in industriile automobilistice, navale si aviatice, dar este folosit şi de proiectanţii de bunuri de larg consum şi electronice. Cu cei peste 13 000 de utilizatori, CATIA este liderul softului CAD/CAM/CAE integrat, chiar dacă o licenţă costă peste 10000 $.

Ca titlu informativ, enumerăm o serie de alte produse

software, care au o răspândire mai redusă, cu unele precizări legate de specificitatea lor:

• DataCAD - software CAD pentru arhitecţi. • FastCAD - produs de Evolution Computing. • FelixCAD - produs de FCAD. • Generic CADD. • SmartSketch - distribuit de Intergraph. • Vdraft - de la SoftSource. • VectorWorks - de la Nemetschek • Vellum Draft - 2D dela Ashlar. • Visual CADD - produs de IMSI. • Amapi 3D modelare 3D cu NURBS, curbe poligonale

si suprafeţe Gordon, pentru Windows şi Mackintosh de la TGS.

• Applicon Bravo - proiectare mecanică de la Unigraphic Solutions.

• Alibre - modelare şi proiectare mecanică. • AutoVue SolidModel si SolidModel Pro - vizualizeaza

fişiere viewing of CATIA şi alte formate, dela Cimmetry Systems, Inc.

• C4W - 3D CAD/CAM software. • Cadmatic - sistem 3D CAD/CAE/CAM pentru

proiectarea navelor • Imageware - software de modelarea suprafeţelor 3D

produs de SRDC


27

• Interactive Product Animator - pachet de animatie integrat in PTC, SDRC, SolidWorks si alte medii MCAD, produs de Immersive Design

• IronCAD - pachet de modelarea solidelor co psibilitati de "drag-and-drop", creare automata de layouturi 2D si import /export fata de cele mai populare pachete CAD si de modelarea solidelor

• Mechanical Power Tools - instrument aditional de proiectare mecanica, produs de CAD fx

• MechSoft aditional la programe MCAD • MyQuote - primeste oferte de la potentiali producatori

pentru piesele 3D proiectate, software produs de QuickParts.com.

• SolidMaster - modelare solide şi suprafeţe libere precum şi reprezentări 2D, produs de CADMAX

• SolidThinking - modelare conceptuală produs de Gestel, Italy

• SolidView - vizualizare si marcare 2D /3D, produs de Solid Concepts

• SwissPrecision/Engineer - modelarea parametrică a solidelor

• Synthesis Professional software de modelare parametrică care crează fişiere AutoCAD

• T-FLEX Parametric - software de modelarea solidelor bazat pe parametrizare sau schiţe 2D importate, convertite la 3D, obiecte 3D generate din primitive folosind operaţii Booleene şi ansamblări 3D, produs de Martin Sales International.

• thinkdesign - modelare de suprafeţe şi volume produs de think3.

• UGS - generatoare pentru Unigraphics, Solid Edge, Parasolid and iMAN

• VariCAD - modelare de solide sub Linux si Windows


28

• Vellum Solids - modelare 3D cu scop industrial si de proiectare produs de Ashlar

• VX Vision - modelare solid/surprafat produs de VX (Varimetrix Corporation)

• Create - generatoare pentru OneSpace utile in dezvoltarea colaborativa

• SolidDesigner proiectare mecanica • Cubulus Software GmbH - software CADde modelare

2D si 3D a solidelor • EMbassy - prototip virtual 3D produs de

LiniusTechnologies. • EMIS - manager baza de date de modele 3D cu editor

grafic (Microsoft Access in loc de DWG), produs de Visual Engineering.

• GrayTech Software - Sistem CAD/CAM 3D pentru proiectare, documentare si producţie (include GTWorks şi CADX11)

• HP Mechanical Design Automation - Software MCAD al firmei Hewlett Packard.

O imagine a gradului de cunoaştere şi răspândire a produselor software este dată de un sondaj, în urma căruia, dupa 410 răspunsuri, s-a ridicat următoarea statistică a preferinţelor utilizatorilor:

Pro/Engineer 13,2% Catia 7,32% Euclid 1,95% AutoCAD 55,61% Microstation 6,59% SolidWorks 10,24% Solid/Edge 4,15% CADDS 0,24%


29

În continuare, vor fi trecute succint în revistă principalele softuri comerciale CAD, utilizate pe plan mondial. Pentru fiecare în parte se va prezenta o fişă tehnică a principalelor caracteristici, pentru a facilita analiza comparativă.

