CAD программы

CAD программы — автоматизированные системы, основной целью которых является оптимизация деятельности специалистов занятых в области проектирования. Расшифровывается аббревиатура как «Сomputer aided design» или в переводе на русский «Система Автоматизированного Проектирования» или сокращённо САПР. Первопроходцем и основоположником первых автоматизированных систем проектирования стал в 1971-м году Патрик Хэнретти, основавший компанию Manufacturing and Consulting Services сокращённо MCS. Именно идеи Хэнретти лежат в основе если не всех, то как минимум большинства современных CAD-программ, используемых во многих сферах деятельности: от моделирования и анимации персонажей для фильмов, мультфильмов и компьютерных игр, продолжая созданием дизайна домов, квартир и мебели и заканчивая авиастроением и судостроением.

Несмотря на свою схожесть, понятие САПР на самом деле намного шире и включает в себя множество подпунктов, одним их которых и является CAD.

Основные задачи CAD программы

Разработка и усовершенствование технологии производились для решения таких задач, как:

1. Сокращение числа издержек при разработке и производстве продукции;
2. Уменьшение объёма работы, связанной с проектированием;
3. Увеличение производительности труда сотрудников;
4. Снижение числа допускаемых ошибок и расходов при разработке проекта;
5. Выход на новую ступень технического развития и повышение качества производимой продукции;
6. Снижение себестоимости готового изделия;

Какие бывают виды моделирования

Всего различают 3 базовых типа построения моделей объектов:

• Твердотельное;
• Полигональное;
• Поверхностное;

Твердотельным называют моделирование трёхмерных твёрдых тел, в основе которого лежит принцип работы с такими математическими операциями как сложение, вычитание и пересечение объектов, то есть с булевыми операциями, а также со всевозможными способами растягивания и вытягивания трёхмерных объектов, построения кромок и закруглений. Такой тип моделирования в основном применяется в машиностроении, для создания моделей имеющих сравнительно простую форму, например, деталей машин или станков.

Читайте также: Какой браузер поддерживает Flash Player?

В отличие от твердотельного, которое специализируется на проектировке внутренней, технической составляющей изделия, поверхностное моделирование, как следует из названия, используется для создания поверхностей, имеющих сложную форму, например, таких, как корпуса автомобилей, бытовые приборы и многое другое. В связи с тем, что в большинстве случаев форму объекта не удаётся построить, используя лишь одну поверхность, в данном виде моделирования используют несколько поверхностей, меняя плавность перехода между ними при необходимости.

Третьим типом является полигональное моделирование, специализирующееся на работе с моделями, имеющими очень высокий уровень детализации, например, при создании объектов мебели, персонажей, узоров или архитектурных сооружений. Отличительной чертой этого направления является построение трёхмерных объектов при помощи плоскостей, называемых полигонами. Степень детализации каждой отдельно взятой модели зависит от количества полигонов из которых она состоит.

Менее распространенным, однако заслуживающим упоминания методом проектирования является параметрический метод. Его отличительная черта – это то, что объекты в нём формируются при помощи алгебраических процессов. При моделировании изделий параметрическим способом, в первую очередь составляется комплекс чертежей и таблиц, содержащих в себе параметры изделия, после чего на их основе и создаётся готовая модель.  

Классификация CAD-программ

На данный момент, существует огромное множество различных программ, в основе которых лежат CAD-технологии. Между ними есть существенные различия, которые заключаются не только в стоимости определённой программы или возможностей, предоставляемых её функционалом, но и в самой направленности системы.

Все CAD-программы заточены под определённые виды работ и могут фундаментально отличаться друг от друга, поэтому всегда необходимо подбирать ту систему, которая имеет широкий функционал для наиболее эффективного и качественного выполнения поставленной задачи.

