컴퓨터 지원 설계

Computer-aided design
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예: 2D CAD 도면
예: 3D CAD 모델

CAD(Computer-Aided Design)는 컴퓨터(또는워크스테이션)을 사용하여 [1]설계의 작성, 수정, 분석 또는 최적화를 지원합니다.이 소프트웨어는 설계자의 생산성 향상, 디자인 품질 향상, 문서화를 통한 커뮤니케이션 향상 및 [2]제조용 데이터베이스 작성에 사용됩니다.CAD 소프트웨어를 통한 디자인은 특허출원에 사용될 때 제품 및 발명을 보호하는 데 도움이 됩니다.CAD 출력은 많은 경우 인쇄, 가공 또는 기타 제조 작업을 위한 전자 파일 형식입니다.CAD(Computer-Aided Drafting) 및 CADD(Computer-Aided Design and Drafting)라는 용어도 사용됩니다.[3]

전자 시스템 설계에 사용되는 것을 전자 설계 자동화(EDA)라고 합니다.기계 설계에서는 MDA(Mechanical Design Automation)로 알려져 있으며, 여기에는 [4]컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 기술 도면을 작성하는 프로세스가 포함됩니다.

기계 설계용 CAD 소프트웨어는 벡터 기반 그래픽을 사용하여 기존 제도 객체를 묘사하거나 디자인된 객체의 전체적인 외관을 보여주는 래스터 그래픽을 생성할 수 있습니다.하지만, 그것은 모양 그 이상을 포함합니다.기술 도면 및 엔지니어링 도면의 수동 초안과 마찬가지로 CAD 출력은 응용 프로그램별 규칙에 따라 재료, 공정, 치수 및 공차 등의 정보를 전달해야 합니다.

CAD를 사용하여 2차원(2D) 공간에서 곡선과 그림을 설계하거나 3차원(3D)[5][6]: 71, 106 공간에서 곡선, 표면 및 솔리드를 설계할 수 있습니다.

CAD는 자동차, 조선 및 항공우주 산업, 산업 및 건축 설계(건물 정보 모델링), 보철물 등 많은 분야에서 광범위하게 사용되는 중요한 산업 예술입니다.CAD는 영화, 광고 및 기술 매뉴얼에서 특수 효과를 위한 컴퓨터 애니메이션을 제작하는 데도 널리 사용됩니다. 이는 종종 DCC 디지털 콘텐츠 제작이라고 불립니다.컴퓨터의 현대적 보편성과 파워는 향수병과 샴푸 디스펜서조차 1960년대 엔지니어들에 의해 알려지지 않은 기술로 설계되었다는 것을 의미한다.CAD는 엄청난 경제적 중요성으로 인해 컴퓨터 기하학, 컴퓨터 그래픽(하드웨어와 소프트웨어 모두) 및 이산 미분 [7]기하학 연구에 큰 원동력이 되어 왔습니다.

특히 객체 형상을 위한 기하학적 모델의 디자인은 CAGD([8]Computer-Aided Geometric Design)라고 불리기도 합니다.

사용하다

컴퓨터 지원 설계는 엔지니어와 디자이너가 사용하는 많은 도구 중 하나이며 사용자의 직업과 문제의 소프트웨어 유형에 따라 다양한 방법으로 사용됩니다.

CAD는 Product Lifecycle Management(PLM; 제품 라이프 사이클 관리) 프로세스에서 디지털 제품 개발(DPD) 작업 전체의 일부이며, 다음과 같은 통합 모듈 또는 독립 실행형 제품과 함께 사용됩니다.

CAD는 환경영향보고서 작성에 종종 필요한 정확한 사진 시뮬레이션 작성에도 사용된다.이 경우 의도된 건물의 컴퓨터 지원 설계가 기존 환경의 사진에 중첩되어 제안된 시설을 건설할 수 있게 된다.뷰 코리더 및 그림자 스터디의 잠재적 [9]차단도 CAD를 사용하여 자주 분석됩니다.

CAD는 엔지니어에게도 유용한 것으로 입증되었습니다.이력, 피쳐, 파라미터화 및 높은 수준의 제약조건의 4가지 속성을 사용합니다.시공 이력을 사용하여 모델의 개인적 특징을 살펴보고 전체 모델이 아닌 단일 영역에서 작업할 수 있습니다.파라미터와 구속조건을 사용하여 다양한 모델링 요소의 크기, 모양 및 기타 특성을 결정할 수 있습니다.CAD 시스템의 기능은 인장 강도, 항복 강도, 전기적 또는 전자기적 특성 등 다양한 측정 도구에 사용할 수 있습니다.또한 응력, 변형률, 타이밍 또는 특정 온도에서 원소가 어떻게 영향을 받는지도 알 수 있습니다.

