CAD / CAM bilgisayar destekli dizayn ve bilgisayar destekli imalat anlamına gelen terimlerdir. Dizayn ve üretimde bir takım fonksiyonları yerine getirmek için dijital bilgisayarların kullanılmasıyla ilgili bir teknolojidir.
Bilgisayar destekli dizayn ( CAD ), mühendislik dizaynının ortaya çıkarılması, geliştirilmesi, analizi ve modifikasyonu desteklemek için bilgisayar sistemlerinin kullanılması olarak tanımlanabilir. CAD sistemi, kullanılan bir donanım ( hardware ) yazılım ( software ) ve kullanıcı üçlüsünden oluşur.
CAD donanımı, tipik olarak bir bilgisayarı, bir veya daha fazla grafik gösterimli terminali, klavyeyi, yazıcıyı, çiziciyi ve diğer çevresel donanımı içerir.
CAD yazılımı, sistem üzerinde bilgisayar grafiklerini uygulamak için bilgisayar programlarını ve kullanıcı firmanın mühendislik fonksiyonlarını kolaylaştırmak için şu programların kullanılmasını içerir. Bu uygulamalar;
Çekme ? yorulma deneyleri, mekanizmaların dinamik yapı analizleri, ısı transfer hesaplamaları ve nümerik kontrollü parça programlarıdır.
Bilgisayar destekli imalat ( CAM ), bir imalat tesisinin üretim kaynakları arasında oluşturulan bir bilgisayar etkileşim alanı vasıtasıyla tesisin faaliyetlerini ister direkt ister endirekt olarak planlaması, yönetimi ve kontrolü için bilgisayar sistemlerinin kullanımı olarak tanımlanabilir. Tanımdan da anlaşılacağı üzere CAM? in uygulamaları iki geniş kategoriye ayrılır:
a- Bilgisayarlı Gözetim ve Kontrol: Bilgisayarların prosesin gözlenmesi veya kontrolü amacıyla imalat prosesine doğrudan doğruya bağlandıkları direkt uygulamalarıdır.
b- İmalat Destek Uygulamaları: Bilgisayarla imalat prosesi arasında direkt bir etkileşimin olmadığı, bilgisayarın tesis içindeki üretim faaliyetleridir.
CAD / CAM SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI:
Bilgisayar olayı yeni olmakla beraber ? Bilgisayar Destekli ? ya da ? Bilgisayar Yardımlı ? kavramın etkinlik kazanması son 15 ? 20 yılın ürünüdür. Ülkemizdeki gelişmeler dünya çapındaki bilgisayar destekli tasarım ve üretim uygulamalarına kıyasla daha yeni ve bir ölçüde de başlangıç aşamasındadır. Buna rağmen özellikle ? Bilgisayar Destekli Üretim ? dünya genelinde yeni gelişmeler göstermektedir ve özellikle ? Üretim Mühendisliği ? yeni bir meslek dalı olarak üniversitelerde gerçekleştirilme düzeyine gelmiş bulunmaktadır.
Bilgisayar destekli tasarım aracılığıyla bilgisayar grafikleri, tasarımda devrim sayılabilecek gelişmeler sağlamıştır. Buna bağlı olarak üniversitelerde hem var olan mühendislik öğretim programlarının yeniden gözden geçirilmesi zorunluluğu doğmuş, hem de yeni bir disiplin olarak ? Üretim Mühendisliği ? gündeme gelmiştir.
Bilgisayar destekli üretim / tasarım genel anlamda bilgisayar teknikleri kullanan yeni bir çok disiplini teknolojik alandır. Bu alanda çalışacak elemanların yüksek düzeyde yetişmiş olmaları gerekmektedir. Değişik mühendislik düzlemlerinden ortak bir proje üzerinde çalışacak takım üyelerinin ortak bir kavram bütünlüğüne ve ortak bir teknik dile sahip olmaları gerekmektedir. Bu durumda orta öğrenimden ve meslek okullarından başlamak üzere üniversite ve yüksek okullarda yeni bir eğitim planı üzerinde dünya genelinde başlayan bir tartışmaya tanık olmaktayız.
CAD / CAM koşullarında önemli bir öge de bilgisayar grafikleridir. Bunlar tasarımcıya yeni bir ufuk yeni bir dünya açmıştır. Bilgisayar grafikleri ile üç boyutlu şekiller üzerinde düşünme ve istendiği biçimde müdahale olanakları doğmuştur. Bir motor ya da bir binanın değişik yönlerden kesitlerini değişik yönlerden görebilecek tasarımın başarı şansı arttırılabilmekte çok kısa sürede üretilen teknik resimlerle üretimde yer alanların karar alma verimlilikleri yükselebilmektedir. Bilgisayar grafikleri ile birlikte ? Sonlu eleman yöntemleri? tasarımcıya yeni düşünce boyutları açmıştır.