CAD-программы можно классифицировать по многим параметрам, однако, в основном, их подразделяют на следующие три типа:

• Низкоуровневые (Лёгкие) – представляют собой легкие САПР-системы, предназначенные для составления 2D чертежей и работы с трёхмерными объектами, без возможности работы со сборочными единицами (отдельными элементами, из которых строится цельная модель);
• Системы среднего уровня – обладающие широким функционалом и применяющиеся в работе как с трёхмерными (моделями машин, деталей механизмов и многого другого), так и с двумерными объектами (чертежами, документами, планами). Также имеют в себе инструменты для проведения инженерных расчетов и решения узкоспециализированных задач, таких как проектирование различного рода систем или автоматизация процесса работы с материалами имеющие форму тонкого листа;
• Высокоуровневые системы (Тяжелые) – применяются в работе над крайне сложными задачами и тесно связаны с инженерией. По своей функциональности они очень похожи на системы среднего уровня, однако, в отличие от последних, «Тяжелые» системы позволяют создавать модели с очень сложной и многоуровневой структурой и состоящие их большого числа различных элементов и деталей;  

Самые лучшие CAD-программы и их характеристика

Как уже упоминалось выше, на сегодняшний день на рынке присутствует большое количество автоматизированных систем, призванных упростить процесс проектирования, моделирования и тестирования разного рода изделий. Для каждого из трёх типов систем (Низкоуровневые, Среднеуровневые и Высокоуровневые) существует своё программное обеспечение. Далее будет приведён перечень наиболее известных и качественных программ, их особенности, стоимость, возможности и другие факторы, влияющие на выбор пользователя.

«Лёгкие» системы

1. AutoCAD – если не самая, то одна из наиболее известных систем автоматизированного проектирования. Позволяет работать как с двумерными, так и с трёхмерными объектами, поэтому используется при проектировании архитектурных сооружений, в машиностроении, ландшафтном дизайне, строительстве, электронике и во многих других сферах деятельности человека, однако зачастую применяется именно при работе с 2D моделями. Особенностью AutoCAD является её статус наиболее многофункциональной, удобной и гибкой среди своих аналогов программой, но при всём при этом, данный софт не всегда способен справится с поставленной задачей также эффективно как другие, более узконаправленные САПР-системы. Разработчиком является американская компания Autodesk.

Главные преимущества AutoCAD:

• Интуитивно понятный и удобный интерфейс;
• Возможность создавать и редактировать 2D и 3D модели.
• Наличие собственного исходного формата файлов DWG;
• Наличие возможности работать над одним проектом единовременно нескольким пользователям, которые могут находиться при этом в разных точках земного шара;
• Высокий уровень реализма визуализируемых объектов;

Помимо DWG AutoCAD имеет также такой формат расширения как DWT. Файл с данным типом расширения представляет собой шаблон проекта, который содержит в себе все установленные параметры и настройки и может быть использован в дальнейшем.

Стоимость стандартной месячной подписки – 235 долларов.

• BricsCAD – по праву считается одним из самых серьёзных конкурентов для AutoCAD. Если одним из самых весомых недостатков продукта от компании Autodesk является его высокие требования к производительности системы пользователя, то BricsCAD лишена подобного рода недостатков, что позволяет комфортно пользоваться программой даже на устройствах с низкими характеристиками производительности. Рассматриваемый софт имеет такой же широкий спектр возможностей, как и его конкурент и в некоторой степени даже превосходит его. Разработчиком является бельгийская компания Bricsys.

Главные преимущества BricsCAD:

• Высокая степень оптимизации программы и её совместимость со всеми операционными системами;
• Возможность работы с 3D и 2D объектами;
• Постоянная поддержка проекта разработчиками и внедрение новых технологий и возможностей;
• Внедрение нового способа обработки файлов, имеющих формат DWG, который позволяет проводить быстрое сравнение нескольких вариантов чертежей;
• BricsCAD может быть интегрирован с «облаком»;
• Наличие дополнительных приложений и дополнений, значительно расширяющих возможности софта;

Крайне полезной особенностью программы является функция, позволяющая найти погрешности и ошибки в проекте после его запуска. В случае обнаружения ошибки, пользователь может «откатиться» назад, отменив несколько последних своих действий, и вернуться к тому моменту, когда ошибка ещё не была совершена.

Локальная лицензия стоит 35 280 рублей.

Системы среднего уровня

1. Autodesk Inventor – ещё один продукт компании Autodesk, но заточенный конкретно под твердотельное, поверхностное и параметрическое виды проектирования. Отличительной чертой данного проекта является то, что создавалась она по большей части для проектирования объемных сборок, которые состоят из тысяч или даже десятков тысяч деталей и конструкций.

