ซอฟแวร์ที่ใช้ในงานออกแบบ(3มิติ)

ซอฟต์แวร์ CAD อีกประเภทหนึ่งซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ที่ใช้เทคโนโลยีในการพัฒนาสูงขึ้น คือ ซอฟต์แวร์ CAD ที่มีการทำงานในระบบ 3 มิติ ซึ่งจะมีคุณสมบัติพื้นฐาน คือ

            1.ออกแบบหรือสร้างแบบจำลอง ลักษณะ 3 มิติ คือ มีขนาดทั้งความกว้าง ความยาว และความสูง(ความหนา)

            2.หมุนดูได้ทุกมุมมองที่อยากดู

            3.สร้างแบบ(Drawing) 2 มิติหลังจากการเสร็จสิ้นออกแบบ เพื่อนำไปผลิต

            4.แก้ไขได้ทันทีที่ต้องการ

รูปแบบการแสดงข้อมูล 3 มิติ 
            ในซอฟต์แวร์ CAD 3 มิติ มี 4 แบบ

            1. ข้อมูลแบบ Wireframe การแสดงผลแบบนี้มักจะพบในซอฟต์แวร์รุ่นเก่าๆ ซึ่งจะเก็บข้อมูลของแบบจำลองเฉพาะ เส้นขอบ(ทั้งเส้นตรงและเส้นโค้ง) และพิกัดของจุด การแสดงผลแบบนี้ทำได้รวดเร็ว แต่ภาพที่ได้จะดูค่อนข้างยาก ว่าแสดงผลอยู่ในมุมมองใด

            2. ข้อมูลแบบ Surface การแสดงผลแบบนี้จะคล้ายกับการนำผืนผ้าสี่เหลี่ยมซึ่งถือเป็น 1 ผิวหน้า(face)มาเย็บต่อ ๆ กัน จะได้เป็นพื้นผิว(surface) บาง คล้ายเปลือกนอก การเก็บข้อมูลแบบนี้จะเก็บข้อมูล เส้นขอบ พิกัดของจุด และข้อมูลของขอบผิวที่ติดกัน

            3. Constructive solid geometry(CSG) ข้อมูลแบบจำลอง 3 มิติ แบบนี้จะถูกเก็บในลักษณะของ ลำดับของการนำรูปทรงตันพื้นฐาน(Solid Primitives) เช่น ก้อนลูกบาศก์, ลูกกลม, ทรงกระบอก, ลิ่ม, ปิรามิด ฯลฯ มาสร้างความสัมพันธ์กันด้วย Boolean Operator เช่น union(รวมกัน), subtract(ลบออก), intersection(เฉพาะส่วนที่ซ้อนทับกัน) และ difference(เฉพาะส่วนที่ไม่ทับกัน) เพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการ รูปทรงที่ใช้วิธีนี้สร้างจะมีความถูกต้องสูง เนื่องจากใช้วิธีการทำ Boolean Operation เท่านั้นซึ่งเป็นวิธีที่ธรรมดาและโครงสร้างของข้อมูลก็ไม่ซับซ้อน

            4.Boundary representation(B-Rep) ข้อมูลแบบจำลอง 3 มิติแบบนี้ จะเก็บข้อมูลของพื้นผิวรอบนอกของทรงตันที่เชื่อมติดต่อกัน ซึ่งมีข้อมูลของ พื้นผิว(face), ขอบ(edge), จุดมุมของพื้นผิว(vertex) และความสัมพันธ์ของข้อมูลทั้งสาม

ข้อมูลแบบ B-rep แบ่งได้เป็น 3 ระดับ

            1. facetted เป็น Solid ที่ ถูกปิดล้อมด้วย Planar surface

            2. elementary เป็น Solid ที่ ถูกปิดล้อมด้วย planar, quadric, หรือ toroidal surface

            3. advanced เป็น Solid ที่ ถูกปิดล้อมด้วย planar, quadric, toroidal surface รวมถึง spline surface (สร้างจาก B-Spline, Bzier, NURBS )

ตัวอย่างรายชื่อซอฟต์แวร์ CAD ที่มีให้เลือกใช้ในวงการต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