Özellikle son on yıl içinde ( CAD / CAM ) alanında meydana gelen önemli gelişmeler, bilgisayar destekli çizim dizgeleri mühendislik çözümleri ve makine işlemlerinin sayısal denetimi gibi uygulamalı alanlarda olmuştur. CAD / CAM? in ilk örnekleri uygulanmaya başlandığı zaman, birbirlerinden bağımsız olarak gerçekleştirilmekte ve tekil program uygulamalarında olduğu gibi veriler elden hazırlanmaktaydı. Buna bağlı olarak da tasarım ve üretim verilerinin işlenmesinde maliyet yüksek olmaktaydı. Zamanla mühendisler ve bilgisayar araştırıcıları veri akışındaki boşlukların farkına vararak bunları gidermeye çalışmışlardır. Bugün tasarım, üretim ve işletmecilikte CAD / CAM uygulamaları bilgisayar ile entegre edilmiş veri tabanları olmadan yapılamamakta, yapılsa da uygulama boyutları küçük olmaktadır. Bu bakımdan veri tabanı sorunu CAD / CAM dizgeleri ile veri tabanları arasındaki uyum, aynı zamanda üretilmemeleri nedeni ile verimsiz ya da pürüzlü olabilir. Bu bakımdan söz konusu uyumsuzlukların yeniden gözden geçirilerek daha yeni kolaylıkların geliştirilmesi çalışmaları hız kazanmış durumdadır.
CAD / CAM SİSTEMLERİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ:
Hem CAD hem de CAM 1950? lerin başlarında doğmuştur. CAD? in evrimi geniş olarak bilgisayar grafiklerinin gelişmesiyle ilgilidir. Bilgisayar grafikleri alanında önemli projelerden biri 1950? lerin ortalarında ve sonlarında geliştirilen APT dilidir. APT İngilizce Automatically Programmed Tools sözcüklerinin ( otomatik olarak programlanan takımlar anlamında ) baş harflerinden oluşturulan bir terimdir. Bu proje bilgisayar kullanımında nümerik kontrollü parça programları için geometri elemanlarını tanımlamak için uygun bir yol geliştirilmesi ile ilgiliydi.
1960? ların başlarında General Motors, IBM, Lockheed ? Georgia McDonnell ? Douglas gibi endüstriyel kuruluşların tümü bilgisayar grafikleriyle ilgili projelerde aktif rol oynamışlardır. Bu projelerin çoğu sonuçta ticari ürünler şeklinde çıkmışlardır.
1960? ların sonlarında Calma ( 1968 ) ve Applican ve Computervision ( 1969 )? u içeren pek çok CAD / CAM sistem satıcısı ortaya çıkmıştır. Bu sistemler kullanıcının ihtiyacı olan yazılım ve donanımın tümünü veya bir çoğunu içeren ? anahtar teslimi ? sistemlerini satarlar.
CAM konusu öncülüğünü Air Force şirketinin himayesi altında çalışan N.I.T.? in yaptığı NC tezgahların keşfi ( 1950 ) ile ortaya çıktı. Bu eski cihazlar herhangi bir takım tezgahının hareketlerinin bir delikli banda bağlı elektronik kontrol mekanizması ile denetlenmesinin mümkün olduğunu kanıtladılar. Asıl gelişme parçanın fiziksel yapısına ve şekline bağlı olarak hazırlanan delikli bantların hızlı ve doğru bir çalışmayı mümkün kılması ile yaşanmıştır.
Bu gelişmeler NC takımların yaygın kullanımını sağlamıştır. 1960 ve 1970? lerde başta Avrupa ve Japonya? da olmak üzere bu endüstri hızlı bir gelişim göstermiştir. 1970? lerin başlarından itibaren ( mikro ve mini bilgisayar teknolojisinin oluşmasıyla ) yeni kontrol teknikleri geliştirilmiştir. Doğrudan nümerik kontrol ( DNC ) ve bilgisayarlı nümerik kontrol sistemleri daha geniş kullanılmaya başlanmıştır. Bu sistemler bilgisayarlar ve makinelerin doğrudan ilişkisini sağlamıştır. Aynı şekilde operatöre makine fonksiyonlarını programlar vasıtasıyla kontrol şansı tanımıştır. Parça programı grup işleme uygun APT modu ile CAD aracılığında hazırlanan tasarımlardaki imal edilecek parçaların geometrik şekli baz alınarak hazırlanır.
