Bilgisayar destekli tasarım (CAD), geometrik parametrelerle tanımlanan bilgisayar modellerinin oluşturulmasını içerir. Bu modeller tipik olarak bir bilgisayar monitöründe, ilgili parametreler değiştirilerek kolayca değiştirilebilen bir parçanın veya bir parça sisteminin üç boyutlu bir temsili olarak görünür. CAD sistemleri, tasarımcıların nesneleri çok çeşitli temsiller altında görmelerini ve bu nesneleri gerçek dünya koşullarını simüle ederek test etmelerini sağlar.
Bilgisayar destekli üretim (CAM), otomatik makineleri kontrol etmek için geometrik tasarım verilerini kullanır. CAM sistemleri, bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) veya doğrudan sayısal kontrol (DNC) sistemleri ile ilişkilidir. Bu sistemler, geometrik verilerin mekanik olarak kodlanmasıyla eski sayısal kontrol (NC) biçimlerinden farklıdır. Hem CAD hem de CAM, geometrik verileri kodlamak için bilgisayar tabanlı yöntemler kullandığından, tasarım ve üretim süreçlerinin yüksek düzeyde entegre olması mümkündür. Bilgisayar destekli tasarım ve üretim sistemlerine genel olarak CAD/CAM adı verilir.
CAD/CAM'IN KÖKENLERİ
CAD'in kökenleri, CAD sistemlerinin sağladığı temel işlemleri vurgulamaya da yarayan üç ayrı kaynaktan gelmektedir. İlk CAD kaynağı, çizim sürecini otomatikleştirme girişimlerinden kaynaklandı. Bu gelişmelere 1960'ların başında General Motors Araştırma Laboratuvarları öncülük etti. Bilgisayarlı modellemenin geleneksel çizim yöntemlerine göre önemli zaman kazandıran avantajlarından biri, bir modelin parametreleri değiştirilerek öncekinin hızlı bir şekilde düzeltilebilmesi veya manipüle edilebilmesidir. CAD'in ikinci kaynağı, tasarımların simülasyon yoluyla test edilmesiydi. Ürünleri test etmek için bilgisayar modellemesinin kullanılmasına, havacılık ve yarı iletkenler gibi yüksek teknoloji endüstrileri öncülük etti. CAD geliştirmenin üçüncü kaynağı, 1960'ların ortalarında birçok uygulamada yaygın olarak kullanılan sayısal kontrol (NC) teknolojilerini kullanarak tasarım sürecinden üretim sürecine akışı kolaylaştırma çabalarından kaynaklandı. CAD ve CAM arasındaki bağlantıyla sonuçlanan bu kaynaktı. CAD/CAM teknolojilerindeki en önemli trendlerden biri, CAD/CAM tabanlı üretim süreçlerinin tasarım ve üretim aşamaları arasında her zamankinden daha sıkı entegrasyondur.
CAD ve CAM'nin geliştirilmesi ve özellikle ikisi arasındaki bağlantı, aynı geometrik veri kodlama sistemi kullanılarak bir parçanın tasarımının ve üretiminin gerçekleştirilmesini sağlayarak maliyet, kullanım kolaylığı ve hızdaki geleneksel NC eksikliklerinin üstesinden geldi. Bu yenilik, tasarım ve üretim arasındaki süreyi büyük ölçüde kısalttı ve otomatik makinelerin ekonomik olarak kullanılabileceği üretim süreçlerinin kapsamını büyük ölçüde genişletti. Aynı derecede önemli olan, CAD/CAM tasarımcıya üretim süreci üzerinde çok daha fazla doğrudan kontrol sağlayarak, tamamen entegre tasarım ve üretim süreçleri imkanı yarattı.
1970'lerin başlarından sonra CAD/CAM teknolojilerinin kullanımındaki hızlı büyüme, seri üretilen silikon çiplerin ve mikroişlemcilerin geliştirilmesiyle mümkün oldu ve bu da daha uygun fiyatlı bilgisayarlarla sonuçlandı. Bilgisayarların fiyatları düşmeye devam ettikçe ve işlem güçleri geliştikçe, CAD/CAM kullanımı büyük ölçekli seri üretim teknikleri kullanan büyük firmalardan her büyüklükteki firmalara doğru genişledi. CAD/CAM'in uygulandığı operasyonların kapsamı da genişledi. Damgalama, delme, frezeleme ve taşlama gibi geleneksel takım tezgahı süreçleriyle parça şekillendirmeye ek olarak, CAD/CAM tüketici elektroniği, elektronik bileşenler, kalıplanmış plastikler ve bir dizi başka ürün üreten firmalar tarafından kullanılmaya başlandı. . Bilgisayarlar ayrıca, kontrol verileri geometrik parametrelere dayalı olmadığı için kesin olarak CAM olarak tanımlanmayan bir dizi üretim sürecini (kimyasal işleme gibi) kontrol etmek için de kullanılır.
