Utilizzi reali di software CAD e scansione 3D

29 lug 2022
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RIEPILOGO

Se ti stai chiedendo se potresti aver bisogno di un sistema CAD per le esigenze di progettazione o di ingegneria della tua azienda o dei tuoi clienti, continua a leggere. Ciò che può sembrare un investimento considerevole in mezzo a un numero imbarazzante di scelte può rivelarsi una delle tue più importanti decisioni, facendoti risparmiare un volume di tempo, energia e spese incalcolabile. Questo articolo ti offrirà una panoramica dei sistemi CAD odierni, quali tipi di sfide aiutano a risolvere, nonché di come la scansione 3D migliora potentemente i flussi di lavoro CAD per l'ispezione, il reverse engineering e molto altro.

TIPI DI SOFTWARE CAD
Modellazione parametrica, modellazione diretta
APPLICAZIONI DEL SOFTWARE CAD
Disegni tecnici, planimetrie, schemi, piante di edifici e altro ancora
SCANSIONE 3D E SOLUZIONI SCAN-TO-CAD
Ispezione, reverse engineering, prototipazione rapida, ecc.

Introduzione

Oggigiorno ci sembra strano che, prima che il software CAD fosse disponibile in commercio, quasi tutto il lavoro di progettazione veniva fatto a mano, disegnando manualmente le dimensioni e le proprietà su carta. Il software CAD ha rivoluzionato tutto questo. Ma questo non significa che un certo pacchetto risolverà le esigenze di ogni designer, ingegnere e architetto. Il modo migliore per capire esattamente quali sono le esigenze di progettazione assistita dal computer è quello di dare prima un'occhiata a quali opzioni sono disponibili oggi, perché potrebbe essere necessario una specifica soluzione piuttosto che un'altra. In più, la scansione 3D è un'aggiunta che può migliorare sensibilmente i risultati CAD e ripagare da sola il proprio costo nei mesi e negli anni a venire.

Perché utilizzare il software CAD? Chi utilizza il software CAD?

Non si può sottolineare abbastanza quanto il processo di progettazione e ingegnerizzazione sia più facile quando si utilizza il software CAD. Dalle prime fasi di ideazione e progettazione, fino alle analisi di componenti e assiemi, per non parlare dell'effettiva produzione e confezionamento dei prodotti risultanti.

Essere in grado di apportare modifiche alle dimensioni o alle forme, grandi o piccole che siano, e poi guardare come tali modifiche si propagano attraverso l'intero design in un batter d'occhio, è di inestimabile beneficio per il flusso di lavoro del design moderno di oggi. Non c'è modo di fare lo stesso con carta e matita in 2D.

Precisione perfetta al submillimetro

Le soluzioni di progettazione computerizzata odierne ti danno il potere di creare modelli che rappresentano con precisione le loro controparti del mondo reale, entro la tolleranza di pochi micron. A differenza delle bozze fatte a mano e dai disegni 2D, con il software CAD non perderai mai tempo a ridisegnare da zero o a creare nuovi layout da angolazioni specifiche.

Quando si lavora in 3D, non si hanno mai le mani legate da un layout a sei punti di vista. Puoi scegliere tra centinaia di possibili angoli a qualsiasi livello di ingrandimento desideri.

Molto probabilmente, qualsiasi cosa tu stia progettando non sarà l'unico prodotto che creerai. Ed è qui che il software di progettazione assistita da computer brilla ancora di più, dandoti il potere di costruire facilmente modelli e librerie di componenti che utilizzerai più e più volte. Questi possono anche includere parti e accessori personalizzati, come componenti elettronici o elementi di fissaggio progettati internamente o componenti pronti all'uso.

Tutti questi possono essere importati nei tuoi progetti semplicemente trascinandoli con il mouse, se necessario. Ciò renderà i tuoi futuri flussi di lavoro di progettazione molto più semplici e veloci, riducendo drasticamente il tempo e lo sforzo necessario per dare vita ai tuoi piani.