Diğer CAM gelişmeleri 1970? lerde hızlanmıştır. Şu anda Amerika? da 3200, Batı Avrupa? da 1800 ve Japonya? da 4000 uygulaması bulunan robot teknolojisi, alma ve yerleştirme operasyonlarının tümü, kaynak yapma, yıkama, sprey boyama ve montaj fonksiyonlarının tamamını yerine getirmektedir.
Günümüzde disk ve disket komponentlerinin çoğalması, mühendislik ve imalat işlemleri arasındaki bilgi bağlantısının anlaşılması sonucunda bu elemanların bütünleştirilmesinden büyük kazançlar elde edilmiştir.
CAD DİZAYN PROSESİ:
CAD herhangi bir araştırma geliştirme veya tasarım probleminin çözümünde, grafik özellikler kullanılarak iki veya üç boyutlu çizimlerin ve tasarımların, bilgisayar desteği ile oluşturulmasına dayanan çalışma yöntemlerinin tümüdür.
Modern CAD sistemleri ( genellikle CAD / CAM sistemleri adı verilir ) İnteraktif Bilgisayar Grafiklerine ( ICG ) dayanırlar. ICG? ler bilgisayarların şekil veya sembol formunda veri oluşturulması, iletmesi ve ekranda göstermesinde kullanılan, kullanıcıya dayanan sistemlerdir.
Bilgisayar Destekli Dizayn Sistemlerindeki kullanıcı, verileri ileten ve bilgisayara çeşitli girdi araçlarının herhangi biri vasıtasıyla komut veren desinatördür. Bilgisayar kullanıcıyla katot ışın tüpü ( CRT ) yardımıyla iletişim kurar. Operatör ( Teknik Ressam ) CRT ekranı üzerinde, bilgisayarın belleğinde depolanmış arzu edilen yazılım alt programlarını çağıran bir giriş komutu ile bir görüntü ( imaj ) yaratır. Operatör, boyutlarda genişleme / daralma, rotasyon, ekran üzerinde başka bir konuma gitme vb. çeşitli manipülasyonlar yardımıyla, görüntünün istenen detaylarını komutlarla formüle edebilir.
Günümüzde hassasiyetleri gitgide artan ve gerek renk ve gerekse gösterim yetenekleri yüksek ekranlar üretilmektedir. Bu ekranlar üzerindeki en basit bir bilgisayar grafik uygulaması dahi binlerce noktadan oluşmaktadır. Kapasiteleri çok büyük mikro çiplerin geliştirilmeleri sonucunda bellekte milyonlarca noktanın koordinatları depolanabilmektedir.
ICG sistemi CAD sisteminin bir bileşenidir. Diğer bileşen operatördür ( kullanıcı ). İnteraktif Bilgisayar Grafikleri, dizayn problemini çözmek için operatör tarafından kullanılan bir alettir. Operatör, insanın zihinsel yeteneklerine ( fikir oluşturma, bağımsız düşünme ) en çok uyan dizayn prosesini gerçekleştirir. Bilgisayarsa, kendi yeteneklerine ( hesaplama hızı, gösterim yeteneği, bellek ) en iyi uyacak şekilde görevini yerine getirir. Sonuç sistem bu iki bileşenin yeteneklerini aşar.
CAD sistemini kullanmanın temel nedenleri şunlardır:
1- Tasarımcının Üretkenliğini Arttırmak İçin: Bu, ürünün, alt montaj bileşenleri ve parçalarının tasavvur edilmesinde operatöre yardım ederek ve dizayndaki sentez, analiz ve döküm için gerekli zamanı kısaltarak sağlanır. Üretkenliğin gelişmesiyle sadece daha düşük dizayn maliyeti değil, aynı zamanda da daha kısa proje tamamlanma zamanı sağlanır.
2- Dizayn Kalitesini Geliştirmek İçin: Bir CAD sistemi ile çalışmak, yapılan tasarımda daha çok alternatifin gözönüne alınması, düşünülen alternatiflerin hesaplarının yapılarak değişik durumlarda mühendislik analizleri yapabilme imkanı sağlayacaktır. Tüm bu çalışmalar sırasında hassasiyet dizayn hatalarını minimuma indirecektir. Ayrıca ortaya çıkan çizimlerde minimum çizim hataları yaratılacak böylelikle daha temiz ve standartlara uygun çizimler elde edilecektir.
