Computing Aided Design

Goed en nauwkeurig technisch tekenen is een vak apart. Op de technische scholen wordt hieraan veel aandacht besteed.
De digitale tekenplank is een personal computer met programmatuur zoals AutoCad, Inventor, Solidworks etc.
AutoCad is het beste pakket om 2D tekeningen te maken. Voor 3D tekeningen zijn Inventor, Solidworks en SolidEdge de populaire pakketten.

Hoe compleet moet een tekening zijn? Hoe compleet moet de vastgelegde informatie zijn?
Hoe goed een tekening gemaakt is, toch kan deze door zijn 2D karakter slechts een deel van de totale informatie bevatten.
Geometrische informatie is meestal eenduidig en compleet, additionele info vaak niet. Denk aan fabricagewijze, kostprijs etc.
Veel additionele informatie moet dan middels rapporten, verslagen etc. danwel via mondeling contact worden overgedragen.

2D Tekenen is nog steeds het tekenen van 3 aanzichten (bovenaanzicht, vooraanzicht en zijaanzicht) in een plat vlak. Er bestaat geen directe relatie tussen de aanzichten.
Kunnen we met een 2D model de geometrie in voldoende mate eenduidig vastleggen dan is er geen reden om een dure 3D modelleerpakket aan te schaffen.
Het wordt anders bij complexere produkten.

In wezen zijn er 3 manieren om de geometrie van een produkt met behulp van een computer in 3 dimensies vast te leggen:
- wireframe modelling, werken met de hoekpunten en lijnen (die de hoekpunten met elkaar verbinden) van een produkt.

 

- surface modelling, werken met de "huid " van het produkt

 

- solid modelling, werken met een massief produkt.

 

Het laatste principe levert de meest complete informatie.

Nu het bewaren (opslag) van al deze informatie in een database. Hoe gaat dat?
Niet de visuele opslag is van belang maar de wijze hoe het produkt wordt opgeslagen. De opslagwijze is bepalend voor wat er verder nog meer met de informatie kan worden gedaan.
Zo kan bij de opslag van 3D onderscheid gemaakt worden tussen de geometrie en topology van het produkt. Het wordt beschouwd als een verzameling punten, lijnen en vlakken.
Bij een massief model is ook nog de richting van belang waarbij de contour van de gebruikte vlakken doorlopen wordt.
Ook is er een andere manier, n.l. door het produkt opgebouwd te denken uit een combinatie van primitieven (bol, cilinder, kubus, kegel). De historie van de opbouw van de gebruikte primitieven wordt dan vastgelegd in de database.

Geometrische info is dus altijd vast te leggen, additionele info niet terwijl deze ook noodzakelijk is voor een succesvol ontwerp.
Een freesbank of een draaibank kan niet veel met alleen geometrische informatie. Voor het juist aansturen van deze machines is info nodig over de gewenste nauwkeurigheid, de werkvolgorde, het soort gereedschap etc.
Zo is ook info nodig als het produkt ook nog een warmtebehandeling of een oppervlaktebehandeling moet ondergaan.
De afdelingen, inkoop, verkoop, marketing willen bijvoorbeeld meer weten over prijzen, kleur etc.

Een manier om produktinfo vast te leggen is m.b.v. zogenaamde ' features '.

vorm feature : b.v. gaten boren, schroefdraad tappen
patroon feature : gaten op een steekcirkel, of in een rechthoekig patroon
verbinding feature : b.v. geometrische constraints, toleranties
eigenschappen feature : b.v. warmtebehandeling, oppervlaktebehandeling
toepassingen feature : b.v. volgorde van assembleren

Als bovenstaande features goed gedefiniëerd kunnen worden moet het mogelijk zijn om het ontwerpproces en de werkvoorbereiding veel meer geïntegreerd te krijgen.