종류들

2D 스케치로 솔리드 모델을 재작성하는 간단한 절차입니다.
다음 항목도 참조하십시오.컴퓨터 지원 설계 편집자 비교

CAD에는 여러 가지 유형이 있으며,[10] 각 CAD의 사용 방법과 가상 컴포넌트를 각각 다른 방식으로 설계해야 합니다.

많은 무료 및 오픈 소스 프로그램을 포함하여 로우엔드 2D 시스템 제작자가 있습니다.최종 드래프트를 작성하는 동안 필요에 따라 조정할 수 있기 때문에, 이러한 방법을 사용하면, 스케일과 배치에 관한 번거로움 없이 도면 프로세스에 접근할 수작업 드래프트를 수반하는 도면 시트의 배치에 관한 번거로움 없이 도면 프로세스에 접근할 수 있습니다.

3D 와이어프레임은 기본적으로 2D 제도(현재는 자주 사용되지 않음)의 연장선입니다.각 선은 수동으로 도면에 삽입해야 합니다.최종 제품에는 질량 특성이 관련되지 않으며 구멍과 같은 기능을 직접 추가할 수 없습니다.운영자는 와이어프레임 모델을 사용하여 최종 엔지니어링 도면 뷰를 만들 수 있지만 2D 시스템과 유사한 방식으로 접근합니다.

3D "덤" 솔리드는 실제 객체를 조작하는 것과 유사한 방식으로 작성됩니다(현재는 자주 사용되지 않습니다).기본 3차원 기하학적 형태(프리즘, 실린더, 구체, 직사각형)는 실제 물체를 조립하거나 절단하는 것처럼 솔리드 볼륨을 추가 또는 감산합니다.모델에서 2차원 투영 뷰를 쉽게 생성할 수 있습니다.기본 3D 솔리드에는 일반적으로 구성요소의 움직임을 쉽게 허용하거나, 구성요소의 움직임에 대한 한계를 설정하거나, 구성요소 간의 간섭을 식별하는 도구가 포함되어 있지 않습니다.

3D 솔리드 모델링에는 두 가지 유형이 있습니다.

  • 파라메트릭 모델링을 통해 오퍼레이터는 "설계 의도"라고 불리는 것을 사용할 수 있습니다.개체 및 기능은 수정 가능한 상태로 생성됩니다.원래 부품이 생성된 방법을 변경하여 나중에 수정할 수 있습니다.피쳐를 부품의 중심에서 배치하려는 경우 오퍼레이터는 모델의 중심에서 찾아야 합니다.피쳐는 부품에서 이미 사용 가능한 기하학적 객체를 사용하여 찾을 수 있지만, 이 랜덤 배치를 수행하면 설계 의도가 무시됩니다.측정 시스템이 부품을 기능하는 대로 설계하는 경우 모수 모델러는 기하학적 및 함수적 관계를 유지하면서 부품을 변경할 수 있습니다.
  • 다이렉트 또는 명시적 모델링은 이력 트리 없이 지오메트리를 편집할 수 있는 기능을 제공합니다.다이렉트 모델링에서는 일단 스케치를 사용하여 지오메트리를 작성하면 스케치가 새로운 지오메트리에 통합되어 설계자는 원래 스케치를 필요로 하지 않고 지오메트리를 수정합니다.파라메트릭 모델링과 마찬가지로 직접 모델링은 선택한 형상 사이의 관계(예: 접선, 동심도)를 포함할 수 있습니다.

최고급 시스템은 보다 유기적, 미적 및 인체공학적 특징을 디자인에 접목할 수 있는 기능을 제공합니다.자유 형태 표면 모델링은 종종 고체와 결합되어 설계자가 인간의 형태 및 시각적 요구사항에 맞는 제품을 만들 수 있을 뿐만 아니라 기계와 인터페이스할 수 있도록 합니다.

테크놀로지

컴퓨터 마우스의 CAD 모델

원래 CAD 시스템용 소프트웨어는 Fortran, ALGOL과 같은 컴퓨터 언어를 사용하여 개발되었지만 객체 지향 프로그래밍 방법이 발전하면서 이는 급격히 변화했습니다.일반적인 현대적인 파라메트릭 기능 기반 모델러 및 자유형 표면 시스템은 자체 API를 갖춘 다수의 주요 C 모듈을 중심으로 구축됩니다.CAD 시스템은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와 NURBS 지오메트리 또는 경계 표현(B-rep) 데이터의 상호작용에서 기하학적 모델링 커널을 통해 구축된 것으로 볼 수 있다.형상 구속 엔진은 스케치 내의 와이어프레임 지오메트리 또는 어셈블리 내의 컴포넌트와 같은 형상 간의 연관관계를 관리하기 위해서도 사용할 수 있다.