3- İmalat İçin Veri Tabanı Oluşturmak: Üretim için teknik dokümanların hazırlanması sırasında ürünün işlenebilmesi için gerekli olan datalar da gözönünde tutulacaktır. Bu datalar, ürünün geometrik boyutları, ürünün geometrisini oluşturan tanımlanmış temel elemanların neler olduğu, detayların nasıl birleştirileceği, detaylara ait malzeme bilgileri, mamulün işleneceği hammaddenin ölçüleri ( kaba malzeme ölçüleri ) vb. bilgilerdir. Bu bilgiler değişik formatlarda sistemden alınarak birbirinden farklı bir çok amaç için kullanılabilir.
CAD Dizayn prosesi altı safhayı içeren bir prosedür olarak karakterize edilebilir:
1- İhtiyacın Belirlenmesi: Bir takım düzeltici faaliyetlerin yapılması gerektiğinin bir kişi tarafından anlaşılmasıdır. Bu bir mühendis tarafından mevcut makine dizaynındaki bazı kusurların belirlenmesi veya bir satıcı tarafından yeni bir ürünün pazarlama fırsatlarının algılanması olabilir.
2- Problemin Tanımı: Dizayn edilecek parçanın tüm spesifikasyonlarını içerir. Bunlar fiziksel ve fonksiyonel karakteristikler, kalite ve işleme performansını kapsar.
3- Sentez ( Mühendislik Tasarımı ): Bilindiği üzere geleneksel mühendislik tasarımı, çizim masası üzerinde başlar ve orada ayrıntılı bir doküman ? teknik resim haline dönüşür. Makine mühendisliğinde tasarım; bir ürünün onun alt parçalarının ve hatta bu ürünün imal edilmesi için gerekli olan takım ve tertibatların tüm teknik resimlerini içerir. Elektrik ve elektronik mühendisliğinde tasarım ise elektrik devre ve şemaların hazırlanması gibi işlemleri içerir. Buna benzer şekilde diğer mühendislik dallarında da yapılan tasarımların elle doküman haline getirilmeleri söz konusudur.
Mühendislik tasarımı geleneksel olarak tasarımın çizim masalarında detaylı mühendislik resimleri formunda dokümante edilmesi ile oluşurlar. Bilgisayar destekli tasarımda bir tasarım işleminde yapılması öngörülen bütün işlemler çizim masası yerine artık bir CAD sisteminden oluşur. Bir CAD sistemi şu kısımlardan oluşur:
a- Tasarımcı
b- Donanım ( Hardware ): Bilgisayar ve çevre birimleri ( yazıcı, çizici vb. )
c- Yazılım ( Software ): Genel sistem yazılımı ve CAD yazılımı.
d- Problem; çözülmesi gereken tasarım problemi.
Tasarımcı, elindeki problemi önünde mevcut olan bilgisayardaki CAD programını kullanarak çözümler. CAD sisteminde kullanılan bilgisayar gerekli tasarımın yapılmasına olanak verecek bir CAD yazılımına sahiptir. Bu yazılım ile tasarımcı bilgisayarın çevre üniteleri ile ( ekran, klavye vb. ) sürekli etkileşim halindedir. Yapacağı tasarımın cinsine göre çeşitli geometrik çizim elemanlarının kullanılması ile çizimleri ekranda gerçekleştirilir. Yani geleneksel olarak çizim masasında kağıt üzerinde yapılan çizimler ve tasarımlar CAD sistemlerinde artık ekranda yapılır. Bu arada eğer tasarlanan geometri üzerinde yapılacak düzeltmeler, değişiklikler, büyütme, küçültme, kopyalama ve bunun gibi işlemler varsa bunlar rahatlıkla ekranda yapılabilmektedir. Böylece diğer tasarım yöntemlerindeki yorucu ve zaman alıcı işlemler bilgisayarlarda rahatlıkla yapılmış olmaktadır.
CAD ile tasarımcı yaptığı tasarımı çok daha rahat bir şekilde gözönünde canlandırabilir; birkaç alternatif tasarımı kısa bir sürede analiz edip, ilişkili alt parçaları ile birlikte kolaylıkla ekran üzerinde monte edilebilir ve bunlar üzerinde çok değişik analizler yapılabilir. Ayrıca yeni yapılacak tasarım, eski tasarımlarının bazı kısımlarının değiştirilmesiyle elde edilecekse bu da son derece hızlı bir şekilde eski tasarımın ekrana çağrılıp üzerine gerekli değişikliklerin yapılması ile elde edilir. Özet olarak, tasarımcının üretkenliği CAD sistemlerinin kullanılmasıyla artmaktadır.