Sfruttare al massimo i modelli CAD

Una volta creati i modelli CAD, esiste una vasta gamma di possibilità di utilizzo, ben oltre la semplice produzione. Ad esempio, supponi di voler creare rapidamente una gamma di nuovi prototipi con vari tipi di modifiche, magari anche versioni in scala dell'originale, con l'aggiunta di nuovi componenti e funzionalità.

Partendo dal tuo modello CAD esistente, non solo avrai una solida base per il tuo lavoro, ma eliminerai giorni se non intere settimane dal tuo flusso di lavoro di prototipazione.

FEA, CFD e oltre

Un'altra potenziale procedura è una simulazione, come dei test FEA (analisi degli elementi finiti) o CFD (fluidodinamica computazionale). Prendendo il tuo modello CAD e portandolo in uno di questi sistemi, puoi eseguire test di analisi delle sollecitazioni e della fatica essenziali, per analizzare e migliorare componenti aerospaziali o automobilistici, per esempio.

L'importazione di un modello CAD in un sistema CFD consente di eseguire test aerodinamici/idrodinamici, una fase critica del processo di progettazione in molti campi: sport motoristici, aviazione, industria marittima e molto altro.

Efficace design di imballaggi

Il vostro modello CAD testato e pronto per la produzione, può essere utilizzato anche per la creazione di confezioni e imballaggi personalizzati. Avere un modello CAD del tuo prodotto ben dimensionato rende più facile la realizzazione di imballaggi interni che ammortizzano e proteggono il prodotto, in particolare gli articoli fragili e sensibili agli urti, con cartone ondulato, schiuma e microschiuma come possibili supporti.

Non solo a scopo protettivo, questi accurati imballaggi CAD consentono di ottimizzare lo spazio e ridurre il peso totale di una spedizione, fattori significativi quando si tratta di produrre e spedire centinaia se non migliaia esemplari di un dato prodotto.

Ispezioni impeccabili in pochi minuti

Uno dei più potenti usi odierni del CAD è l'ispezione di qualità. In particolare se combinato con la scansione 3D, il software di progettazione assistita da computer può essere uno strumento immensamente utile per le fasi più cruciali del continuum QA/QI, sulla linea di assemblaggio, presso la banchina di carico, al momento della consegna o sul campo.

Il funzionamento è semplice: utilizzando uno scanner 3D per misurare l'oggetto o il componente, è possibile confrontare la scansione con il modello CAD originale per identificare eventuali deviazioni al di fuori dell'intervallo accettabile.

Sebbene sia completamente possibile misurare manualmente parti di componenti e utilizzarle per fare dei confronti, a meno che non si lavori con forme geometricamente basilari, ci sono sicuramente delle lacune nelle misurazioni. Diciamo, per esempio, che quello che stai misurando è composto da forme curve, superfici incassate, bordi sottili, per non parlare di materiali morbidi e facilmente deformabili.

CAD + scansione 3D = copertura massima dell'ispezione, tempo minimo

Piuttosto che misurare punti selezionati dell'oggetto, con la scansione 3D acquisirai milioni di punti al secondo, senza mai dover entrare in contatto con esso. Ciò è tanto più importante se una parte è difettosa ed è necessario sottoporla a test sui materiali o a qualche altro tipo di simulazione di analisi dei guasti.

Senza dubbio, vorrai che ogni superficie venga catturata fino al submillimetro. E per questo motivo che la scansione 3D è il tuo biglietto per il successo, impiegando una frazione del tempo che la migliore misurazione manuale potrebbe mai darti. Inoltre, le più recenti soluzioni di scansione 3D sono completamente portatili, con modelli di tutti i tipi, anche senza cavi o senza il bisogno di un computer collegato.

Se il tuo flusso di lavoro dipende dalla velocità e dalla facilità d'uso, una soluzione da scansione a CAD potrebbe essere ciò che stai cercando. Approfondiremo questi aspetti in una sezione successiva. Per ora, possiamo dire che con un tale sistema, in pochi minuti, è possibile scansionare anche gli oggetti più complessi e poi confrontarli meticolosamente con i loro modelli CAD. Per non parlare di tutte le possibilità di reverse engineering offerte dalle soluzioni Scan-to-CAD.

Utilizzi reali del CAD

Come accennato in precedenza, prima di utilizzare il software CAD, gli ingegneri di tutto il mondo dipendevano da carta e penna per il loro lavoro di progettazione. Ciò significava che ogni singola linea, curva o altra forma era accuratamente abbozzata utilizzando righelli, goniometri e altri strumenti da disegno.

Quando si affrontavano dei calcoli, che si trattasse di pressione all'interno dei tubi, tensione elettrica attraverso i fili o forze aerodinamiche attraverso una sezione dell'ala, tutto veniva fatto manualmente. E questo significava il rischio dell'errore umano.

Perché il digitale sorpassa la carta

Inoltre, questi disegni tecnici erano suscettibili a danni e usura, per non parlare del fatto che erano ingombranti da immagazzinare e trasportare. Il software CAD ha rivoluzionato tutto questo. Ora i disegni dei progetti non sono più limitati a un pezzo di carta fisico, e anche alle due dimensioni, e possono essere visualizzati e modificati dai colleghi che lavorano al tuo fianco o dall'altra parte del pianeta.

Sotto quasi tutti gli aspetti, i modelli CAD digitali sono superiori, il che è vero soprattutto quando è necessario archiviarli in modo sicuro per un uso futuro, ad esempio nel caso in cui il progetto CAD fisico o l'oggetto stesso non esistano più. Con un accurato modello CAD a portata di mano praticamente qualsiasi componente singolo o in gruppo può essere riportato in vita.

Un breve elenco di applicazioni software CAD

Disegni tecnici

Quando un ingegnere crea un disegno tecnico è per garantire che le specifiche esatte di una parte, componente o macchina siano stabilite, per la fabbricazione e lo sviluppo dell'oggetto in questione. Possono essere parti aerospaziali, dispositivi medici, componenti della macchina, ecc.

Planimetrie di edifici

Nel settore delle costruzioni, questi sono comunemente indicati come "progetti", che specificano come un edificio dovrebbe essere progettato, quali materiali devono essere inclusi e dove devono essere le caratteristiche specifiche come scale, finestre, lavandini e porte. Oggi questo lavoro può essere fatto rapidamente e facilmente utilizzando il software CAD.

Schemi elettrici

I migliori pacchetti di progettazione assistita da computer oggi offrono set di strumenti per la creazione di schemi elettrici, tra cui la progettazione di schede di circuito. Ciò che prima richiedeva giorni di lavoro manuale ora può essere implementato in poche ore, dopodiché i modelli possono essere riutilizzati secondo necessità e condivisi con colleghi in tutto il mondo.

Diagrammi HVAC

La progettazione di un sistema completo di riscaldamento e ventilazione di una casa o di un altro edificio è una caratteristica popolare offerta da diversi famosi sistemi CAD. Questi vengono forniti con più modelli e set di strumenti standard per calcolare i requisiti specifici di un progetto in base a fattori quali spazio, clima esterno, isolamento e tipo di stanza.

Planimetrie

Grazie al CAD si può accuratamente progettare e calcolare non solo un singolo edificio, ma un intero complesso residenziale o commerciale. Questo è molto più di un semplice sopraluogo sul sito. In CAD è possibile creare funzionalità come aree paesaggistiche, piscine, giardini, vialetti, alberi, passaggi pedonali e altro ancora.

Vecchio vs. Nuovo: modellazione parametrica vs. modellazione diretta

Tra i programmi CAD più diffusi sul mercato, esistono due principali paradigmi di modellazione: parametrico e diretto. Diamo una rapida occhiata ad entrambi.

Modellazione parametrica

In uso fin dal lontano 1987, questo è normalmente ciò a cui la gente pensa quando si parla di modellazione CAD. Con la modellazione parametrica si costruisce una geometria 3D pezzo per pezzo, utilizzando schizzi 2D per creare feature 3D.

Lungo il percorso, aggiungerai con attenzione tutte le feature e i vincoli necessari. Pertanto, la modellazione parametrica richiede una pianificazione diligente, soprattutto quando le feature del modello crescono fino a raggiungere le centinaia e oltre.

Questo tipo di modellazione basata su cronologia è ciò che distingue realmente la modellazione parametrica dall'altro metodo primario: la modellazione diretta. Con la parametrica, il software ricorda le feature che hai dato al tuo modello nell'ordine esatto in cui sono state date.

