W rodzinie technologii CAD głównym założeniem jest to, że proces projektowania oparty jest na maksymalnym wykorzystaniu komputera, który staje się podstawowym narzędziem pracy projektanta. Wykorzystywany jest on do opracowywania szeroko rozumianej dokumentacji konstrukcyjnej w pierwszej fazie rozwoju produktu. Większość programów typu CAD ze względu na swoją specyfikę jest płatna, a w formie freeware dostępne są albo wersje próbne (tzw. trial) albo wyroby mniej znanych firm. Do najbardziej popularnych programów dostępnych na rynku należą: AutoCAD, ArCon, DuoCAD, INTERsoft-IntelliCAD, Inventor, Konstruktor, SolidEdge, SolidWork oraz Mechanical Desktop.
Obecnie większość systemów CAD znanych marek pozwala na: pracę w przestrzeni 3D,tworzenie rysunków złożeniowych z kilku osobnych elementów, sprawdzenie dopasowania zaprojektowanych elementów, pracę nad jednym dużym projektem przez wiele osób, automatyczną aktualizację wszystkich rysunków złożeniowych po dokonaniu zmiany na pojedynczym detalu oraz na automatyczne tworzenie listy detali. Do najważniejszych zalet modeli 3D należą: brak konieczności tworzenia wielu rzutów (są one automatycznie generowane), automatyczne generowanie przekrojów oraz możliwość zastosowania symulacji ruchowej. Największą wadą jest konieczność wykonania dużej liczby obliczeń sprawdzających i kontrolnych.
Pierwotnie systemy CAD wykorzystywane były tylko przez mechaników, jednak z czasem zostały rozszerzone i aktualnie są używane przez architektów i innych projektantów z zakresu infrastruktury czy budownictwa. W zależności od specyfiki branży i obszaru działalności można wyróżnić różne odmiany CAD: Computer-aided bum architectural design (CAAD), Computer-aided design and drafting (CADD), Computer-aided drafting (CAD), Computer-aided Electrical and Electronic design (ECAD) oraz Computer-aided industrial design (CAID)
Podstawowe funkcje systemów CAD obejmują opracowywanie danych graficznych, geometrycznych, rysunkowych oraz modelowych. Zazwyczaj program CAE, analiza inżynierska, stanowi oddzielny element. Do większości dużych systemów CAD można dokupić specjalistyczne nakładki obliczeniowe. Jednak bardzo często są one tworzone indywidualnie na specjalne potrzeby firm. Jednak w niniejszej pracy systemy CAE zostały omówione niezależnie. Dane geometryczne wykorzystywane są wielokrotnie wykorzystywane w wielu innych obszarach projektowania i wytwarzania np. w CAE oraz CAM. Cyfrowo zapisany model płaski (2D) jest przedstawiony za pomocą konturu, a przestrzenny (3D) za pomocą elementów przestrzennych w postaci modelu powierzchniowego lub bryłowo objętościowego.
Wybór odpowiedniego systemu CAD nie jest prosty. CAD wspomaga projektowanie pojedynczych części lub zespołów części (3D) oraz tworzenie dokumentacji technicznej (2D). W zależności od rodzaju CAD, pojawiają się różne metody, jakie mogą być zastosowane przez konstruktora w procesie projektowania. "Format zapisu danych oraz rodzaj modelu (bryłowy, powierzchniowy czy hybrydowy) zależy od systemu CAD(.). Liczba i rodzaj szczegółów konstrukcyjnych zależy od przeznaczenia modelu w procesie projektowym. Na przykład jeden model części (ze wszystkimi szczegółami konstrukcyjnymi) może być zastosowany w procesie generowania dokumentacji wykonawczej, a inny (bez zbędnych szczegółów konstrukcyjnych) do analizy potencjalnych kolizji przestrzennych, obliczeń wytrzymałościowych lub generowania rysunku złożeniowego. O ile definicja części jako logicznego komponentu struktury produktu finalnego jest w większości systemów CAD 3D zadaniem rutynowym, to definicja reprezentacji geometrycznej nie jest i nie musi być zadaniem trywialnym."
Ciągły rozwój systemów CAD podsuwa coraz to nowe metody modelowania przestrzennego. Dlatego też często się zdarza, że dwa modele przestrzenne wykonane w dwóch różnych systemach CAD różnią się nie tylko formatem zapisu danych, ale głównie metodą, jaka została zastosowana przy definiowaniu geometrii. W zależności od rodzaju systemu struktura modelu, czas projektowania, możliwość automatyzacji typowych zadań oraz możliwość i czas realizacji zmian konstrukcyjnych znacznie różnią się od siebie. Najnowszym osiągnięciem w dziedzinie CAD jest modelowanie obiektowe (Feature Modeling) na podstawie zorientowanych graficznie obiektów, które mają specyficzne cechy konstrukcyjne i technologiczne. Metoda ta jest oparta na zastosowaniu parametrycznych cech konstrukcyjnych (features) i polega na zastosowaniu typowych kształtów opisanych dodatkowo przez parametry i opcje do wyboru. W przeciwieństwie do modelu powierzchniowym, tu nie trzeba definiować powierzchni przejścia pomiędzy dwoma wskazanymi powierzchniami. Wystarczy tylko określić wejściowe elementy geometryczne i ustalić wartości parametrów numerycznych a operacja odcięcia "niepotrzebnych" części powierzchni zostanie wykonana automatycznie. Model przestrzenny części jest w systemie klasy Feature Modeling przedstawiany na dwa sposoby: klasycznie jako bryła (powierzchnia) oraz umownie - jako drzewo strukturalne modelu. Każdy obiekt zdefiniowany w modelu może być powiązany z dowolną liczbą obiektów nadrzędnych oraz podrzędnych, a struktura powiązań ułatwia i umożliwia automatyczną aktualizację modelu po każdej zmianie konstrukcyjnej.
Do największych zalet modelowania obiektowego należy zaliczyć znaczne skrócenie procesu definiowania modelu oraz ułatwienie procesu wprowadzania zmian w konstrukcjach. Definiowanie inteligentnych i parametrycznych obiektów geometrycznych sprawia, że zmiana jednego obiektu geometrycznego pociąga za sobą stosowne zmiany we wszystkich obiektach od niego zależnych. Modelowanie obiektowe wiąże się z odejściem od czysto matematycznego opisu geometrii w kierunku pracy z cechami konstrukcyjnymi. Znacznie ułatwia to pracę konstruktorowi, który nie zawsze zdaje sobie sprawę z tego, jak jego decyzje projektowe wpływają na geometryczną jakość finalnego wyrobu.
Poza wyżej wspomnianymi cechami należy również wspomnieć o efektywności stosowania systemów CAD. Są to systemy, które w większości przypadków są niezawodne i funkcjonalne. Należy jednak przed zakupieniem odpowiedniego programu dokładnie określić wymagania systemowe tak by program w jak największym stopniu odpowiadał specyfice danej firmy produkcyjnej. Przystępując do implementacji programów CAD należy mieć na względzie potrzeby wszystkich przyszłych użytkowników zdeterminowane przez rodzaj i liczbę opracowywanej dokumentacji. Coraz to nowsze programy są rozbudowywane już nie tylko o moduły CAM oraz CAE, ale również o bogate bazy danych. Zaawansowane systemy są zorientowane funkcjonalnie i wykorzystują elementach typu features już nie tylko w zakresie geometrycznego modelowania i opracowywania konstrukcji, ale również projektowania technologii.
_______________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________