Vi siete mai chiesti come i computer rivoluzionano il modo in cui progettiamo e realizziamo le cose? In questo articolo esploreremo l'affascinante mondo della tecnologia CAD/CAM. Imparerete come si fondono tecniche tradizionali e sistemi informatici all'avanguardia per creare qualsiasi cosa, dagli aeroplani alle scarpe. Preparatevi a scoprire i segreti di questo potente strumento che dà forma ai prodotti di tutti i giorni!
La progettazione assistita da computer e la produzione assistita da computer (CAD/CAM) è una disciplina ingegneristica di sistema completa e tecnicamente complessa che incorpora campi diversi come l'informatica e l'ingegneria, la matematica computazionale, la modellazione geometrica, la visualizzazione grafica al computer, le strutture di dati e i database, la simulazione, il controllo numerico, la robotica e le tecnologie di intelligenza artificiale, oltre a conoscenze specialistiche relative alla progettazione e alla produzione dei prodotti.
Si tratta di una nuova tecnologia che consente ai progettisti di prodotti e al personale addetto alla tecnologia di processo di progettare e fabbricare prodotti con l'assistenza di sistemi informatici, seguendo le procedure di progettazione e fabbricazione del prodotto.
Si tratta di una combinazione organica di tecniche tradizionali e tecnologie informatiche. Attualmente, la tecnologia CAD/CAM non solo è ampiamente utilizzata nei settori della produzione aerospaziale, elettronica e meccanica, ma si sta gradualmente espandendo anche a settori come l'abbigliamento, la decorazione, l'arredamento e la calzoleria.
Se si considera il processo di fabbricazione di un prodotto, in genere si tratta di una progettazione o di una modellazione 3D e di una progettazione del processo prima di iniziare la lavorazione. Pertanto, il CAD/CAM può essere ulteriormente suddiviso in CAD/CAPP/CAM, dove la pianificazione del processo assistita da computer (CAPP) funge da ponte di collegamento tra CAD e CAM.
La progettazione assistita da computer si riferisce a un sistema composto da persone e computer in cui gli ingegneri utilizzano i computer come strumenti ausiliari per condurre l'ideazione e la convalida della progettazione del prodotto, la progettazione generale del prodotto, la progettazione tecnica e la progettazione dei componenti.
Comprende l'analisi e il calcolo della resistenza dei componenti, della rigidità, del calore, dell'elettricità, del magnetismo e la produzione di informazioni sulla fabbricazione dei componenti (disegni ingegneristici o informazioni sulla lavorazione a controllo numerico, ecc. L'obiettivo è migliorare la qualità della progettazione dei prodotti, abbreviarne i cicli di sviluppo e ridurne i costi.
Le caratteristiche principali di un sistema CAD comprendono, tra l'altro, la progettazione di schizzi, la progettazione di componenti, la progettazione di assiemi, la progettazione di superfici complesse, il disegno ingegneristico, l'analisi ingegneristica, il realismo e il rendering e le interfacce di scambio dati.
La pianificazione del processo assistita da computer è un sistema composto da persone e computer in cui, sulla base delle informazioni fornite dalla fase di progettazione del prodotto, vengono determinati in modo interattivo o automatico i metodi di lavorazione del prodotto e il flusso del processo.
In un ambiente integrato CAD/CAM, i progettisti di processo possono solitamente controllare il processo di lavorazione dei componenti e simulare le condizioni di lavorazione in base alle informazioni fornite dal processo CAD e alle capacità del sistema CAM, generando così informazioni per controllare il processo di lavorazione dei componenti.
Le funzioni di base del CAPP comprendono principalmente la progettazione del pezzo, la selezione dei metodi di lavorazione, il routing del processo, la progettazione delle operazioni e delle fasi e la progettazione di utensili e attrezzature.
Nell'industria manifatturiera meccanica, la fabbricazione assistita da computer si riferisce all'uso di computer per completare automaticamente i processi di fabbricazione di prodotti discreti, tra cui la lavorazione, l'assemblaggio, l'ispezione e l'imballaggio attraverso varie macchine utensili e attrezzature a controllo numerico. Il CAM può essere definito in modo ampio o ristretto.
In generale, il CAM si riferisce all'uso del computer per assistere le attività che vanno dalla preparazione della produzione alla fabbricazione del prodotto, compresa la progettazione dei processi, la progettazione delle attrezzature, la programmazione automatica CNC, la pianificazione dei lavori di produzione, il controllo della produzione e il controllo della qualità. In senso stretto, il CAM si riferisce di solito alla programmazione CNC, che comprende la pianificazione del percorso utensile, la generazione del file di posizionamento della fresa, la simulazione della traiettoria dell'utensile e la generazione del codice CNC.
L'architettura dei sistemi CAD/CAM può essere suddivisa in tre livelli: il livello di base, il livello di supporto e il livello di applicazione. Il livello di base è costituito da computer, dispositivi periferici e software di sistema, che comprende vari software di supporto, strumenti per lo sviluppo e la manutenzione del sistema.
Il livello di supporto comprende il software di supporto CAD/CAM, la gestione dei dati di prodotto, la visualizzazione grafica, ecc. Con la diffusione di Internet/intranet, la progettazione e la produzione collaborativa distribuita in ambiente CAD/CAM sta diventando una parte importante del livello di supporto. Il livello applicativo è costituito da vari sistemi applicativi CAD/CAM sviluppati in base alle esigenze dei diversi campi di applicazione.