CATIA

Fişă tehnică

Nucleu geometric Nucleu propriu Tehnici de modelare WF, suprafeţe, solid, parametric, Curbe şi suprafeţe Bezier, B-Spline, NURBSModelarea ansamblurilor Da Piese cu pereţi subţiri Da Import-export modele IGES, SET, STEP, SAT, STR, Modu! de desenare CATIA CADAM DraftingModul CAD - CAM Da Modul CAD - Robotică CATIA Robotics Cotare şi toleranţe Da Compania producătoare Dassault SystemsPreţ 20.000-40.000 USD

Pachetul CATIA oferă un set complet de facilităţi

CAD-CAM-CAE, fiind cel mai important produs de acest fel din Europa şi unul dintre liderii mondiali în domeniu. Este conceput de către compania Dassault Systems şi constituie principalul instrument utilizat la proiectarea avioanelor AIRBUS, rachetelor ARIANE etc.

Facilităţile de modelare geometrică cuprind o gamă largă de posibilităţi grupate în unsprezece module, dintre care cele mai importante sunt prezentate în continuare:

1. Modulul "Feature - Based Design" Acest modul permite gestionarea configuraţiei pieselor,

crearea de trăsături şi familii de piese (fig. 12.2). Utilizatorul poate grupa trăsături pe diverse nivele de complexitate, ceea ce


30

permite o structurare riguroasă a proiectului. Gruparea entităţilor poate fi activată sau dezactivată, fiind posibilă în acest fel analiza diverselor alternative de proiectare. Modulul conţine o bibliotecă ce cuprinde cele mai uzuale trăsături cum sunt cele de tip gaură, decupare, nervură, bosaj, arbore etc. De asemenea, este posibilă crearea de noi trăsături prin specificarea geometriei, parametrilor şi atributelor tehnologice. In acest mod, se pot realiza trăsături complet noi, precum şi trăsături obţinute prin modificarea sau combinarea celor existente. Modulul permite, de asemenea, crearea familiilor de piese pe baza unor tabele ce cuprind valorile aferente trăsăturilor.

2. Modulul "Surface Design" Acest modul permite utilizatorului crearea şi

manipularea suprafeţelor cuprinzând: suprafeţe de rotaţie, riglate, suprafeţe sintetice, diverse suprafeţe de racordare cu rază constantă. Acest modul permite modelarea suprafeţelor uzuale prin tehnici automatizate de conectare precum şi definirea automată a solidelor prin frontiere (B-rep). După definirea acestora este posibilă evaluarea proprietăţilor masice.

3. Modulul "Advanced Surface Design" Pentru modelarea suprafeţelor complexe, CATIA

dispun de de "Advanced Surface Design" ce cuprinde facilităţi speciale de monitorizare a formei prin controlul tangentelor. Acest modul permite crearea de racordări cilindrice, conice sau cu rază variabilă. Acest lucru facilitează exploatarea modelului geometric în aplicaţiile CAM (de exemplu, racordările cilindrice între suprafeţele riglate permit realizarea piesei pe o maşină unealtă cu control numeric, cu 5 axe, printr-un traseu continuu al sculei la trecerea de la o suprafaţă la alta). De asemenea, sunt posibile operaţii de racordare şi teşire automată între suprafeţe. Modificarea suprafeţelor complexe se poate realiza atât prin schimbarea valorii parametrilor geometrici, cât şi prin accesul la "istoria" construcţiei modelului. în cazul în care există solide definite cu ajutorul suprafeţelor modificate,


31

actualizarea solidelor în conformitate cu noile date se realizează automat.

