1.1 Mer informasjon om CAD og teknisk tegning

 

Dette avsnittet går dypere inn i hva 2d og 3d-CAD er, og hva man kan gjøre med det.

Hva står CAD for?

CAD står for Computer Aided Design. På norsk brukes begrepet DAK, som betyr Dataassistert Konstruksjon, eller helt enkelt teknisk tegning.

 

CAD er basis for stort sett all moderne industriell produktdesign og produksjon - nesten ingen produksjon forekommer uten at det foreligger nøyaktige tegninger av produktet.

 

Stort sett alle slike produkttegninger lages i et eller annet CAD tegneprogram nå for tiden, til forskjell fra gamle dagers manuelle tegnebrett.

 

Hva er CAD?

All CAD-tegning har til felles at den baserer seg på nøyaktige dimensjoner for å fremstille illustrasjoner av virkeligheten. Alt tegnes opp med hjelp av spesifiserte og presise mål, vinkler, avstander og relasjoner til de andre delene av tegningen.

Dette gjør at men kan gå inn hvor som helst i tegningen å finne ut realistiske innbyrdes avstander fra ethvert objekt til andre objekter, uten at man matematisk, med geometriske og trigonometriske formler må beregne seg til ethvert punkt.

 

I CAD designprogram så ligger alt fokus på at tegning skall være identisk lik det virkelige produktet og vise versa, med (tilnærmet) hundre prosent korrekte geometrier (uten toleranser tatt i betrakting).

Dette til forskjell fra rent visuelle / grafiske design- og illustrasjonprogrammer (for eksempel Adobe Illustrator og Autodesk 3dstudioMax). Der ligger fokus mer på utseendemessig design, ikke nøyaktig hvor store og med hvilken plassering ene hullet har fra det andre.

Slike mer grafiske programmer er fantastisk gode når det kommer til animasjoner og illustrasjoner men de lager ikke tegninger som er beregnet for at maskiner og / eller personer skal produsere et produkt ut ifra.

 

3d-CAD kontra 2d-CAD

3d-CAD: Med tredimensjonal modellering kan man lage ekstremt presise modeller av virkeligheten. Del for del (parter) tegnes opp med ønsket detaljnivå, og monteres sammen til sammenstillinger (assemblies).

Man legger til realistiske bevegelsesfriheter og bestemte begrensinger. Dette gjør at man kan få komponenter (parter) til å bevege seg i modellen akkurat som i virkeligheten, og man kan derfor simulere mekaniske egenskaper på en helt fantastisk måte, som også minimerer antallet kostbare fysiske prototyper som må bygges.

Man kan for eksempel konstruere alle forskjellige delene til en bilmotor, og sette delene sammen til en komplett og fungerende modell av motoren, der alle deler henger sammen og beveger seg slik de skal.

 

Man kan med en gang se om der er konflikter eller problemstillinger i designet som man har sett for seg. Alle enkeltdeler kan i ettertid enkelt innjusteres inn for å passe sammen med nabokomponenter, og vil automatisk oppdatere seg i sammenstillingen hvis man reviderer dimensjoner, avstander eller relasjoner i en part.

 

Med en 3d-modell kan man få verifisert nesten alle aspekter av et design. Man kan velge mellom et stort bibliotek av materialer som har alle de riktige materialegenskapene matet inn med tanke på styrke, vekt og andre egenskaper.

 

Man får hvite hva hver komponent og hele sammenstillingen veier allerede ved design. 3d-modeller kan sendes til produksjonsmaskiner som bearbeider delene rett fra tegning. Man kan også sende modellen til styrkeberegningsprogrammer og utføre FEA/FEM-analyser. Man kan dermed dimensjonere komponenten og sammenstillingene akkurat så sterke de trenger å være med gitt belastning, valgt materiale og gitt sikkerhetsfaktor, forsterke der det er behov, eller spare materiale og vekt der det lar seg gjøre.

