REKA BENTUK BERBANTU KOMPUTER (CAD) DAN PEMBUATAN BERBANTU KOMPUTER (CAM)

Reka bentuk berbantukan komputer (CAD) melibatkan pembuatan model komputer yang ditentukan oleh parameter geometri. Model-model ini biasanya muncul pada monitor komputer sebagai representasi tiga dimensi dari suatu bahagian atau sistem komponen, yang dapat diubah dengan mudah dengan mengubah parameter yang relevan. Sistem CAD membolehkan para pereka untuk melihat objek di bawah pelbagai perwakilan dan menguji objek-objek ini dengan mensimulasikan keadaan dunia nyata.

Pembuatan berbantukan komputer (CAM) menggunakan data reka bentuk geometri untuk mengawal mesin automatik. Sistem CAM dikaitkan dengan sistem kawalan berangka komputer (CNC) atau sistem kawalan numerik langsung (DNC). Sistem ini berbeza dengan bentuk kawalan numerik (NC) yang lebih lama kerana data geometri dikodkan secara mekanikal. Oleh kerana kedua-dua CAD dan CAM menggunakan kaedah berasaskan komputer untuk mengekod data geometri, adalah mungkin proses reka bentuk dan pembuatannya sangat terintegrasi. Sistem reka bentuk dan pembuatan berbantukan komputer biasanya disebut sebagai CAD / CAM.

ASAL CAD / CAM

CAD berasal dari tiga sumber yang berasingan, yang juga berfungsi untuk menonjolkan operasi asas yang disediakan oleh sistem CAD. Sumber pertama dari CAD dihasilkan dari percubaan untuk mengotomatisasi proses penggubalan. Perkembangan ini dipelopori oleh General Motors Research Laboratories pada awal 1960-an. Salah satu kelebihan penting dalam pemodelan komputer daripada kaedah penyusunan tradisional adalah yang pertama dapat dengan cepat diperbetulkan atau dimanipulasi dengan mengubah parameter model. Sumber kedua CAD adalah dalam pengujian reka bentuk melalui simulasi. Penggunaan pemodelan komputer untuk menguji produk dipelopori oleh industri berteknologi tinggi seperti aeroangkasa dan semikonduktor. Sumber ketiga pengembangan CAD dihasilkan dari usaha untuk memfasilitasi aliran dari proses reka bentuk ke proses pembuatan menggunakan teknologi numerical control (NC), yang menikmati penggunaan yang meluas dalam banyak aplikasi pada pertengahan tahun 1960-an. Sumber inilah yang menyebabkan hubungan antara CAD dan CAM. Salah satu trend terpenting dalam teknologi CAD / CAM adalah integrasi yang lebih ketat antara peringkat reka bentuk dan pembuatan proses pengeluaran berasaskan CAD / CAM.

Perkembangan CAD dan CAM dan terutama hubungan antara dua mengatasi kekurangan tradisional NC dalam perbelanjaan, kemudahan penggunaan, dan kepantasan dengan memungkinkan reka bentuk dan pembuatan bahagian dilakukan dengan menggunakan sistem pengekodan data geometri yang sama. Inovasi ini sangat memendekkan jangka masa antara reka bentuk dan pembuatan dan memperluas skop proses pengeluaran di mana mesin automatik dapat digunakan secara ekonomi. Sama pentingnya, CAD / CAM memberi perancang lebih banyak kawalan langsung ke atas proses pengeluaran, mewujudkan kemungkinan proses reka bentuk dan pembuatan yang terintegrasi sepenuhnya.

Pertumbuhan pesat dalam penggunaan teknologi CAD / CAM setelah awal tahun 1970-an dimungkinkan oleh pengembangan cip silikon yang dihasilkan secara besar-besaran dan mikropemproses, menghasilkan komputer yang lebih mudah terjangkau. Ketika harga komputer terus menurun dan daya pemprosesan mereka meningkat, penggunaan CAD / CAM diperluas dari perusahaan besar menggunakan teknik produksi besar-besaran ke firma dari semua ukuran. Skop operasi yang digunakan CAD / CAM juga diperluas. Sebagai tambahan kepada pembentukan bahagian oleh proses alat mesin tradisional seperti stamping, penggerudian, pengilangan, dan pengisaran, CAD / CAM telah digunakan oleh firma yang terlibat dalam menghasilkan elektronik pengguna, komponen elektronik, plastik cetakan, dan sejumlah produk lain . Komputer juga digunakan untuk mengawal sejumlah proses pembuatan (seperti pemprosesan kimia) yang tidak didefinisikan dengan ketat sebagai CAM kerana data kawalan tidak berdasarkan parameter geometri.