Wat doen we met al die vastgelegde informatie?
Voorbeelden:
- presentatie, bijvoorbeeld een technische tekening of een exploded view.
- analyse en simulatie, sterkte-technische analyse, toekomstige fabricage simuleren
- om machines aan te sturen of om bepaalde eigenschappen van een model( rapid prototyping en stereolithografie ) uit te testen. 
 
Vastgelegde informatie foutloos doorgeven aan anderen stuit hier en daar nog op problemen daar het nog onbreekt aan
een niet juiste algemene standaard voor de data overdracht.
Een werkgroep van de Beheergroep COINS en de Projectgroep NLCS onderzocht hoe informatie in 2D CAD en 3D-modellen het beste kan worden uitgewisseld, zolang de open standaarden nog geen feit zijn. Zie rapport.

 

Mogelijkheden met een 3D-pakket :

- complexe vormen construeren
- snel kunnen wijzigen
- snel een 2D tekening genereren
- uitvoeren van sterkteberekeningen m.b.v. F.E.M.
- uitwisselen van data

Een overstap van 2D naar 3D vergt in het begin de nodige tijd. Men modelleert i.p.v. construeren. De denkwijze is anders. Bij modelleren gaat men uit van een hoofd basisvorm waaraan men iets toevoegt of weghaalt. De verkregen model is dan de basis voor het automatisch maken van een 3-aanzichten tekening of een isometrische tekening. Bij het modelleren kan men surface modelleren of solid modelleren. Met solid modelleren gaat men uit van een gedefiniëerde vorm om de model op te bouwen en het model is altijd parametrisch. Bij surfacing modelling kan men alle mogelijke vormen creëren doch deze zijn nog niet parametrisch te definiëren.

Bij de overstap van 2D naar 3D is een goede begeleiding en ondersteuning belangrijk. Denk aan cursussen, zelftraining en begeleiding achteraf.
Doorgaans duurt het modelleren even lang als het maken van een 2D tekening met aanzichten. De voordelen van een 3D pakket komen pas in de fase na het modelleren.
Bovendien biedt het parametrisch bematen veel voordelen. Door enkele maten te wijzigen verandert dienovereenkomstig het model terwijl de samenhang tussen de onderdelen blijft behouden. In feite is parametrisch bematen niets anders dan dat je de samenhang tussen maten vastlegt.
Een ander belangrijk aspect van een 3D pakket is dat je met 1 commando meteen een overzicht hebt van alle gegevens, zoals massa, volume en alle bijbehorende geometrische kenmerken. Verandert het model dan veranderen deze gegegevens dienovereenkomstig. Een ander sterk punt is dat je makkelijk assemblies kan maken en een interference check kan doen.
Al last but not least is dat je met een 3D pakket het onwerp van te voren kan laten doorrekenen zodat je tot een gunstig gemetrisch model kan komen. Dus geen verspilling van materiaal etc.
Een 3D pakket kan ook waarde hebben voor de hele organisatie in een bedrijf, denk aan marketing, logistiek.

Keuzecriteria voor een 3D-pakket :

Basis functionalieit:
1. De gebruikersinterface
2. Tekengemak
3. Snelheid van tekenen
4. Gegevensbeheer
5. Gegevensuitwisseling
6. 3D omzetten naar 2D

3D functies:
1. Maken van 2D tekeningen
2. 3D Modelleertools
3. Mogelijkheid tot wijzigen
4. Maken van een samenstelling
5. Exploded view maken
6. Gebruik van features/objecten
7. Surface functionaliteit
8. CAM ondersteuning/kop.

Algemene kenmerken:
1. Kostprijs
2. Gebruiksaanwijzing
3. Service na verkoop
4. Installeren
5. Aanbrengen wijzigingen in configuratie
6. Inwerktijd
7. Openheid om te koppelen

 

Een voorbeeld van een 3d onderdeel.

In de modelbrowser is duidelijk te zien hoe dit onderdeel tot stand is gekomen. De basis is sketch 1, hier geselecteerd.