I en 3d-modell kan man velge mellom et meget stort antall visuelle utseender med forskjellige fargenyanser, overflateutseende, refleksjoner, og strukturer, man kan bruke forhåndsvalgte virtuelle lyssettinger eller lage egne, med eller uten skyggekasting og kan derfor få en visualisering av produktet som ser akkurat ut som i virkeligheten. Man kan også rendere fotorealistiske bilder av et produkt som ikke finnes fysisk annet enn på tegning.

Med en 3d-modell kan man snurre og rotere modellen, man kan se den fra enhver betraktningsvinkel, man kan slå av og på komponenter, lage en gjennomskjæring fra hvilket som helst punkt og retning man vil, eller gjøre valgte deler gjennomsiktige så man kan se hva som skjer på innsiden når noe beveger seg, eller om det er noen konflikter ved designet. 

Selve 3d-modellen viser det visuelle utseendet som er resultatet av alle dimensjoner og avstander som er matet inn, men viser generelt sett ikke dimensjonene i modellen (men kan måles opp i realtid i modellen).

 

Når 3d-modellen er ferdig lager man i de fleste tilfeller en 2d visualisering på papirformat slik den vil se ut når man skriver den ut. Der setter man opp bladt annet de vyer, detaljer, snitt og dimensjoner som er viktige for den typen av tegning man skal produsere / hva som er hensikten med tegningen.

 

2d-CAD: Todimensjonell tegning blir mer som en trådmodell (strektegning) og brukes aktivt når det er større behov for visning av (mange) detaljer i et rent todimensjonalt miljø enn det er å visualisere hele modellen i 3d.

For eksempel brukes 2d-CAD aktivt av de fleste arkitekter og tilsvarende virksomhet, for å lage detaljerte plantegninger, snittegninger og layouttegninger, for eksempel gulvplan og himlingsplan for hver etasje, samt takplan, vindusplan og veggplan for eksempel til bygninger og skip. 2d brukes også for å lage blokkdiagram, elektrisk koblingsskjema/koblingsdiagram og mer.

Med forskjellige linjetyper, linjetykkelser, farger og skraveringer kan man få veldig tydelig skille mellom forskjellige lag av materialer (materialoverganger) i en snittegning.

Som en slags hybrid mellom ren 3d og 2d kan man tegne isometrisk i 2d-programmer, det vil si at tegningen er helt todimensjonal, men med skråe linjer får man det til å se ut som om objektet også har en dybde. Dette ble mye brukt før 3d-modellering ble stort, men brukes fortsatt i dag i viss grad. Hvis man snur en slik tegning i et 3d-miljø så vil objektet fortsatt være helt flatt og ha kun en linjetykkelse i dybden. Metoden gir større sannsynlighet for manuelle feil, særlig ved mange revisjoner, og den kan ikke ses fra andre vinkler enn den som er satt opp når tegningen blir laget. Det er alltid å rekommandere bruk av 3d-programmer hvis det er minste behov for å betrakte objekter fra en annen vinkel eller behov for revisjoner.

CAD-tegninger rett til produksjonsmaskiner:

Mange moderne maskiner for produksjon kan ta imot CAD tegnefiler rett til maskinen, og automatisk utføre produksjonsprosessen.

 

Vi kan lage alle tegnefiler tilpasset til maskintypen og jobben som skal utføres. Noen eksempler på styrte maskiner som vi lager tegnefiler til:

  • CNC Dreie- frese- og multioperasjonsmaskiner, flerakslede/multiakslede maskiner for maskinbearbeiding.
    - Typisk filformat er .stp, .step-filer (universelt 3d-format).

  • CNC-rutere (Routers), f.eks. vannskjærer, laserskjærer, plasmakutter, tekstilkutter.
    - Typisk filformat er .dxf- (eller .dwg-filer med kun konturene av delen tegnet ut). 

  • Additiv produksjon, f.eks 3d-printere.
    - typisk filformat er .stl-filer.