Dengan menggunakan CAD, adalah mungkin untuk mensimulasikan dalam tiga dimensi pergerakan bahagian melalui proses pengeluaran. Proses ini dapat mensimulasikan kadar suapan, sudut dan kelajuan alat mesin, kedudukan pengapit penahan bahagian, serta jarak dan batasan lain yang membatasi operasi mesin. Perkembangan berterusan simulasi pelbagai proses pembuatan adalah salah satu kaedah utama di mana sistem CAD dan CAM menjadi semakin bersepadu. Sistem CAD / CAM juga memudahkan komunikasi di antara mereka yang terlibat dalam reka bentuk, pembuatan, dan proses lain. Ini sangat penting apabila satu syarikat mengikat kontrak yang lain untuk merancang atau menghasilkan komponen.

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

Pemodelan dengan sistem CAD menawarkan sejumlah kelebihan berbanding kaedah penggubalan tradisional yang menggunakan pembaris, kotak, dan kompas. Contohnya, reka bentuk boleh diubah tanpa memadam dan menggambar semula. Sistem CAD juga menawarkan ciri 'zoom' yang serupa dengan lensa kamera, di mana seorang pereka dapat memperbesar elemen tertentu dari model untuk memudahkan pemeriksaan. Model komputer biasanya tiga dimensi dan dapat diputar pada sumbu mana pun, sama seperti yang dapat memutar model tiga dimensi yang sebenarnya di tangan seseorang, yang memungkinkan pereka untuk mendapatkan rasa objek yang lebih lengkap. Sistem CAD juga memperuntukkan model pemotongan gambar, di mana bentuk dalaman bahagian dinyatakan, dan untuk menggambarkan hubungan ruang antara sistem bahagian.

Untuk memahami CAD juga berguna untuk memahami apa yang tidak dapat dilakukan oleh CAD. Sistem CAD tidak mempunyai cara untuk memahami konsep dunia nyata, seperti sifat objek yang sedang dirancang atau fungsi yang akan dilayan oleh objek. Sistem CAD berfungsi mengikut kemampuan mereka untuk mengkodifikasi konsep geometri. Oleh itu, proses reka bentuk menggunakan CAD melibatkan pemindahan idea pereka ke dalam model geometri formal. Usaha untuk mengembangkan 'kecerdasan buatan' berasaskan komputer (AI) belum berjaya menembusi di luar mekanikal - diwakili oleh pemodelan geometri (berdasarkan peraturan).

Batasan lain untuk CAD ditangani oleh penyelidikan dan pengembangan dalam bidang sistem pakar. Bidang ini berasal dari penyelidikan yang dilakukan di AI. Salah satu contoh sistem pakar melibatkan memasukkan maklumat mengenai sifat bahan - berat, kekuatan tegangan, fleksibiliti, dan sebagainya - ke dalam perisian CAD. Dengan memasukkan ini dan maklumat lain, sistem CAD kemudian dapat 'mengetahui' apa yang diketahui oleh jurutera pakar ketika jurutera itu membuat reka bentuk. Sistem ini kemudian dapat meniru corak pemikiran jurutera dan sebenarnya 'membuat' lebih banyak reka bentuk. Sistem pakar mungkin melibatkan pelaksanaan prinsip yang lebih abstrak, seperti sifat gravitasi dan geseran, atau fungsi dan hubungan bahagian yang sering digunakan, seperti tuas atau mur dan baut. Sistem pakar juga dapat mengubah cara data disimpan dan diambil dalam sistem CAD / CAM, menggantikan sistem hierarki dengan sistem yang menawarkan fleksibilitas yang lebih besar. Konsep futuristik seperti itu, bagaimanapun, sangat bergantung pada kemampuan kita untuk menganalisis proses keputusan manusia dan menerjemahkannya menjadi setara mekanikal jika mungkin.