CAD kullanarak, bir üretim süreci boyunca bir parçanın hareketini üç boyutlu olarak simüle etmek mümkündür. Bu süreç, takım tezgahlarının besleme hızlarını, açılarını ve hızlarını, parça tutma kelepçelerinin konumunu ve ayrıca bir makinenin işlemlerini sınırlayan aralık ve diğer kısıtlamaları simüle edebilir. Çeşitli üretim süreçlerinin simülasyonunun sürekli olarak geliştirilmesi, CAD ve CAM sistemlerinin giderek daha fazla entegre hale gelmesinin kilit yollarından biridir. CAD/CAM sistemleri ayrıca tasarım, üretim ve diğer süreçlerde yer alanlar arasındaki iletişimi kolaylaştırır. Bu, bir firma diğerini bir bileşeni tasarlamak veya üretmek için sözleşme yaptığında özellikle önemlidir.
AVANTAJLAR VE DEZAVANTAJLAR
CAD sistemleriyle modelleme, cetvel, kare ve pergel kullanan geleneksel çizim yöntemlerine göre birçok avantaj sunar. Örneğin, tasarımlar silinmeden ve yeniden çizilmeden değiştirilebilir. CAD sistemleri aynı zamanda bir kamera merceğine benzer 'yakınlaştırma' özellikleri sunar; bu sayede bir tasarımcı, incelemeyi kolaylaştırmak için bir modelin belirli unsurlarını büyütebilir. Bilgisayar modelleri tipik olarak üç boyutludur ve herhangi bir eksende döndürülebilir, tıpkı bir kişinin elindeki gerçek bir üç boyutlu modeli döndürmesi gibi, tasarımcının nesneyi daha kapsamlı bir şekilde anlamasını sağlar. CAD sistemleri ayrıca, bir parçanın iç şeklinin ortaya çıktığı kesit çizimleri modellemeye ve bir parça sistemi arasındaki uzamsal ilişkileri göstermeye de uygundur.
CAD'i anlamak için CAD'in neler yapamayacağını anlamak da yararlıdır. CAD sistemlerinin, tasarlanan nesnenin doğası veya nesnenin hizmet edeceği işlev gibi gerçek dünya kavramlarını anlama araçları yoktur. CAD sistemleri, geometrik kavramları kodlama kapasitelerine göre işlev görür. Böylece CAD kullanan tasarım süreci, bir tasarımcının fikrini resmi bir geometrik modele aktarmayı içerir. Bilgisayar tabanlı 'yapay zeka' (AI) geliştirme çabaları, geometrik (kural tabanlı) modelleme ile temsil edilen mekanik olanın ötesine geçmeyi henüz başaramadı.
CAD ile ilgili diğer sınırlamalar, uzman sistemler alanındaki araştırma ve geliştirme ile ele alınmaktadır. Bu alan yapay zekada yapılan araştırmalardan türetilmiştir. Bir uzman sistemin bir örneği, malzemelerin doğası hakkındaki bilgileri (ağırlıkları, gerilme mukavemetleri, esneklikleri vb.) CAD yazılımına dahil etmeyi içerir. Bu ve diğer bilgileri dahil ederek, CAD sistemi daha sonra bir uzman mühendisin bir tasarım oluşturduğunda ne bildiğini 'bilebilir'. Sistem daha sonra mühendisin düşünce modelini taklit edebilir ve aslında tasarımın daha fazlasını 'yaratabilir'. Uzman sistemler, yerçekimi ve sürtünmenin doğası gibi daha soyut ilkelerin uygulanmasını veya kollar veya somunlar ve cıvatalar gibi yaygın olarak kullanılan parçaların işlevi ve ilişkisini içerebilir. Uzman sistemler, hiyerarşik sistemin yerini daha fazla esneklik sunan bir sistemle değiştirerek, verilerin CAD/CAM sistemlerinde depolanma ve alınma şeklini de değiştirebilir. Bununla birlikte, bu tür fütüristik kavramların tümü, insan karar süreçlerini analiz etme ve mümkünse bunları mekanik eşdeğerlere çevirme yeteneklerimize büyük ölçüde bağlıdır.