4. Modulul "3D Funcţional Dintensioning & Toleracing" CATIA include un modul avansat pentru specificarea cotelor şi toleranţelor direct pe modelul geometric 3D, cu un înalt grad de automatizare ce include: • Propunerea de toleranţe utilizatorului, în raport cu funcţionalitatea ansamblului. • Propunerea de toleranţe asociate cu trăsăturile, ţinând cont de tehnologia de prelucrare asociată. • Format compatibil cu standardele internaţionale de desen tehnic. • Verificarea ajustajelor. • Real izarea automată a cotelor şi toleranţelor pe documentaţia 2D, pornind de la definirea toleranţelor în modelul 3D. • În afară de cele patru module principale, modelorul geometric CATIA mai include şi altele: • Modulul "Free Form Design", care include instrumente precise pentru o proiectare intuitivă a suprafeţelor cu forme nespecificate exact. • Modulul "Geodesic", care oferă facilităţi de trasare a unor contururi direct pe suprafeţe de formă complexă. • Modulul "Generative Shape Modelling", conceput pentru facilitarea • proiectării pieselor cu pereţi subţiri. • Modulul "Global Shape Deformation", care permite schimbări oricât de mari în forme realizate anterior sau preluate din proiecte mai vechi. • Modulul "CATIA / ALIAS Interoperability", care asigură o interfaţare geometrică şi topologică cu cel mai important soft CAD de proiectare stilistică ALIAS / Wavefront. • Modulul "Cloud to Geometry", care facilitează


prelevarea prototipurilor fizice în modele 3D CATIA. • Modulul "Engraving / Embossing", care permite proiectarea inscripţiilor în relief pe diversele componente ale produselor.

Unigraphics Fişă tehnică

Nucleu geometric PARASOLID Tehnici de modelare WF, suprafeţe, solid, parametric, Curbe şi suprafeţe B-Spline, NURBSModelarea ansamblurilor UG / Assembley Modelling şi Advanced AssembliesPiese cu pereţi subţiri Da Import-export modele IGES, STEP, VRML, STLModul de desenare Unigraphics DraftingModul CAD - CAM UG /Toolpath, UG / FlowCut, Modul CAD - Robotică NuCotare şi toleranţe Da Compania producătoare Unigraphics Solutions, USAPreţ 17.000 USD

Pachetul Unigraphics este unul dintre cele mai

importante sisteme CAD-CAM-CAE, fiind utilizat de companiile spaţiale americane şi de automobile. Se poate spune că este într-o concurenţă directă cu CATIA, cel puţin pe piaţa industriei aerospaţiale. Modelorul geometric cuprinde tot unsprezece module, prezentate pe scurt în continuare.

1. Modulul "UG/Features Modelling" Permite definirea pieselor cu ajutorul unui set de

trăsături ce include găuri, decupări, adâncituri, bosaje, cilindri, blocuri paralelipipedice, conuri, sfere, racordări, teşituri etc. Acelaşi modul cuprinde şi facilităţi de modelare a obiectelor cu pereţi subţiri (shelling). Trăsăturile sunt definite parametric, atât cele standard, cât şi cele definite de utilizator.

32


33

2. Modulele "UG / Assembley Modelling" şi "UG / AdvancedAssembley" Facilităţile cuprinse în primul modul permit modelarea geometrică după metoda "de sus în jos", pornind de la definirea ansamblurilor şi continuând cu modelarea pieselor componente. Astfel, pot fi descrise relaţiile de montaj între diferitele componente prin precizarea suprafeţelor conjugate (operaţia de "mating"). Modulul "Advanced Assembley" cuprinde facilităţi avansate privind analiza jocurilor, interferenţelor între piese, vizualizări realistice complexe ale ansamblului, cât şi a anumitor zone şi subansamble ale produsului.

3. Modulul "UG / Freeform Modelling" Acest modul încorporează tehnicile de modelare solidă

şi cu suprafeţe, cu facilităţi de sweeping liniar şi curbiliniu, suprafeţe conice, suprafeţe de racordare cu secţiune circulară sau conică, precum şi suprafeţe de conexiune netedă între două corpuri distincte.

De asemenea, este posibilă definirea unei suprafeţe pe baza unei reţele de puncte de control sau plase (mesh) de curbe, precum şi evaluarea modelelor definite cu suprafeţe sau solide (dimensiuni, curbură, arii, volume etc).