4- Analiz ve Optimizasyon: Sentez ve analiz etme dizayn prosesi ile yakından ilgilidir. Bir operatör tarafından belli bir bileşen veya tüm bir sistemin alt sistemi fikri oluşturulur, analiz edilir, analiz prosedürü ile geliştirilir ve tekrar dizayn edilir.
5- Değerlendirme: Dizaynı, problem tanımlama safhasında belirlenen spesifikasyonlara göre ölçmektir. Bu değerlendirme işletim performansı, kalite, güvenirlilik ve diğer kriterleri değerlendirmek için prototip modelin test edilmesi ve imal edilmesidir.
6- Sunma ( Mühendislik Çizimlerinin Hazırlanması ): Dizayn prosesinde en son safha sunmadır, yapılan mühendislik tasarımlarının belgelendirilmesi gereklidir. Bunlar genellikle teknik resimler ve raporlar şeklinde olabilir. Bunların hazırlanmaları imalat için şarttır. Bir CAD sisteminde yapılan tasarımların dokümantasyonu çiziciler ve yazıcıların kullanılmasıyla olur. Bu işlem direkt olarak bilgisayardaki çizimlerin kağıda yazıcı ve çiziciler yardımı ile aktarılması yoluyla gerçekleştirilir ve elde edilen çizimler geleneksel metotla yapılan teknik resimlere karşın çok daha hassas ve kaliteli olur.
Bu yapılan çalışmaların nedeni ise yapılan tasarımların daha sonra imalatta faydalanacak şekilde bir veri tabanı oluşturmasına imkan vermesidir. Geleneksel metotlarla yapılan tasarımlardan sonra imalat mühendisleri tarafından iki ayrı bölümde iki ayrı prosedür uygulanmaktadır. Böylece tasarım ve imalat birimleri tarafından aynı olan bazı işlemler tekrarlanmakta, dolayısıyla belirli ölçüde zaman kaybı ortaya çıkmaktadır. Buna karşın bir CAD / CAM sisteminde tasarım fazında bir veri tabanı oluşturulmakta ve aynı veri tabanı imalat için de kullanılmaktadır. Daha önce yapılan işlemler yinelenmemektedir. Bir başka deyişle, ekran başında tasarlanan parça, kalıp vb. ürün yine ekran başında işlenmektedir. Bu işleme sırasında sahip olunan takım tezgahının ve bu tezgahın mevcut kesici kalem vb.? nin özellikleri bilgisayarla simüle edilebilmektedir. Bu şekilde NC parça programlama yapılmış ve o parça için NC kodlama elde edilmiş olur. Daha sonra bu NC verileri takım tezgahına gerek şerit, gerek manyetik bant ve gerekse de doğrudan bağlantı ile aktarılır. Böylece imalatı düşünülen parça tasarımdan imaline kadar CAD sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiş olur.
DİZAYNDA BİLGİSAYARIN KULLANIMI:
Bilgisayar destekli modern sistemler tarafından gerçekleştirilen dizayn ile ilgili işler dört fonksiyonel alanda gruplanabilir.
Geometrik Modelleme,
Mühendislik Analizi,
Dizaynın Gözden Geçirilmesi ve Değerlendirilmesi,
Otomatik Çizim.
Geometrik Modelleme
CAD, en alt düzeyde parçanın resmini çizmek ile başlar. Şeklin yanısıra parça boyutları da girilebilir. Yalnız önemli olan nokta, tasarımı yapılan cismin geometrisinin matematiksel olarak tanımlanabilir olması gerektiğidir. Geometrik modellemede üç ana yöntem dikkati çeker.
Bunlar:
- 2D Tasarım: İki boyutlu tasarım yöntemi düzlem objeler için kullanılmaktadır ( Nokta, çizgi ve daire gibi ).
- 3D Tasarım: Bu yöntem çok karmaşık 3D profillerin dizaynı için tasarımda kullanılmaktadır.
Bilgisayar geometrik modelleme prosesi süresince, komutları matematik modele çevirir, onları veri kütüklerinde depolar ve CRT ekranı üzerinde bir görüntü olarak gösterir. Model sonuçta, gözden geçirme, analiz etme veya değiştirme işlemleri için veri kütüklerinden çağrılabilir.
