CAD طراحی به کمک رایانه (Computer-Aided Design):

CAD به معنای طراحی به کمک‌ رایانه است، که به کاربرد رایانه‌ها برای ایجاد مدل‌های ۲D و ۳D محصولات یا ساختمان‌ها اشاره دارد. نرم‌افزارهای CAD به مهندسان و طراحان این امکان را می‌دهند که طراحی‌های خود را قبل از تولید یا ساخت به صورت دیداری مشاهده، اصلاح و آزمایش کنند. نمونه‌هایی از نرم‌افزارهای CAD عبارتند از AutoCAD، Inventor، CATIA، Fusion 360، NX، SolidWorks و Creo.

تاریخچه CAD (طراحی به کمک رایانه):

• ریشه‌های CAD به اوایل دهه ۱۹۶۰ برمی‌گردد که سیستم‌های اولیه برای صنایع هوا و فضا و خودروسازی توسعه یافت.
• سیستم‌های اولیه اصطلاحاً ابزارهای نقشه‌کشی ۲D بودند که تا دهه ۱۹۷۰ به قابلیت‌های طراحی ۳D تحول یافتند.
• پیشرفت قدرت محاسباتی و فناوری گرافیک در دهه‌های بعدی به رشد سیستم‌های CAD کمک کرد.

ویژگی‌ها:

1. مدلسازی ۲D و ۳D: نرم‌افزارهای CAD به مهندسان و طراحان این امکان را می‌دهند که مدل‌های دقیق ۲D و ۳D اشیاء و سیستم‌ها را ایجاد کنند.
2. دقت و صحت: ابزارهای CAD اندازه‌گیری دقیق و نمایش دقیق طراحی‌ها را ممکن می‌سازند که خطاها را کاهش داده و کیفیت کلی را بهبود می‌بخشند.
3. طراحی پارامتری: تغییرات اعمال شده به یک بخش از طراحی در کل مدل بازتاب می‌یابد و تطابق و تسهیل تغییرات طراحی را فراهم می‌کند.
4. همکاری: نرم‌افزارهای CAD با امکانات همکاری، به چندین کاربر امکان می‌دهند که همزمان بر روی یک پروژه کار کنند و ابزارهای کنترل نسخه را فراهم می‌کنند.

CAM ساخت به کمک رایانه (Computer-Aided Manufacturing):

CAM به معنای تولید به کمک رایانه است، که به کاربرد نرم‌افزار برای کنترل و اتوماسیون دستگاه‌های مشغول در فرآیند تولید اشاره دارد. نرم‌افزار CAM مسیرهای ابزار ایجاد، پارامترهای برش بهینه، شبیه‌سازی عملیات ماشینکاری و نظارت بر وضعیت تولید را فراهم می‌کند. نمونه‌هایی از نرم‌افزارهای CAM عبارتند از Mastercam، GibbsCAM، PowerMill، NX CAM و SolidCAM.

تاریخچه CAM ساخت به کمک رایانه:

• CAM به عنوان گسترش طبیعی CAD برای پلان‌های تولید پدید آمد تا گونه‌ای بین طراحی و تولید ایجاد شود.
• در دهه ۱۹۷۰، سیستم‌های CAM شروع به ادغام با دستگاه‌های CNC (کنترل عددی رایانه) برای فرآیند تولید خودکار شدند.

ویژگی‌ها:

1. تولید مسیر ابزار: نرم‌افزارهای CAM بر اساس مدل‌های CAD ۳D مسیرهای ابزار را ایجاد می‌کنند تا بهترین راه برای دستگاه‌های CNC برای تولید یک قطعه را تعیین کنند.
2. شبیه‌سازی: ابزارهای CAM فرآیند ماشین‌کاری را شبیه‌سازی می‌کنند و کمک به شناسایی و اصلاح مسائل ممکن قبل از شروع تولید فیزیکی می‌کنند.
3. پس‌پردازش: سیستم‌های CAM کد ماشین خاص (کد G) را برای دستگاه‌های CNC ایجاد می‌کنند و طراحی دیجیتال را به دستورالعمل‌ها برای فرآیند تولید فیزیکی ترجمه می‌کنند.
4. بهینه‌سازی: نرم‌افزارهای CAM هدف ازین بهینه‌سازی مسیرهای ابزار، انتخاب ابزار و مصرف مواد را بهبود می‌بخشند تا کارایی را افزایش دهند و هزینه‌های تولید را کاهش دهند.