In questo modo, è come un programma per computer, dove esistono istruzioni sequenziali e ogni volta che si desidera aggiungere una nuova feature o modificarne una esistente, ogni singolo aspetto del modello verrà influenzato.

Sebbene la modellazione parametrica sia estremamente potente, soffre di diversi punti deboli: prima di tutto, la curva di apprendimento molto ripida, che richiede mesi e persino anni di esperienza prima di raggiungere la competenza. Non è un problema per gli utenti esistenti, ma i nuovi ingegneri devono affrontare una salita scoraggiante prima di iniziare a raggiungere la fluidità in questo campo.

Tuttavia, forse il più grande ostacolo è l'approccio basato su cronologia della modellazione parametrica, che può facilmente guastare tutti i tuoi piani a meno che tu non capisca esattamente come il modello è stato costruito e lo sviluppi con attenzione tenendo a mente tutti i vincoli e le specifiche.

Modellazione diretta

Essendo relativamente un nuovo arrivato nel mercato della progettazione CAD, ma senza dubbio più attraente in contrasto con la modellazione parametrica, la modellazione diretta è spesso la scelta dei giovani ingegneri di oggi.

Con questo approccio, stai lavorando in un ambiente WYSIWYG (what you see is what you get, ciò che vedi è ciò che ottieni), costruendo e modificando i tuoi modelli spostandoti sulle facce effettive del modello, piuttosto che modificando dimensioni e schizzi come faresti con la modellazione parametrica.

Di conseguenza, la modellazione diretta eccelle nella prototipazione rapida e nel lavoro di progettazione, in particolare nel design industriale, dove i flussi di lavoro devono adattarsi alle mutevoli esigenze e specifiche, senza dover tenere conto delle vaste storie di progettazione.

Molti sostenitori della modellazione diretta credono fermamente che questo sia ciò che veramente distingue il loro flusso di lavoro dalla modellazione parametrica. Questo perché con la modellazione diretta, ogni volta che è il momento di apportare modifiche o aggiungere nuove feature, non c'è pericolo di rompere nulla, a differenza della modellazione parametrica, dove tali alterazioni possono causare estese interruzioni.

Vantaggi e svantaggi

Detto questo, entrambi i metodi hanno i loro punti di forza e di debolezza, e la maggior parte dei sistemi CAD tradizionali di oggi offrono alcune combinazioni di set di strumenti parametrici e diretti. Ad esempio, diversi pacchetti offrono strumenti di modifica diretta, ma con le feature ancora in fase di creazione nella struttura cronologica del modello, il che significa che questi non possono essere considerati come sistemi di modellazione diretta "puri".

In definitiva, spetta a te come utente esplorare i vari programmi disponibili e decidere da solo ciò che fa più al caso tuo.

Gli utenti CAD veterani potrebbero voler attenersi alla modellazione parametrica, semplicemente perché vi hanno già investito enormi quantità di tempo ed energia, mentre i nuovi ingegneri dovrebbero prendere seriamente in considerazione la modellazione diretta, a meno che la loro azienda o circostanza non richieda loro di scegliere diversamente.

Conclusione

Con l'abbondanza di scelte sul mercato, la scelta del giusto software CAD o scan-to-CAD può sembrare un compito che richiede settimane di scelte e ricerche. Ma come abbiamo detto, la maggior parte delle opzioni rientra in diverse categorie distinte, il che riduce significativamente il "fattore nebbia" quando si tratta di identificare e scegliere la soluzione giusta.

Dopo aver letto questa panoramica, così come questo articolo, che copre i dettagli sui prezzi, le caratteristiche e altre qualità dei vari pacchetti software CAD e scan-to-CAD, quindi vedendo quali soluzioni sono in linea con le tue esigenze specifiche, sarai meglio preparato a restringere il tuo elenco di prodotti su cui concentrarti per demo di persona/web e ulteriori considerazioni sui futuri acquisti.

Indice dei contenuti
SCRITTO DA:
matthew-mcmillion

Matthew McMillion

Giornalista tecnico