Mühendislik Analizi:
Daha yüksek seviyede CAD programları hesap yapabilme yeteneğine sahiptir. Herhangi bir mühendislik probleminin çözülmesi için, problemin formülasyonunun yapılması gerekir. Bu formülasyon üzerine bir takım analiz yöntemleri uygulanabilecektir. Bu analizler çekme yorulma deneyleri, ısı transfer hesaplamaları veya dizayn edilen sistemin dinamik davranışlarını anlatmak için diferansiyel denklemlerin kullanılması gibi çeşitli hesaplamalardır. Bilgisayar bu analiz çalışmalarına destek olarak kullanılabilir.
CAD / CAM sistemlerinde kullanılan iki önemli analiz yöntemi şunlardır:
Kütle Özelliklerinin Analizi: En geniş uygulamaya sahip bir CAD sistemi özelliğidir. Bu analiz, yüzey alanı, ağırlık, hacim, ağırlık merkezi ve iç moment gibi katı cisimlerin özelliklerini analiz etme imkanı sağlar.
Sonlu Eleman Analizi: CAD sisteminin en etkili özelliklerinden biri de sonlu eleman metodudur. Bu teknikte nesne, düğümlerde toplanan ve birbirine bağlı bir şebeke oluşturan çok sayıdaki sonlu elemana ( genellikle dikdörtgen veya üçgen şeklinde ) bölünür. Hesaplama kabiliyeti yüksek bir bilgisayarla tüm nesne, her bir düğümde çekme ? yorulma ısı transfer ve diğer karakteristikler hesap edilerek analiz edilebilir. Sistemdeki tüm düğümlerin birbirleri ile ilgili davranışları belirlenerek bütün nesnenin davranışlarına ulaşılabilinir.
Dizaynın Kontrolü ve Değerlendirilmesi:
Dizaynın doğruluğunu kontrol etme işlemi bilgisayar terminali üzerinde rahat bir şekilde yerine getirilir. Boyut spesifikasyonlarını kullanıcı tarafından gösterilen yüzeylere atayan yarı ? otomatik boyutlama ve toleranslama yöntemleri, boyutlama hatalarını azaltmaya yardımcı olurlar. Bunların yardımıyla operatör parça dizayn detayları üzerine doğru yaklaşır (700 m ) ve daha yakın bir inceleme için grafik ekran üzerindeki görüntüyü büyültür.
Dizaynın gözden geçirilmesinde, genellikle ? çakıştırma ? adı verilen prosedür yardımcı olur. Çakıştırma için iyi bir örnek, bir makine parçasının en son şeklinin geometrik görüntüsünü kaba döküm kalıbı görüntüsü üzerine kapatmak olabilir. Bu analiz, dökümde sonuç makinenin boyutlarını gerçekleştirmek için yeterli malzemenin olduğunu temin eder.
Bilgisayar destekli dizayn sistemlerinde en ilginç değerlendirme metotlarından biri ?kinematik ?? tir. Uygun kinematik paketleri menteşe ve mafsal gibi basit dizayn mekanizmalarının hareketlerini canlandırma yeteneği sağlar. Bu yetenek, operatörün mekanizmasının işlemini görüntüleme yeteneğini arttırır ve mekanizmanın diğer bileşenlere bir engel teşkil edip etmediğinden emin olunur.
Otomatik Taslak Çizim:
Mühendislik çizimlerinin CAD? in veri tabanından direkt olarak kopyalanmasıdır. CAD sistemleri çizim fonksiyonunun üretkenliğini kabaca elle çizimin 5 katı kadar arttırmıştır.
CAD? in bazı grafik özellikleri çizim prosesine çok elverişlidir. Bu özellikler otomatik boyutlama, taralı alanların oluşturulması, ölçekli çizim, parçaların detaylarının görüntülerini büyütme ve bunların bazı bölümlerinin geliştirilmesi özelliklerini kapsar. CAD? le taslak çizilmesi, parçanın rotasyonu ve görüntünün diğer transformasyonlarında ( eğrilik, izomorfi ve perspektif ) önemli oranda destek sağlanır. Günümüzde birçok CAD sistemi bir parçanın altı farklı görüntüsünü oluşturma yeteneğine sahiptir.
Yukarıda anlatılan 4 CAD fonksiyonuna ek olarak, CAD veri tabanının bir başka özelliği de parça sınıflandırma ve kodlama sistemlerinin geliştirilmesinde kullanılabilmesidir. Parça sınıflandırma ve kodlama benzer parça dizaynlarının gruplanması ve bir kodlama şemasıyla bu benzerliklerin arasında bir ilişki kurulmasıdır. CAD bu konuda operatöre çok faydalı bir yardımcıdır.
BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM YÖNTEMLERİ:
CAD? in temeli, geleneksel olarak teknik ressamlarca çizilen resimlerin yine teknik ressamlarca fakat bilgisayar kullanılarak çizilmesine dayanır. Burada sözkonusu olan iki boyutlu teknik resimlerin bilgisayar yardımı ile çizimi, olsa olsa CAD için ancak bir başlangıç seviyesi olabilir. CAD günümüzde en temel teknik resimlerin çizilip ölçülendirilmesinden, en karmaşık şekillerin gerçeğe yakın tasarlanıp görüntülenmesine kadar geniş olanakları içermektedir. CAD ile birlikte kullanıcı yazılımları, uzman sistemler, çözümleme yazılımları, sayısal denetim, robotlar, üretim planlama yazılımları, bilgisayar bütünleşik üretim hedefinin birer parçasıdır. En genel yaklaşımla bir şekli CAD ile tasarlamak için dört temel yöntem kullanılır.
Çizim:
Teknik resimlerin, geleneksel çizim aletleri yerine bilgisayar kullanımı ile çizilmesi için iki ve üç boyutlu çizim yazılımları kullanılır. Bir teknik ressamın çizebileceği her türden ürün, kalıp, parça, plan, proje vb. resmi mümkün olduğunca teknik ressamın çizim sırasında kullandığı yöntemlerle bilgisayar ekranına çizilir. Nokta, çizgi, yay, eğri, çokgen gibi temel elemanlardan hareketle çizim yapılır. Büyütme, küçültme, silme, çoğaltma, tarama vb. olanakları ile istenen değişiklikler yapılır. Resim üzerine istenen yazılar yazılır, istenen ölçü sisteminde otomatik ölçülendirme yapılır. Çok kullanılan çizim parçaları için arşiv oluşturulacak kolayca çizimde kullanılabilir. Çizim modülü ile iki boyutlu çizimin yanısıra izometrik çizim de yapılabilir.
Tel Kafes Geometri:
Tel kafes geometri, bir şekil üç boyutlu olarak göstermenin en basit yoludur. Şeklin sadece sınırları ve kenarları çizgi ve eğrilerle gösterilir. Eğriler çok sayıda yayın birleşmesinden meydana gelir. Bir eğri uzayda serbestçe tanımlanabildiği gibi bir yüzey üzerine çizilmiş de olabilir. Eğriler matematiksel olarak polinomlarla tanımlanır. CAD yazılımlarında eğrilerin oluşturulması için üç yöntem vardır:
Daire, yay, elips, parabol, hiperbol gibi yaygın, matematiksel olarak kolay ifade edilen eğriler.
Karmaşık iki yüzeyin kesişimi, bir eğrinin bir yüzey üzerine izdüşümü vb. etkileşimli yöntemlerle belirlenen hesaplanmış eğriler.
Bir dizi noktanın, teğet ve diklik kurallarına uyarak birleştirilmesi ile belirlenen eğriler.
Yüzey Geometri:
Tel kafes geometri ile tanımlanan üç boyutlu şekillerin daha sıkı çizgilerle taranması ile oluşur. Çizgilerin arası yüzeylendirilerek gerçeğe yakın yüzeylerin görüntülenmesi sağlanır. Yüzey oluşturmak için, iki değişkenli polinomlarla tanımlanan denklemler kullanılır. CAD yazılımlarında çok kullanılan beş yüzey oluşturma metodu vardır:
Koni, küre, silindir, spiral, düzlem yüzeyi gibi temel geometrik yüzeyler
Uzayda eğriler arasının teğet ve diklik kurallarına uygun olarak doldurulması ile oluşturulan yüzeyler
Yüzeylerin birbirine geçtiği hallerde oluşan kenarların yaylarla yumuşatılarak geçiş sağlanması ile oluşturulan yüzeyler
Uzayda belirlenen noktalardan geçen teğet ve diklik şartlarını sağlayan çizgilerin oluşturduğu yüzeyler
Bir yüzey üzerinde kapalı eğrilerle yüzey parçaları ayrılabilir. Eğer bir düzlem üzerinde yüzey parçası ayrılacaksa doğrular da kullanılabilir. Bu şekilde oluşturulan yüzey parçaları birleştirilerek yüzeyler oluşturulabilir.