이러한 협력 관계의 예상치 못한 기능은 디지털 프로토타이핑이라는 새로운 형태의 프로토타이핑으로 이어졌습니다.설계에서 제조 시간이 필요한 물리적 프로토타입과는 대조적입니다.즉, CAD 모델은 산업용 CT 스캔 기계를 사용하여 물리적 프로토타입을 스캔한 후 컴퓨터로 생성할 수 있습니다.비즈니스의 특성에 따라 디지털 프로토타입 또는 물리적 프로토타입을 특정 요구에 따라 초기에 선택할 수 있습니다.

현재 CAD 시스템은 모든 주요 플랫폼(Windows, Linux, UNIX 및 Mac OS X)에 대해 존재하며 일부 패키지는 여러 [11]플랫폼을 지원합니다.

현재 대부분의 CAD 소프트웨어에는 특별한 하드웨어가 필요하지 않습니다.다만, 그래픽스나 계산 부하가 높은 태스크를 실행할 수 있는 CAD 시스템도 있기 때문에, 최신의 그래픽 카드, 고속(및 복수의) CPU, 대용량 RAM이 권장되는 경우가 있습니다.

휴먼-머신 인터페이스는 일반적으로 컴퓨터 마우스를 사용하지만 펜과 디지털 그래픽 태블릿을 사용할 수도 있습니다.화면의 모델 보기 조작은 스페이스마우스/스페이스볼을 사용하여 수행되기도 합니다.일부 시스템은 3D 모델을 보기 위한 입체 안경도 지원합니다.과거에는 대규모 설치나 전문 애플리케이션에만 국한되었던 기술을 광범위한 사용자가 사용할 수 있게 되었습니다.여기에는 CAVE 또는 HMD 및 모션센싱 테크놀로지 등의 인터랙티브 디바이스가 포함됩니다.

소프트웨어

다음 항목도 참조하십시오.CAD 소프트웨어의 역사

1960년대 중반부터 IBM Drafting System을 통해 컴퓨터 지원 설계 시스템은 단순히 전자 제도 기능을 사용하여 수동 제도 기능을 재현하는 것 이상의 기능을 제공하기 시작했고, 기업들이 CAD로 전환하는 데 따른 비용 편익이 분명해졌습니다.CAD 시스템이 수동 제도보다 갖는 이점은 오늘날 컴퓨터 시스템에서 당연하게 여기는 기능, BOM 자동 생성, 집적회로 자동 배치, 간섭 검사 등입니다.결국 CAD는 설계자에게 엔지니어링 [6]계산을 수행할 수 있는 기능을 제공했습니다.이 이행 기간 동안 계산은 여전히 손으로 또는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 사람들에 의해 수행되었습니다.CAD는 제도사, 설계사 및 엔지니어링 역할이 결합되기 시작하는 엔지니어링 업계의 혁명적인 변화였습니다.부서를 통합하고 제도사, 설계사, 엔지니어에게 권한을 부여한 만큼 부서를 제거하지는 않았습니다.CAD는 컴퓨터가 업계에 퍼지기 시작한 영향의 한 예입니다.현재 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어 패키지는 2D 벡터 기반 제도 시스템에서 3D 솔리드 및 표면 모델러에 이르기까지 다양합니다.또한 최신 CAD 패키지는 3차원 회전이 가능하기 때문에 설계한 물체를 원하는 각도에서 볼 수 있습니다.내부에서도 [6]볼 수 있습니다.일부 CAD 소프트웨어는 동적 수학적 [6]모델링을 지원합니다.

CAD 기술은 도구와 기계 설계, 소규모 주거 유형(주택)에서 최대 상업 및 산업 구조물(병원 및 공장)[12]에 이르기까지 모든 유형의 건물의 제도 및 설계에 사용됩니다.

CAD는 주로 3D 모델의 상세 엔지니어링이나 물리적 부품의 2D 도면에 사용되지만, 제품의 개념 설계 및 레이아웃, 조립품의 강도 및 동적 분석, 부품의 제조 방법 정의에 이르기까지 엔지니어링 프로세스 전반에 걸쳐 사용됩니다.보석, 가구, 가전제품 등의 디자인에도 사용할 수 있습니다.또한 많은 CAD 애플리케이션이 고급 렌더링 및 애니메이션 기능을 제공하므로 엔지니어가 제품 설계를 더 잘 시각화할 수 있습니다. 4D BIM은 프로젝트 관리를 위한 시간 또는 일정 관련 정보를 통합한 일종의 가상 건설 엔지니어링 시뮬레이션입니다.

CAD는 제품 개발 비용 절감 및 설계 주기 대폭 단축 등의 이점을 통해 컴퓨터 지원 기술 범위 내에서 특히 중요한 기술이 되었습니다.CAD를 사용하면 설계자는 화면상의 작업을 레이아웃 및 개발하고 인쇄하여 나중에 편집할 수 있으므로 도면에 걸리는 시간을 절약할 수 있습니다.

