Bản vẽ là một phần không thể thiếu trong sản xuất và gia công các sản phẩm, Và trong những năm gần đây, bản vẽ được vẽ bằng phần mềm máy tính gọi tắt là CAD(Computer Aided Design). Nhưng bạn có biết rằng ngoài việc dùng để vẽ CAD còn được ứng dụng cho các mục đích khác? Bài viết hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về CAD và những ứng dụng tuyệt vời khác mà CAD mang lại gồm những gì nhé.

1. CAD là gì

Hình ảnh 1: Thiết kế máy trên phần mềm CAD

Trong quá khứ, các bản vẽ được vẽ bằng tay trên giấy. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của máy tính cá nhân, công việc vẽ các bản vẽ cũng dần được thực hiện trên máy tính cá nhân và dần thay thế những công cụ vẽ truyền thống. Phần mềm chuyên dụng được sử dụng vào thời điểm này được gọi là CAD (Computer Aided Design có nghĩa là thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính). Không giống như phần mềm vẽ thông thường, nó có nhiều chức năng không thể thiếu cho việc vẽ, chẳng hạn như có thể xuất kích thước của hình một cách chính xác hay việc thiết lập sẵn hệ thống ký hiệu để sử dụng trong bản vẽ.

Hình ảnh 2: Những kỹ sư thiết kế trước khi phần mềm CAD ra đời.

Với sự ra đời của CAD, số lượng nhân lực thực hiện các bản vẽ đã giảm xuống, và phòng soạn thảo bản vẽ tay trên giấy đã biến mất. Hơn nữa, với sự ra đời của Internet, phương thức giao bản vẽ cho các đối tác kinh doanh cũng đã thay đổi rất nhiều. Trước đó, bạn có thể sao chép và chuyển đi các bản vẽ tay, nhưng bây giờ bạn có thể chuyển chúng dưới dạng các file dữ liệu một cách nhanh chóng và thuận tiện.

Khi mới xuất hiện, CAD là xu hướng chủ đạo để vẽ các bản vẽ hai chiều (2D) như bản vẽ trên giấy. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, số lượng CAD có thể thể hiện hình dạng ba chiều được gọi là CAD 3D ngày càng tăng. Xu hướng chính là tạo hình khối vật thể trong môi trường 3D và sau đó xuất thành hình dạng bản vẽ 2D. Trong việc trao đổi bản vẽ giữa các đối tác kinh doanh, ngoài dữ liệu bản vẽ 2D thông thường, ngày càng có nhiều trường hợp bản vẽ 3D được thông qua và đem ra trình diễn.

Mặt khác, nhược điểm của CAD 3D là việc kiểm tra bản vẽ đã trở nên mất nhiều thời gian hơn trước. Ngoài việc kiểm tra các bản vẽ trên giấy như trước đây, hiện nay có nhiều công ty tiến hành vệc kiểm tra các hình dạng 3D. Việc này giúp các nhà thiết kế dễ dàng hơn trong việc tìm ra các vấn đề thiết kế so với sử dụng CAD 2D.

2. Ứng dụng CAD trong sản xuất.

Hình ảnh 3: Gia công chi tiết có sử dụng phần mềm CAD

Việc sử dụng CAD 3D không chỉ để thể hiện hình dạng của các chi tiết và sản phẩm. Một số máy in 3D và máy xử lý CNC có thể đọc dữ liệu 3D được tạo trên CAD 3D và xử lý tự động. Trước đây, với máy gia công CNC, người thợ không thể không nghĩ đến thứ tự gia công và các lưỡi cắt cần thiết khi nhìn vào bản vẽ 2D và nhập thông tin bằng tay như cắt theo hướng bao nhiêu và cần cắt bao nhiêu mm. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số máy gia công CNC có thể tự động tạo các chương trình xử lý và gia công từ các hình khối ảo được tạo trên CAD 3D. Kết quả là, rắc rối khi tạo bản vẽ gia công và nhập chương trình vào máy CNC đã được loại bỏ và có thể chế tạo nhanh hơn, giúp giảm chi phí sản  xuất.

Mặt khác, máy in 3D đã được sử dụng rộng rãi kể từ khi CAD 3D trở nên phổ biến, và thông thường máy in 3D có thể đọc dữ liệu 3D như chúng vốn có thể làm. Gần đây hơn, dữ liệu 3D đã được sử dụng trong phép đo 3D và nó đã trở nên có thể chỉ định điểm tham chiếu của phép đo trên dữ liệu 3D và tự động so sánh kết quả đo với dữ liệu 3D ...

Với sự ra đời và sử dụng rộng rãi của 3D CAD, dữ liệu 3D đã được ứng dụng ở nhiều công việc khác nhau.

3. Mô phỏng bằng phần mềm CAD 3D

Hình ảnh 4: Mô phỏng chi tiết với phần mềm CAD 3D

Dữ liệu CAD 3D không chỉ được ứng dụng trong sản xuất. Một trong số những ứng dụng phổ biến khác là mô phỏng. Bằng cách thêm thông tin như vật liệu vào dữ liệu hình dạng 3D, có thể thực hiện nhiều mô phỏng khác nhau. Nó tính toán và hình dung trạng thái biến dạng khi có tác dụng ngoại lực, trạng thái ứng suất của từng bộ phận và cách truyền nhiệt hay các rung động đều có thể được tính toán và mô phỏng.

Máy càng lớn và càng phức tạp thì chi phí tạo mẫu hay nghiên cứu càng cao. Vì lý do này, ngày càng có nhiều trường hợp trong đó các đánh giá khác nhau được thực hiện dựa trên kết quả mô phỏng sản phẩm bằng phần mềm CAD 3D và sau đó mới tiến hành các thử nghiệm trên nguyên mẫu thật với thiết kế được hoàn thiện đầy đủ. Theo đó sẽ giảm số lượng những thử nghiệm cần thiết cũng như giảm tần suất phải thay đổi thiết kế của sản phầm, điều này đồng nghĩa với việc hạ giá thành nghiên cứu sản phẩm.

4. Tổng kết

CAD như trước đây chủ đạo là CAD 2D, và bây giờ chủ đạo là CAD 3D, cho thấy một điều rằng cách suy nghĩ về bản vẽ đang dần thay đổi. CAD có nhiều ưu điểm khác nhau như tăng tốc độ tạo bản vẽ, chia sẻ thông tin dễ dàng bằng e-mail và dữ liệu đám mây, hay dễ dàng lưu trữ các bản vẽ so với trước đây. Ngoài ra trên phần mềm CAD còn tích hợp các tính năng xử lý và làm báo giá. Đi cùng với sự phát triển của các công nghệ như kết nối vận vật IoT và trí tuệ nhân tạo AI, việc sử dụng CAD trong tương lai sẽ tiếp tục được mở rộng và phát triển hơn.

Trên đây là bài viết Tìm hiểu về CAD và những ứng dụng tuyệt vời khác mà CAD mang lại. Mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết. Cảm ơn các bạn đã đón đọc bài viết và xin hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo.

Tác giả bài viết: Nguyễn Văn Hòa

Tham khảo tại: CADとは？図面以外にもある活用方法 | meviy | ミスミ (misumi-ec.com)