Главные преимущества Autodesk Inventor:

• Позволяет единовременно работать с конструкцией нескольким разработчикам, находящимся при этом на любом расстоянии друг от друга;
• Значительное сокращение времени, необходимого для создания большого проекта, при этом, благодаря нацеленности под работу с огромным количеством элементов конструкции, значительно увеличивается точность выполняемой работы;
• Встроена возможность внедрения примитивов, созданных пользователями программы, в целях их дальнейшего использования;

Стандартная месячная подписка стоит 290 долларов.

• SolidWorks – также довольно узкоспециализированный программный комплекс, который часто применяют при автоматизации конструкторских работ на предприятиях. Важной особенностью данного софта является проектирование деталей для их последующей печати на 3D-принтере. Разработчиком SolidWorks является французская компания Dassault Systemes.

Главные преимущества SolidWorks:

• Способность программного обеспечения к быстрому автоматическому построению чертежей, на основе готовой модели:
• Наличие большой библиотеки компонентов и деталей с разными параметрами, значительно ускоряющей работу по сборке конструкции;
• Удобный и понятный интерфейс;
• Возможность «сшивать» поверхности, для создания твердотельной модели изделия и её 3D печати;
• Привязка отдельных элементов конструкции, для предотвращения их последующей деформации при изменении параметров самой модели;

 Минимальная стоимость пакета составляет 223 560 рублей в год.

«Тяжелые» системы

1. PTC Creo – программное обеспечение, созданное главным образом для инженеров и способно анализировать структурные, вибрационные и тепловые характеристики модели. Программа позволяет совершать точные и быстрые расчеты параметров проектируемого изделия. Разработкой занималась американская компания PTC.

Главные преимущества PTC Creo:

• Работа с листовыми материалами исключительно такими способами, которые используются в промышленном производстве, благодаря чему пользователю не требуется учитывать метод производства изделие;
• Наличие в программе инструментов для тестирования механических характеристик изделия;
• Поддержка не только параметрического, но и любого произвольного метода обработки поверхностей;

CREO позволяет открывать файлы проектов в любых других системах для моделирования и продолжать работу уже в них.

Стоимость пакетов Creo Design начинаются от 2780 долларов.

• CATIA – автоматизированная система, применяемая при проектировании сложных конструкций, является мастодонтом среди CAD-программ в области авиастроения и автомобилестроения и используется многими известными компаниями, например, такими как Boeing, BMW, Volkswagen и многими другими. Разработчиком является французская фирма Dassault Systemes.

Главные преимущества CATIA:

• Наличие инструментов, позволяющих проводить кинематический и эргономический анализы модели;
• Широкие возможности для проектирования деталей из листовых материалов;
• Способность программы проводить сложные технические расчеты;
• Большой функционал для построения моделей, имеющих сложную форму;
• Удобный и продуманный интерфейс;

Стоимость программы зависит от количества приобретаемых модулей.

Какие существуют бесплатные CAD-программы

На рынке также присутствуют и бесплатные аналоги многих автоматизированных систем проектирования. Несмотря на то, что бесплатные системы уступают по широте функционала и возможностей своим платным аналогам, все равно могут использоваться для решения многих задач.

• QCAD Community Edition – бесплатное программное обеспечение, позволяющее создавать двухмерные архитектурные планы и машиностроительные чертежи разного уровня сложности. Существенным недостатком является то, что утилита не поддерживает формат DWG и работает только с DXF;
• DraftSight Free CAD – является бесплатным аналогом AutoCAD. Функционал программы заточен для создания 2D чертежей;
• FreeCAD – программа с очень широким спектром возможностей работы с трёхмерными объектами и может быть использована для создания моделей для 3D печати;

Это далеко не весь список бесплатных CAD-программ, однако, здесь приведены наиболее качественные и известные утилиты.

Заключение

Как можно заметить, систем автоматизированного проектирования было разработано огромное множество, и каждая содержит в себе свои, индивидуальные преимущества и особенности перед другими. Поэтому при выборе системы необходимо тщательно проанализировать свои потребности и уже руководствуясь ими, выбрать наиболее подходящий вариант.