4. Modulul "UG / Geometric Tolerances" Acest modul permite specificarea toleranţelor şi

abaterilor, în conformitate cu standardele în vigoare, în mod asociativ cu geometria obiectelor. în acest fel, la introducerea unor modificări, toleranţele sunt actualizate automat, fiind, de asemenea, moştenite în documentaţia 2D realizată pe baza modelelor 3D.

5. Modulul "UG / Drafting" Pachetul Unigraphics este prevăzut cu un modul

distinct pentru realizarea automată a documentaţiei de execuţie a produsului, pe baza modelului geometric solid. Desenele de ansamblu sunt create în mod semiautomat, pe baza modelelor geometrice a ansamblurilor realizate anterior.


6. Modulul "UG /Solid Modelling" Acest modul include facilităţi de modelare solidă cu

tehnici parametrice bazate pe asocierea de restricţii între diversele elemente ale solidului. Este posibilă realizarea de modele solide utilizând tehnici sweep, operaţii logice etc. ProEngineer

Fişă tehnică

ProEngineer este pachetul CAD care a dobândit o enormă popularitate în ultimii 5 ani, în ciuda preţului ridicat, datorită politicii de implementare a noilor tehnologii CAD. Este printre primele softuri care a introdus tehnicile de modelare parametrică şi bazată pe trăsături. Pachetul complet conţine numeroase modele asociate din categoria CAE şi CAD-CAM.

Nucleu geometric Nucleu propriu Tehnici de modelare Modelare parametrică, trăsăturiCurbe şi suprafeţe sintetice DaModelarea ansamblurilor DaPiese cu pereţi subţiri Da, grosime unică, variabilă, Import-export modele IGES, SET, STL, DXF, STEP, Modul de desenare IntegratModul CAD - CAM Pro/NC POST Modul CAD - Robotică NuCotare şi toleranţe DaCompania producătoare Parametric Technology Inc.Preţ 26.000 USD (ProE + alte 13

d l )

Modelorul geometric este conceput pe principiul modelării "de sus în jos" (top-down design) în care se începe de la scheme principiale de funcţionare care sunt dezvoltate până la nivelul de ansamblu şi numai după aceea sunt modelate subansamblele şi piesele componente.

În acest scop, softul include facilităţi complete de modelare parametrică şi bazată pe trăsături, ierarhizare

34


35

riguroasă a acestora cu posibilităţi interactive de modificare, gestionare a ansamblurilor şi subansamblurilor etc.

Softul dispune atât de o bibliotecă extinsă de trăsături, precum şi de posibilitatea de a defini altele noi, în funcţie de necesităţi, printr-o interfaţă grafică cuprinzătoare. De asemenea, se pot introduce restricţii între trăsături sau piese în cadrul unui ansamblu / subansamblu, ceea ce permite concretizarea intenţiei de proiectare care va fi astfel conservată la efectuarea de modificări. Dispune de un sistem de gestionare a ansamblurilor şi pieselor componente, posibilitatea de a defini familii de piese, definire de trăsături în ansamblu, precum şi de un modul de realizare a documentaţiei 2D extrem de fiabil şi prietenos. De asemenea, listele de materiale sunt realizate automat.

Tehnica de lucru se bazează pe modulul de schiţare (sketcher) cu cotare automată, care se transmite la documentaţia 2D, unde se mai fac doar mici ajustări privind modul şi logica cotării, tot cu scopul de a conserva intenţia de proiectare.

Pentru modelarea suprafeţelor, sunt disponibile cele mai sofisticate tipuri de entităţi, cu facilităţi deosebite de manipulare şi editare (conexiune între petice, retezare, extindere, transformarea suprafeţelor etc).

Pachetul CAD-CAM-CAE ProEngineer mai include, de regulă, modulul ProMecanica pentru analiza cu metoda elementului finit şi modulul CAD-CAM Pro / NC POST:

Toate acestea sunt centrate pe modelorul geometric ProEngineer, rezultând în acest fel, un pachet compact cu toate funcţiile integrate.

Euclid Quantum Pachetul Euclid al companiei Matra Datavision este

construit pe baza nucleului grafic CAS.CADE, care este un mediu independent de programare orientată pe obiecte,


dezvoltat de către MATRA, special pentru realizarea aplicaţiilor CAD. CAS.CADE cuprinde un set de peste 2.000 de clase de obiecte şi 20.000 de metode şi facilităţi de dezvoltare ce acoperă diverse aspecte ale modelării geometrice.