Il design del prodotto, in quanto attività creativa, si è evoluto in una tecnologia completa con lo sviluppo delle scienze naturali, delle scienze tecniche, delle scienze ambientali e delle scienze umane.
Il concetto di CIMS è emerso introducendo le prospettive del sistema e dell'informazione nella produzione. Con oltre 40 anni di sviluppo della tecnologia CAD/CAM, le singole tecnologie (come CAD, CAPP, CAM, PDM, ERP, ecc.) sono maturate e svolgono ruoli sempre più importanti nei rispettivi settori.
Tuttavia, questi sottosistemi indipendenti non possono trasmettere e scambiare automaticamente le informazioni, con il risultato di un lavoro ripetitivo tra i sottosistemi. Ad esempio, un modello di caratteristiche del prodotto deve essere creato in CAPP e il modello del prodotto deve essere ristabilito nel sistema CAM, mentre il normale modello CAD viene utilizzato principalmente per la generazione di disegni e la simulazione del prodotto.
L'integrazione si riferisce tipicamente alla perfetta integrazione di sistemi e moduli, consentendo la trasmissione, la risposta, l'analisi e il feedback delle informazioni sulla base di un modello di dati del prodotto e di un database di progettazione unificati.
I sistemi di produzione intelligente integrano l'intelligenza artificiale in ogni aspetto del processo produttivo, sostituendo o ampliando le attività tipicamente svolte dagli esperti. In un sistema di produzione intelligente, il sistema possiede una parte dell'"intelligenza" degli esperti umani.
Ad esempio, il sistema può monitorare automaticamente il suo stato operativo e regolare i suoi parametri per adattarsi all'ambiente esterno, garantendo prestazioni ottimali. La ricerca e l'applicazione dei sistemi di produzione intelligenti dipendono in larga misura dallo sviluppo della tecnologia dell'intelligenza artificiale.
La tecnologia di rete comprende l'implementazione di hardware e software, vari protocolli di comunicazione e protocolli di automazione della produzione, interfacce di comunicazione e strategie di controllo del funzionamento del sistema. Costituisce la base per l'automazione di vari sistemi di produzione.
Soprattutto a partire dagli anni '90, con lo sviluppo di Internet/Intranet, si è creata una piattaforma per la ricerca e l'applicazione della progettazione in remoto e in collaborazione, e la tecnologia CAD/CAM si è evoluta verso il collegamento in rete. La ricerca attuale in questo settore si concentra principalmente sui seguenti aspetti:
1) Creazione di piattaforme di progettazione collaborativa a distanza in ambienti Internet/intranet.
2) Principi e tecnologie di implementazione del lavoro collaborativo parallelo (compresa la risoluzione di problemi collaborativi, i meccanismi di funzionamento cooperativo e il controllo di gestione).
3) Problemi di modellazione del prodotto in un ambiente di lavoro collaborativo.
4) Gestione delle risorse produttive aziendali basata sulla rete.
Utilizzando la tecnologia della realtà virtuale, la tecnologia multimediale e la tecnologia di simulazione computerizzata, vengono realizzate simulazioni geometriche, simulazioni fisiche, simulazioni di processi produttivi e simulazioni di processi lavorativi nella progettazione del prodotto e nel processo produttivo.
Per memorizzare, esprimere ed elaborare varie informazioni si utilizzano diversi media, integrando testo, voce, immagini e animazioni per dare un senso di realtà e di immersione. Le applicazioni tipiche includono la produzione virtuale e la realtà virtuale. Si riflette in modo specifico sui seguenti aspetti:
1) Visualizzazione digitale e grafica dinamica dei risultati del calcolo scientifico.
2) Simulazione geometrica e simulazione del processo di assemblaggio dei prodotti e delle loro parti.
3) Simulazione fisica e meccanica delle prestazioni del prodotto.
4) Simulazione del processo di lavorazione del prodotto per dare un senso di immersione e controllabilità.
In sintesi, il grado di automazione del processo produttivo è uno dei principali indicatori del progresso della tecnologia manifatturiera ed è uno degli anelli più attivi della moderna tecnologia manifatturiera del XXI secolo. Lo sviluppo dell'automazione manifatturiera risponderà alle esigenze del mercato in rapida evoluzione con le sue caratteristiche di flessibilità, integrazione, agilità, intelligenza e globalità.
Lo sviluppo dell'automazione manifatturiera nel nostro Paese si basa sulle condizioni nazionali, punta al livello avanzato del mondo e migliora la competitività.
Adotta una tecnologia di automazione moderata che combina l'uomo e la macchina, organizza in modo efficace le attrezzature ad alto grado di automazione (come le macchine utensili CNC e i robot industriali) e le attrezzature a basso grado di automazione, e realizza un sistema di automazione della produzione incentrato sulle persone e sui computer come strumenti importanti, che è flessibile, intelligente, integrato, a risposta rapida e a rapida riconfigurazione.
È chiaro che la tecnologia dell'automazione manifatturiera è un settore tecnologico importante che il nostro Paese deve sviluppare con forza.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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