Salah satu bidang utama pengembangan teknologi CAD adalah simulasi prestasi. Antara jenis simulasi yang paling biasa adalah menguji tindak balas terhadap tekanan dan memodelkan proses di mana bahagian mungkin dihasilkan atau hubungan dinamik di antara sistem bahagian. Dalam ujian tekanan, permukaan model ditunjukkan oleh grid atau mesh, yang memutarbelitkan kerana bahagian tersebut berada di bawah tekanan fizikal atau termal yang disimulasikan. Ujian dinamik berfungsi sebagai pelengkap atau pengganti untuk membina prototaip yang berfungsi. Kemudahan dengan spesifikasi suatu bahagian dapat diubah memudahkan pengembangan efisiensi dinamis yang optimal, baik yang berkaitan dengan fungsi sistem komponen dan pembuatan bagian tertentu. Simulasi juga digunakan dalam automasi reka bentuk elektronik, di mana aliran arus yang disimulasikan melalui litar memungkinkan pengujian cepat dari pelbagai konfigurasi komponen.

Proses reka bentuk dan pembuatan, dari segi tertentu, dapat dipisahkan secara konseptual. Namun proses reka bentuk mesti dilakukan dengan pemahaman tentang sifat proses pengeluaran. Sebagai contoh, perlu bagi seorang pereka untuk mengetahui sifat-sifat bahan yang mungkin dibina bahagiannya, pelbagai teknik yang boleh dibentuk bahagian tersebut, dan skala pengeluaran yang dapat dilaksanakan secara ekonomi. Pertindihan konseptual antara reka bentuk dan pembuatan menunjukkan potensi faedah CAD dan CAM dan alasan mereka umumnya dianggap bersama sebagai sistem.

Perkembangan teknikal baru-baru ini secara asasnya mempengaruhi penggunaan sistem CAD / CAM. Sebagai contoh, kekuatan pemprosesan komputer peribadi yang semakin meningkat telah memberi mereka daya maju sebagai kenderaan untuk aplikasi CAD / CAM. Satu lagi trend penting adalah menuju pembentukan standard CAD-CAM tunggal, supaya pakej data yang berlainan dapat ditukar tanpa kelewatan pembuatan dan penghantaran, semakan reka bentuk yang tidak perlu, dan masalah lain yang terus menunda beberapa inisiatif CAD-CAM. Akhirnya, perisian CAD-CAM terus berkembang di alam seperti representasi visual dan integrasi pemodelan dan aplikasi pengujian.

KES UNTUK CAS DAN CAS / CAM

Pembangunan selari secara konseptual dan fungsional ke CAD / CAM adalah CAS atau CASE, kejuruteraan perisian berbantukan komputer. Seperti yang didefinisikan oleh SearchSMB.com dalam artikelnya mengenai 'CASE', '' CASE '¦ adalah penggunaan kaedah berbantukan komputer untuk mengatur dan mengawal pengembangan perisian, terutama pada proyek besar dan kompleks yang melibatkan banyak komponen dan orang perisian.' CASE bermula pada tahun 1970-an ketika syarikat komputer mula menerapkan konsep dari pengalaman CAD / CAM untuk memperkenalkan lebih banyak disiplin ke dalam proses pengembangan perisian.

Singkatan lain yang diilhami oleh kehadiran CAD / CAM di mana-mana sektor pembuatan adalah CAS / CAM. Frasa ini bermaksud perisian Pemasaran Berbantukan Komputer / Pemasaran Berbantukan Komputer. Dalam kes CASE dan juga CAS / CAM, inti dari teknologi tersebut adalah penyatuan aliran kerja dan penerapan peraturan yang terbukti pada proses yang berulang.

BIBLIOGRAFI

Ames, Benjamin B. 'Bagaimana CAD Menjadikannya Ringkas.' Berita Reka Bentuk . 19 Jun 2000.

'Perisian CAD Berfungsi dengan Simbol dari CADDetails.com.' Rangkaian Berita Produk . 11 Januari 2006.

'KES.' CariSMB.com. Boleh didapati dari http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Diakses pada 27 Januari 2006.

Christman, Alan. 'Trend Teknologi dalam Perisian CAM.' Kedai Mesin Moden . Disember 2005.

Leondes, Cornelius, ed. 'Reka Bentuk Berbantu Komputer, Kejuruteraan, dan Pembuatan.' Jilid 5 daripada Reka Bentuk Sistem Pembuatan . CRC Press, 2001.