Fişă tehnică

Nucleu geometric CAS.CADE (nucleu propriu) Tehnici de modelare Explicit, variaţional, parametric, Curbe şi suprafeţe sintetice Bezier, NURBS Modelarea ansamblurilor Euclid Designer Piese cu pereţi subţiri IntegratImport-export modele IGES, STEP, DXF, VDA, VRMLModul de desenare Euclid Drafter Modul CAD - CAM Euclid MachinistModul CAD - Robotică NuCotare şi toleranţe 2D Compania producătoare Matra Datavision Preţ 10.000 USD

SolidWorks Fişă tehnică

Nucleu geometric CAS. CADE (nucleu propriu) Tehnici de modelare Explicit, variaţional, parametric, Curbe şi suprafeţe sintetice Bezier, NURBSModelarea ansamblurilor DaPiese cu pereţi subţiri IntegratImport-export modele IGES, STEP, DXF, VRML, STLModul de desenare IntegratModul CAD - CAM NuModul CAD-Robotică NuCotare şi toleranţe 3D, integrat Compania producătoare SolidWork Corp. USAPreţ 4.000 USD

36


37

SolidWorks este un pachet CAD ce cuprinde toate facilităţile majore de proiectare ale momentului, îhtr-o arhitectură extrem de simplă, fiabilă şi prietenoasă, Filosofia de utilizare a softului are la bază conceptul de proiectare "de jos în sus”, pornind de la modelarea pieselor bazată pe trăsături, continuând cu modelarea ansamblurilor, cotare funcţională şi toleranţe la modelul 3D, până la realizarea aproape automată a documentaţiei 2D de execuţie, liste de materiale etc, având o interfaţă prietenoasă. Principalele caracteristici ale softului sunt: • Abilitatea de captura, modifica şi comunica intenţia de proiectare cu uşurinţă de-a lungul întregului proces de proiectare. Acest lucru este posibil graţie modului ierarhic de modelare, în care se porneşte de la o schiţă parametrică, se modelează piesa bazată pe trăsături, apoi ansamblul şi cotele. Acest proces de construcţie este înregistrat într-un mod transparent şi accesibil pentru utilizator, dându-i posibilitatea de a interveni oricând pentru schimbarea dimensiunilor, relaţiilor şi geometriei, precum şi de a reordona trăsăturile după dorinţă (proiectul este 100% editabil). • Facilităţi de modelare a ansamblurilor, cu stabilirea de suprafeţe de referinţă pentru montaj, crearea de restricţii între piese, vizualizarea ansamblului în mişcare, cu identificarea interferenţelor. Ansamblele pot fi reorganizate uşor şi intuitiv, pe diverse nivele de subansamblu prin utilizarea modului "Feature Manager Tree". De asemenea, sunt incluse facilităţi de identificare şi definire automată a relaţiilor de asamblare şi a suprafeţelor conjugate într-un ansamblu, precum şi analiza variantelor posibile de asamblare cu modelul "Assembley Configurations". • Pentru proiectarea detaliilor, SolidWorks oferă instrumente specializate care facilitează generarea rapidă a documentaţiei inginereşti pentru lansarea în execuţie a produsului. Documentaţia este într-o corespondenţă continuă cu modelul geometric, astfel încât orice modificare în model se


38

reflectă automat în documentaţia 2D. De asemenea, sunt cuprinse o multitudine de facilităţi privind realizarea desenelor dintre care se amintesc: - generarea automată a desenelor din modelele 3D, inclusiv vederi, secţiuni, cote, toleranţe şi elemente de text; - realizarea independentă a desenelor de execuţie şi de ansamblu, dar menţionând în acelaşi timp o asociativitate completă între acestea; - lucrul cu formate, machete pentru cărţi şi tabel de componenţă. • Pentru modelarea suprafeţelor, SolidWorks oferă facilităţi pentru generarea de forme complexe, prin tehnici sweeping sau metode avansate de ghidare cu ajutorul curbelor şi tangente de control, facilităţi de editare a suprafeţelor (edit, trim, extend, fillet), precum şi repararea suprafeţelor importate la o calitate mai slabă.