CAE مهندسی به کمک رایانه (Computer-Aided Engineering):

CAE به معنای مهندسی به کمک رایانه است، که به کاربرد نرم‌افزار برای شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل عملکرد محصول یا ساختمان تحت شرایط مختلف اشاره دارد. نرم‌افزارهای CAE به مهندسان کمک می‌کنند تا طراحی‌های خود را بهینه کنند، خطاها را کاهش دهند، کیفیت را بهبود بخشند و زمان و هزینه‌ها را صرفه‌جویی کنند. دسته‌های اصلی نرم‌افزارهای CAE عبارتند از تحلیل المان محدود (FEA)، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و بهینه‌سازی طراحی چندرشته‌ای (MDO).

تاریخچه CAE (مهندسی به کمک رایانه):

• CAE در اواخر دهه ۱۹۶۰ به عنوان یک پاسخ به نیاز به ابزارهای تجزیه و تحلیل پیچیده‌تر جهت تکمیل CAD شکل گرفت.
• ابتدا بر تجزیه و تحلیل ساختاری تمرکز داشت اما به تدریج بر روی دیگر حوزه‌های مهندسی گسترش یافت.

ویژگی‌ها:

1. تجزیه و تحلیل المان محدود (FEA): ابزارهای CAE تجزیه و تحلیل FEA را انجام می‌دهند تا شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل کنند که چگونه طراحی تحت شرایط مختلف مانند استرس، حرارت و جریان سیالات عمل خواهد کرد.
2. تجزیه و تحلیل چندرشته‌ای: CAE تجزیه و تحلیل‌های مختلف مهندسی از جمله تجزیه و تحلیل ساختاری، حرارتی و دینامیک سیالات را یکپارچه می‌کند و فهم جامعی از عملکرد محصول را فراهم می‌سازد.
3. بهینه‌سازی: ابزارهای CAE می‌توانند طراحی‌ها را با تنظیم پارامترها به صورت تکراری بهینه کنند تا به معیارهای خاصی مانند کاهش وزن یا افزایش مقاومت برسند.
4. پروتوتایپ‌سازی و آزمون: CAE نیاز به پروتوتایپ‌های فیزیکی را کاهش داده و با شبیه‌سازی و آزمون مجازی طراحی‌ها را انجام می‌دهد که زمان و منابع را صرفه‌جویی می‌کند.

به طور خلاصه‌ نرم‌افزارهای CAD، CAM و CAE جلوه‌های حیاتی را ایفا می‌کنند که کل چرخه توسعه محصولات را، از طراحی اولیه تا تولید و آزمون و تحلیل، پوشش می‌دهند. این ابزارها با پیشرفت‌های فناوری، به مهندسان و طراحان این امکان را می‌دهند که محصولاتی پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر ایجاد کنند.

تاریخچه PLM (مدیریت چرخه حیات محصول):

PLM مدیریت چرخه حیات محصول (Product Lifecycle Management) ریشه در تکامل ابزارهای دیجیتال برای مدیریت کل چرخه حیات یک محصول، از ایده‌پردازی تا دورانداخت، دارد. این مفهوم در اواخر قرن بیستم شکل گرفت و با توجه به نیاز شرکت‌ها به یک رویکرد جامع نسبت به توسعه و مدیریت محصول، اهمیت یافت. در دهه‌های ۱۹۹۰ و اوایل ۲۰۰۰، سیستم‌های PLM شروع به ادغام با طراحی به کمک‌ رایانه (CAD) و ابزارهای دیگر کردند و یک مجموعه جامع برای مدیریت داده و فرآیندهای محصول شکل گرفت. با گذر زمان، PLM به یک عنصر بحرانی در تبدیل دیجیتال صنایع تبدیل شده است.

ویژگی‌ها: