Thiết kế CAD (tin học)

Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính, gọi tắt là CAD, là một công cụ phổ biến được sử dụng trong các thiết bị máy tính giúp ích cho các kỹ sư, kiến trúc sư và các nhà thiết kế. Các sản phẩm từ hệ thống này bao gồm vectơ 2D và các mô hình bề mặt, hình khối 3D.

Các lĩnh vực ứng dụng

• Thiết kế công trình, sản phẩm
• Sản xuất máy móc
  • Phương tiện giao thông
  • Không gian
  • Tiêu dùng
  • Máy móc
  • Đóng tàu
• Dự án sản xuất

Kỹ thuật cơ khí

CAD được áp dụng trong nhiều hình thức khác nhau tại các công ty sản xuất. Đơn giản nhất là mô hình 2D, nhưng trong 20 năm gần đây, mô hình 3D đã trở nên phổ biến. Các thiết bị có thể được tạo bằng cách tạo bề mặt hoặc hình khối, hoặc kết hợp cả hai. Các bộ phận riêng lẻ được lắp ráp thành sản phẩm hoàn chỉnh. Mô hình lắp ráp giúp định vị các bộ phận khớp nhau đến giai đoạn cuối cùng. Kiểm tra các tính chất có thể được thực hiện trên mô hình để đảm bảo độ bền. Những năm gần đây, kỹ thuật và phương pháp phát triển từ A đến Z trong thiết kế với CAD đã được hoàn thiện. Bắt đầu từ việc tạo hình sản phẩm, chia nhỏ thành các chi tiết liên quan chặt chẽ đến hệ thống tiếp theo. Thiết kế chi tiết các bộ phận chuyên biệt được hoàn thành trước khi lắp ráp cuối cùng.

Kỹ thuật điện và điện tử

Thiết kế điện tử tự động (electronic design automation - EDA) bao gồm thiết kế PCB, thiết kế mạch điện tử và quản lý kết nối các bộ phận.

Phần mềm ứng dụng

Ngành công nghiệp này luôn thay đổi với nhiều sản phẩm nổi tiếng và các công ty chủ chốt hợp tác với nhau. Có nhiều phần mềm CAD trên thị trường. Đặc biệt, các sản phẩm đến từ 4 tập đoàn lớn là PLM Corporation, Autodesk, Dassault Systemes, PTC và UGS Corp. Tuy nhiên, cũng có nhiều phần mềm CAD phù hợp cho người dùng nhỏ lẻ.

Các sản phẩm có thể chia làm ba loại: hệ thống họa hình 2D như AutoCad, Microstation; tạo mô hình khối 3D trung gian như SolidWorks, SolidEdge; và hệ thống phối hợp cho sản phẩm 3D hoàn chỉnh như Catia, NX (unigraphics). Tuy nhiên, không có định nghĩa rõ ràng về sự phân loại này vì một số sản phẩm 2D có thể làm mô hình 3D và các phần mềm trung gian ngày càng tăng chức năng bề mặt, trong khi các sản phẩm nhóm cuối cùng ngày càng thân thiện với hệ điều hành Windows.

Lịch sử phát triển

Các nhà thiết kế đã sử dụng máy tính cho việc tính toán từ lâu. Các bước phát triển đầu tiên bắt đầu vào năm 1960 trong ngành công nghiệp máy bay và ô tô, trong lĩnh vực thiết kế cấu trúc bề mặt 3D và chương trình NC. Các chương trình này ban đầu hoạt động độc lập và không phổ biến ra cộng đồng cho đến sau này. Một số thành quả về các đường cong được phát triển vào thập niên 1940 bởi Isaac Jacob Schoenberg, Apalatequui (hãng máy bay Douglas) và Roy Liming (hãng máy bay North American). Tuy nhiên, những thành tựu quan trọng nhất về các đường cong và tạo hình bề mặt được tạo ra bởi Pierre Bézier, Paul de Casteljiau, S.A. Coons, James Ferguson, Carl de Boor, Birkhoff và Garabedian vào thập niên 1960 và W. Gordon và R Riesenfeld vào thập niên 1970.

Nhiều tranh luận cho rằng bước ngoặt đến từ hệ thống SKETCHPAD được phát triển tại MIT năm 1963 bởi Ivan Sutherland (sau này thành lập công ty công nghệ đồ họa với Dr. Davis Evans). Tính ưu việt của SKETCHPAD là cho phép người dùng tương tác với máy tính: các thiết kế trên máy tính được tạo ra bằng cách vẽ trực tiếp trên màn hình CRT với bút ánh sáng (light pen). Đây là nền tảng cho các chương trình CAD hiện đại, cho phép tạo mô hình sản phẩm.

Công nghệ phần mềm

Các sản phẩm CAD đầu tiên được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Fortran, nhưng với sự phát triển của lập trình hướng đối tượng vào thập niên 1990 đã tạo nên sự thay đổi nhanh chóng. Các chương trình mô hình hóa và hệ thống bề mặt được xây dựng dựa trên C, với các module APIs. Một hệ thống CAD có thể được xem như được xây dựng từ tương tác GUI với một máy liên kết và máy cân bằng hình học điều khiển BREP, CSG và NURBS qua các bộ phận tạo hình cho CAD.

• CAM
• CNC
• Thiết kế kỹ thuật

Liên kết bên ngoài

• CAD & CAM Lưu trữ ngày 23-03-2007 tại Wayback Machine