MicroStation Fişă tehnică

Nucleu geometric PARASOLID Tehnici de modelare WF, suprafe'e, solid, boolean, trăsăturiCurbe şi suprafeţe B-Spline, NURBSModelarea ansamblurilor DaPiese cu pereţi subţiri DaImport-export modele IGES, STEP, ACIS SAT, VRML, STLModul de desenare IntegratModul CAD - CAM NuModul CAD - Robotică NuCotare şi toleranţe 2D/3D Compania producătoare Bentley Systems Preţ 5.235 USD


39

Softul MicroStation, produs de firma Bentley, are o structură şi facilităţi la un nivel de dezvoltare comparabil cu SolidWorks prezentat anterior, fiind însă mai puţin răspândit. Primele versiuni au fost concepute cu nucleul ACIS, dar versiunile recente au trecut deja la PARASOLID, soluţie ce permite realizarea modelării, a documentaţiei de execuţie, a analizei, simulării şi manufacturării pe baza unui model unic. • Facilităţile principale oferite includ: • Realizarea facilă a schiţelor 2D parametrice sau neparametrice. • Convertirea automată a schiţelor 2D neparametrice în profile parametrice. • Utilizarea de linii, arce de cerc şi elipsă, curbe B-Spline, elicoidale, calculator de curbe specifice (conice, evolvente etc.) pentru crearea profilelor. • Posibilitatea salvării profilelor realizate (parametrice sau neparametrice) în biblioteci proprii pentru utilizarea ulterioară în cadrul modelării. • Operaţii de racordare şi teşire a schiţelor 2D precum şi modificarea dinamică a acestora prin simpla manevrare a punctelor caracteristice. • Modelarea solidă acceptă primitive 3D, operaţii booleene, extrudări, bosaje, teşituri, racordări, tăieri cu profile, solide de rotaţie sau tubulare, toate parametrice. • Racordări cu raze variabile, extragerea şi înlocuirea profilului direct pe modelul solid, realizarea solidelor prin "lipirea" mai multor suprafeţe. • Modelarea suprafeţelor se bazează pe standardul NURBS suportând suprafeţe obţinute prin extrudare, rotaţie, sweeping, suprafeţe elicoidale etc. • Modificarea facilă a suprafeţelor prin manevrarea normalelor acestora. • Structura grafică arborescentă a istoriei realizării modelului şi posibilitatea modificării uşoare a operaţiilor


40

parametrice deja realizate. Posibilitatea reordonării operaţiilor din arborele de "istorie" prin tehnica simplă "Drag and Drop". • Realizarea şi manipularea cu uşurinţă a ansamblurilor mari, modificările componentelor propagându-se automat la ansamblu. • Facilităţi de a creare a planşelor de desen şi a chenarelor, introducerea automată a vederilor în planşă şi generarea automată a secţiunilor. • Cotare asociativă a modelelor parametrice (suportând standardele ANSI, ISO, DIN şi JIS) într-o multitudine de stiluri personalizabile. • Permite adăugarea de note, adnotări, simboluri mecanice specifice (suduri, rugozităţi, abateri de formă şi poziţie etc). • Afişarea, translaţia, rotirea dinamică a modelelor randate. • Tehnici avansate de vizualizare, animaţie, mapare de texturi, umbre, surse multiple de lumină, transparenţe, reflexii etc.

Creaţie stilistică asistată de calculator - Softul ALIAS / Wavefront

În epoca modernă, designul stilistic a devenit o componentă nelipsită în cicIul de dezvoltare al produsului, fiind realizat de arhitecţi şi designeri. Aceştia sunt ceI ce fac primele desene privind aspectele estetice, ergonomice şi funcţionale ale unui produs De cele mai multe ori, desenele stilistice sunt realizate manual, utilizând tehnicile tradiţionale de grafică stilistică. O problemă aparte în această etapă o constituie convertirea acestor desene şi concepte în modele CAD, care să poată fi apoi dezvoltate. analizate, optimizate şi realizate fizic, în mod asistat de calculator. Cel mai performant soft de proiectare stilistică existent pe piaţă este ALIAS Wavefront al companiei Studio Tools.

capitolul 1

Documents