Katı Geometri:
Temel geometrik hacimlerden hareketle karmaşık şekillerin tasarlanması, katı geometri yazılımları ile yapılır. Yazılım, silindir, küre, koni spiral, piramit, küp eğri tabanlı prizma, çokgen tabanlı prizma, bir kesitin ( düzlemin ) bir eksen etrafında döndürülmesi ile oluşan hacimler gibi temel geometrik şekilleri tanımlayabilir. Karmaşık şekillerin oluşturulması için bu temel şekiller birleştirilir, birbirinden çıkarılır, deforme edilir, yüzeylerle kesilir. Görüntülerin daha gerçekçi olması için arkada kalan çizgiler görünmez yapılır, şekiller yüzeylendirilir.
Gelişmiş CAD yazılımlarında oluşturulan şekiller 16,7 milyona kadar varan renklerle ve ( yarı ) ışık geçirgen olarak tanımlanabilir. Çeşitli noktalarda ışık kaynakları tariflenerek şekillerin gölgelenmesi sağlanır. Şekiller sürekli döndürülebilir ve istenen yerde kesit alınabilir. 2 ve 3 boyutlu çizim modülü diğer model geometrilerin oluşturulabilmesi veya bir modülden diğer modüle bilgilerin aktarılabilmesi için temeldir. 2 ve 3 boyutlu çizim modülü ile çizilen resimler, tel kafes, yüzey ve katı model geometri modüllerinde çağrılıp üzerinde çalışılabilir. Bu modüllerde yaratılan şekiller 2 ve 3 boyutlu çizim modülüne aktarılabilir.
Birçok yazılımda bütün modüller ortak tek bir bilgi tabanı kullanırlar.
BİLGİSAYAR DESTEKLİ DİZAYNIN FAYDALARI:
CAD? in pek çok faydası vardır. Ancak bunlardan sadece bazıları kolaylıkla ölçülebilir. Örneğin, iş kalitesinin gelişmesi, daha kullanışlı bilgi, kontrolün gelişmesi gibi belirli bir miktar ile belirlemenin güç olduğu soyut faydaları vardır. Bazı faydaları ise somuttur fakat bunlardan sağlanan faydaları üretim prosesinden bulup çıkarmak ve dolayısıyla dizayn safhasında bunları para miktarı ile ifade etmek güçtür. CAD sistemlerinin uygulanmasından sağlanan bazı faydalarsa direkt olarak ölçülebilirler. Aşağıda bütünleşik CAD / CAM sistemlerinden sağlanan faydalar şu şekilde sıralanabilir:
Daha kısa temin zamanları sağlar.
Mühendislik personelinin ihtiyaçları azalır.
Yapılmış tasarımlar üzerinde ortaya çıkan müşteri isteklerinin kolaylıkla yerine getirilmesi.
Piyasanın ihtiyaçlarına daha hızlı cevap verilir. Gerekli veri tabanı oluşturulduktan sonra benzer yeni mamuller üretmek için gereken proje zamanlarını en aza indirerek, pazar rekabetinde avantaj sağlayacaktır.
Kopyalama ( çizme ) hataları minimuma iner.
Dizaynın doğruluğu artar.
Dizaynlar daha standart olur.
Analiz sırasında bileşenlerin birbirleriyle etkileşimleri daha kolay belirlenir.
Daha iyi bir fonksiyonel analiz sağlayarak prototip test sayısı azalır.
Dokümantasyon sağlamaya hazırlamaya destek sağlar.
Takım dizaynında üretkenliği arttırır.
Maliyetler hakkında daha iyi bilgi sağlar.
Daha iyi bir dizayn sağlar.
NC parça programları ve rutin çizim görevleri için gerekli eğitim süresini azaltır.
NC parça programlarında daha az hata oluşur.
Mevcut parçaların daha fazla işlenmeleri ve kullanılmaları için bir potansiyel sağlar.
Dizaynın mevcut imalat tekniklerine uygun olmasını sağlar.
Algoritmaları optimalleştirerek malzemelerden ve makine zamanlarından tasarruf sağlar.
Projeler üzerinde çalışan dizayn personelinin daha etkin bir şekilde yönetilmesini sağlar.
Karmaşık parçaların incelenmesine yardımcı olur.
Mühendisler, tasarımcılar, yönetim ve farklı proje grupları arasında daha iyi bir anlaşma ve haberleşme ortamı sağlar.
Kaynak:
http://mkt.bursaunderground.com/dokumanlar/43-cad-cam/19-cad-cam-nedir