라이선스 관리 소프트웨어

2000년 초에 일부 CAD 시스템소프트웨어 벤더는 전용 라이선스 매니저 소프트웨어와 함께 배포판을 출하하여 CAD [6]: 166 시스템을 사용할 수 있는 사용자의 빈도 또는 수를 제어할 수 있었습니다.로컬 스토리지 디바이스에서 로드하여 로컬 머신 또는 로컬 네트워크 파일 서버에서 실행할 수 있으며 보통 후자의 [6]: 166 경우 특정 IP 주소에 연결되었습니다.

소프트웨어 패키지 목록

CAD 소프트웨어를 사용하면 엔지니어와 건축가가 퍼스널 컴퓨터 시스템의 통합 그래피컬 사용자 인터페이스(GUI) 내에서 엔지니어링 프로젝트를 설계, 검사 및 관리할 수 있습니다.대부분의 응용 프로그램은 경계 표현(B-Rep) 및 NURBS 지오메트리를 사용한 솔리드 모델링을 지원하며 다양한 형식으로 게시할 수 있습니다.기하학적 모델링 커널은 CAD 응용 프로그램에 솔리드 모델링 및 표면 모델링 기능을 제공하는 소프트웨어 구성 요소입니다.

시장 통계에 따르면, 오토데스크, Dassault Systems, Siemens PLM Software 및 PTC의 상용 소프트웨어가 CAD 산업을 [13][14]지배하고 있습니다.다음으로 주요 CAD 어플리케이션 목록을 사용현황 [15]통계정보별로 보여줍니다.

상용 소프트웨어

오픈 소스 소프트웨어

프리웨어

CAD 커널

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Narayan, K. Lalit (2008). Computer Aided Design and Manufacturing. New Delhi: Prentice Hall of India. p. 3. ISBN 978-8120333420.
  2. ^ Narayan, K. Lalit (2008). Computer Aided Design and Manufacturing. New Delhi: Prentice Hall of India. p. 4. ISBN 978-8120333420.
  3. ^ Duggal, Vijay (2000). Cadd Primer: A General Guide to Computer Aided Design and Drafting-Cadd, CAD. Mailmax Pub. ISBN 978-0962916595.
  4. ^ Madsen, David A. (2012). Engineering Drawing & Design. Clifton Park, NY: Delmar. p. 10. ISBN 978-1111309572.
  5. ^ Farin, Gerald; Hoschek, Josef; Kim, Myung-Soo (2002). Handbook of computer aided geometric design [electronic resource]. Elsevier. ISBN 978-0-444-51104-1.
  6. ^ a b c d e f Schoonmaker, Stephen J. (2003). The CAD guidebook : a basic manual for understanding and improving computer-aided design. New York: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-0871-7. OCLC 50868192.
  7. ^ Pottmann, H.; Breell-Cokcan, S. and Wallner, J. (2007) "건축 설계를 위한 콘크리트 표면" 2009-08-12년 웨이백 머신, 213–234페이지, Patrick Chenin, Tom Lyche 및 Larry L Schumeaker (2007).
  8. ^ Farin, Gerald (2002) CAGD의 곡선과 표면: 실용 가이드, Morgan-Kaufmann, ISBN 1-55860-737-4.
  9. ^ "Computer-Aided Design (CAD) and Computer-Aided Manufacturing (CAM)". Inc.com. Retrieved 2020-04-30.
  10. ^ "3D Feature-based, Parametric Solid Modeling". engineershandbook.com. Archived from the original on 2012-11-18. Retrieved 2012-03-01.
  11. ^ "What is a CAD Workstation? Definition, Uses and More". Computer Tech Reviews. 2019-11-21. Retrieved 2020-04-30.
  12. ^ Jennifer Herron (2010). "3D Model-Based Design: Setting the Definitions Straight". MCADCafe.
  13. ^ CAD/CAE/PLM 소프트웨어 업계의 Big 6(2011), CAEWatch, 2011년 9월 12일
  14. ^ van Kooten, Michel (2011-08-23). "GLOBAL SOFTWARE TOP 100 – EDITION 2011". Software Top 100.
  15. ^ 기계 CAD 소프트웨어 목록, BeyondMech

외부 링크

  • MIT 1982 CAD 랩
  • Wikdiversity 컴퓨터 지원 설계 관련 학습 자료
  • Wikdiversity에서의 컴퓨터 지원 기하학 디자인 관련 학습 자료
  • Wikimedia Commons 컴퓨터 지원 설계 관련 매체
  • Wiktionary의 컴퓨터 지원 설계 사전 정의