CAD teknolojilerindeki kilit gelişme alanlarından biri performansın simülasyonudur. En yaygın simülasyon türleri arasında, strese tepki için test etme ve bir parçanın üretilebileceği süreci veya bir parça sistemi arasındaki dinamik ilişkileri modelleme yer alır. Gerilim testlerinde, model yüzeyleri, parça simüle edilmiş fiziksel veya termal gerilime maruz kaldığında bozulan bir ızgara veya ağ ile gösterilir. Dinamik testler, çalışan prototipler oluşturmak için bir tamamlayıcı veya ikame işlevi görür. Bir parçanın özelliklerinin değiştirilebilme kolaylığı, hem bir parça sisteminin işleyişi hem de herhangi bir belirli parçanın üretimi açısından optimal dinamik verimliliklerin geliştirilmesini kolaylaştırır. Simülasyon, bir devre boyunca simüle edilmiş akım akışının çeşitli bileşen konfigürasyonlarının hızlı test edilmesini sağladığı elektronik tasarım otomasyonunda da kullanılır.
Tasarım ve üretim süreçleri bir anlamda kavramsal olarak ayrılabilir. Yine de tasarım süreci, üretim sürecinin doğasının anlaşılmasıyla gerçekleştirilmelidir. Örneğin, bir tasarımcının parçanın oluşturulabileceği malzemelerin özelliklerini, parçanın şekillendirilebileceği çeşitli teknikleri ve ekonomik olarak uygulanabilir üretim ölçeğini bilmesi gerekir. Tasarım ve üretim arasındaki kavramsal örtüşme, CAD ve CAM'nin potansiyel faydalarını ve bunların genellikle bir sistem olarak birlikte düşünülmelerinin nedenini göstermektedir.
Son teknik gelişmeler, CAD/CAM sistemlerinin faydasını temelden etkilemiştir. Örneğin, kişisel bilgisayarların sürekli artan işlem gücü, onlara CAD/CAM uygulaması için bir araç olarak uygulanabilirlik sağlamıştır. Bir başka önemli eğilim de, üretim ve teslimat gecikmeleri, gereksiz tasarım revizyonları ve bazı CAD-CAM girişimlerini alt üst etmeye devam eden diğer sorunlar olmadan farklı veri paketlerinin değiş tokuş edilebilmesi için tek bir CAD-CAM standardının oluşturulması yönündedir. Son olarak, CAD-CAM yazılımı, modelleme ve test uygulamalarının görsel temsili ve entegrasyonu gibi alanlarda gelişmeye devam ediyor.
CAS VE CAS/CAM VAKA
CAD/CAM'e kavramsal ve işlevsel olarak paralel bir gelişme, bilgisayar destekli yazılım mühendisliği olan CAS veya CASE'dir. SearchSMB.com'un 'CASE' konulu makalesinde tanımlandığı gibi, 'CASE '¦, özellikle birçok yazılım bileşenini ve insanı içeren büyük, karmaşık projelerde yazılım geliştirmeyi organize etmek ve kontrol etmek için bilgisayar destekli bir yöntemin kullanılmasıdır. CASE, bilgisayar şirketlerinin yazılım geliştirme sürecine daha fazla disiplin kazandırmak için CAD/CAM deneyiminden gelen kavramları uygulamaya başladığı 1970'lere dayanmaktadır.
CAD/CAM'in imalat sektöründe her yerde bulunmasından ilham alan bir başka kısaltma da CAS/CAM'dir. Bu ifade, Bilgisayar Destekli Satış/Bilgisayar Destekli Pazarlama yazılımı anlamına gelir. CASE ve CAS/CAM durumunda, bu tür teknolojilerin özü, iş akışlarının entegrasyonu ve kanıtlanmış kuralların tekrar eden bir sürece uygulanmasıdır.
KAYNAKÇA
Ames, Benjamin B. 'CAD Nasıl Basit Tutar?' Tasarım Haberleri . 19 Haziran 2000.
'CAD Yazılımı, CADDetails.com'dan gelen Sembollerle Çalışır.' Ürün Haber Ağı . 11 Ocak 2006.
'DURUM.' AraSMB.com. http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html adresinden erişilebilir. 27 Ocak 2006'da alındı.
Christman, Alan. 'CAM Yazılımında Teknoloji Trendleri.' Modern Makine Atölyesi . Aralık 2005.
Leondes, Cornelius, ed. 'Bilgisayar Destekli Tasarım, Mühendislik ve İmalat.' Cilt 5 İmalat Sistemlerinin Tasarımı . CRC Press, 2001.
'Ne demek istiyorsun?' Makine Mühendisliği-CIME . Kasım 2005.