• วงการสถาปัตยกรรม AutoDesk Architectural Desktop, Microstation J, Arris ฯลฯ
• วงการโยธา AutoDesk Land Survey, MX ฯลฯ
• วงการก่อสร้างโรงงาน AutoPLANT Piping, Xsteel , CADWorx ฯลฯ
• วงการเครื่องจักรกล CATIA, I-Deas, Inventor, Pro/Engineer, SolidEdge, SolidWorks, Unigraphics ฯลฯ
• วงการอัญมณี JewelCAD ฯลฯ
• วงการแผนที่ ESRI, AutoCAD MAP ฯลฯ                                                                                                           

CAM

             CAM เป็นคำย่อมาจากคำว่า Computer Aided Manufacturing ซึ่งแปลตามศัพท์ได้ความว่า การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิต ซึ่งจะใช้ซอฟต์แวร์เพื่อควบคุมเครื่องจักร ให้สามารถสร้างชิ้นงานได้ตามที่ได้ออกแบบไว้แล้ว ระบบการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิตนี้ มีองค์ประกอบหลักๆ คือ

            1. เครื่องจักรซีเอ็นซี(CNC:Computer Numerical Controlled) คือ เครื่องจักรที่ใช้สำหรับกัด ก้อนวัตถุดิบ(โลหะ, ไม้ ,พลาสติกสังเคราะห์) ให้ได้รูปร่าง ตามแบบชิ้นงานที่ได้ออกแบบไว้แล้ว

            2. ซอฟต์แวร์สำหรับงาน CAM ซึ่งมีมากมายหลายยี่ห้อให้เลือกใช้ ซึ่งควรมีคุณสมบัติ ดังนี้

รับข้อมูล 3 มิติจากซอฟต์แวร์ CAD ได้ในรูปแบบมาตรฐาน (IGES, STEP, STL)

เลือก Tool หรือ หัวกัดชิ้นงาน ตามขนาดที่ต้องการ กำหนด การกัดงานด้วยรูปแบบต่างๆ ได้แก่ การกัดหยาบ, กัดละเอียด

ทดสอบการกัดชิ้นงาน บนจอภาพเพื่อตรวจสอบก่อนการกัดงานจริง (ส่วนนี้ซอฟต์แวร์บางตัวอาจยังไม่มีให้ใช้งาน)

สร้าง G-code ซึ่งเป็นรหัสเพื่อบอกให้เครื่องจักรทำงานตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ได้ถูกต้อง ซึ่งซอฟต์แวร์ CAM นั้นจะต้องสร้าง G-code ให้มีรูปแบบตรงกับ รูปแบบที่เครื่องจักรรุ่นนั้น ๆ รู้จัก

ตัวอย่างรายชื่อซอฟต์แวร์ เช่น CAM MasterCAM, Delcam, Esprit, EdgeCAM, Gibbscam, Solidcam

ซอฟต์แวร์ CAE ที่จำหน่ายอยู่ในปัจจุบัน มีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของการนำไปใช้ และตัวอย่างชื่อซอฟต์แวร์ ได้แก่  Acoustics , Computational Fluid Dynamics , Ergonomic Modeling & Analysis , Finite Element Analysis (FEA) , Heat Exchanger , Kinematics Analysis (Motion) , Piping Analysis , Structural Analysis (non-FEA) ,  Thermodynamics

CAE

            CAE เป็นคำย่อมาจากคำว่า Computer Aided Engineering ซึ่งแปลตามศัพท์ได้ความว่า การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในงานวิศวกรรม หมายถึงการบอกถึงความสามารถของสิ่งที่ออกแบบว่า สามารถทำงานได้ตามที่อยากให้เป็นหรือไม่ ซึ่งสิ่งที่เป็นตัวบ่งชี้ คือ

            1. ผลลัพธ์จากการทดสอบจริง ได้แก่ การนำต้นแบบมาทดสอบจริง เช่น การทดสอบการชนของรถ หรือ การทดสอบความแข็งด้วยการอัดแรง ฯลฯ

            2. ผลลัพธ์จากการคำนวณด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ สามารถหาผลลัพธ์จากสถานการณ์ที่สมมติขึ้น ซึ่งการคำนวณแบบนี้จะใช้เวลามาก กว่าจะได้ผลลัพธ์ ทำให้วิศวกรคิดนำคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ประเภท CAE มาช่วยคำนวณหาผลลัพธ์ ซึ่งจะทำให้คำนวณได้เร็วกว่ามาก และมีความถูกต้องสูง