CAD là gì? - Giải thích dễ hiểu

Thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) là các máy tính được sử dụng để hỗ trợ quá trình thiết kế trong tất cả các loại ngành công nghiệp. Với phần mềm CAD, bạn có thể xây dựng toàn bộ mô hình trong không gian tưởng tượng, cho phép bạn hình dung các thuộc tính như chiều cao, chiều rộng, khoảng cách, chất liệu hoặc màu sắc trước khi mô hình được sử dụng cho một ứng dụng cụ thể.

Vào năm 1962, nhà khoa học máy tính Ivan Sutherland tạo ra chương trình đồ họa máy tính đầu tiên, được gọi là “SketchPad”, cho phép mọi người viết hoặc vẽ các hình đơn giản trực tiếp trên màn hình với sự trợ giúp của một cây bút chì đặc biệt. Điều này đánh dấu sự khởi đầu của tất cả các phần mềm CAD trong tương lai.

Ban đầu, CAD chỉ được sử dụng cho mục đích nghiên cứu, nhưng trong những năm 1970, các công ty ô tô và hàng không vũ trụ lớn bắt đầu phát triển phần mềm của riêng họ, mở rộng ứng dụng của nó sang các ngành công nghiệp khác vào những năm 1980. Mãi đến những năm 1990, các công cụ như CATIA và AutoCAD mới ra đời, giúp nó có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực chuyên nghiệp.

Một số lợi ích khi sử dụng CAD như một công cụ thiết kế và phân tích có thể kể đến như sau:

• Trực quan hóa: Nó cho phép bạn tạo và trực quan hóa các đối tượng 2D hoặc 3D và thực hiện nhiều thay đổi tùy thích với ít nỗ lực hơn so với việc vẽ nó trên giấy bằng bút chì.
• Chi tiết: Biểu diễn kỹ thuật số trong CAD rất gần với cuộc sống thực, làm cho nó chính xác đến một mức độ nhất định. Bạn cũng có thể thêm nhiều chi tiết nếu bạn cần.
• Tối ưu hóa: Việc tìm ra lỗi trong quá trình thiết kế là rất khó nhưng phần mềm CAD có thể trợ giúp một cách rất đáng tin cậy, mặc dù chúng không hoàn hảo. Các chương trình CAD phức tạp hơn thậm chí còn cho phép bạn chạy mô phỏng để kiểm tra sự không hoàn hảo.
• Chuyên môn hóa: Có phần mềm CAD cho hầu hết mọi lĩnh vực chuyên nghiệp với các tính năng và công cụ chuyên biệt cho từng lĩnh vực, giúp nó có thể áp dụng rộng rãi.
• Hiện thực hóa: Bạn có khả năng đưa thiết kế kỹ thuật số của mình ra thế giới thực dưới dạng một đối tượng vật lý với sự trợ giúp của công nghệ chế tạo và phần mềm CAM, điều này sẽ khó hơn và tốn kém hơn so với các phương pháp chế tạo truyền thống.

Tại sao công nghệ này lại quan trọng đối với nhiều chuyên gia? Dưới đây là một số lĩnh vực chuyên môn lớn nhất dựa vào CAD:

• Kiến trúc: Kiến trúc là một trong những ngành học đòi hỏi nhiều yêu cầu nhất khi nói về CAD; Có rất nhiều yếu tố liên quan trong quá trình thiết kế một dự án mà một dự án gần như cần sự hỗ trợ của phần mềm.

Ví dụ: Các công ty thiết kế lớn thường sử dụng phần mềm lập mô hình BIM như Revit hoặc ArchiCAD để cải thiện năng suất, nhưng các công ty thiết kế nhỏ thường kết hợp các công cụ khác nhau trong quy trình làm việc của họ. Ví dụ: đây là trường hợp của kiến ​​trúc sư Eric Reinholdt, người điều hành một kênh YouTube và studio của riêng mình, có tên Xưởng thiết kế 30 × 40. Anh ấy tuyên bố sử dụng AutoCAD, SketchUp Pro, Adobe Photoshop và Lightroom cho công việc hàng ngày của mình.

• Thiết kế sản phẩm: Các nhà thiết kế công nghiệp sử dụng phần mềm CAD không chỉ để hình dung một đối tượng mà còn để hiểu và xác nhận cách thức hoạt động của nó. Các công cụ như Fusion 360, Inventor hoặc SolidWorks được sử dụng phổ biến nhất.

Ví dụ: Grovemade là một công ty tập trung vào phát triển các sản phẩm gỗ chất lượng cao. Họ sử dụng Fusion 360 trong quy trình làm việc của các công cụ CAD và CAM, giúp công việc hiệu quả hơn.

• Thiết kế đồ họa: Thiết kế đồ họa chuyên nghiệp cũng sử dụng phần mềm CAD 2D

hoặc 3D để tạo hình ảnh trực quan. Loại phần mềm này cho phép các nhà thiết kế thêm hiệu ứng, kiểu chữ, hình dạng và hình nền để cải thiện hình ảnh của họ.

Ví dụ: Matthew Encina là một nhà thiết kế và người sáng tạo nội dung sử dụng Adobe Photoshop, Illustrator và After Effects làm công cụ chính để phát triển thương hiệu và trải nghiệm tương tác cho khách hàng của mình.

• Kỹ thuật: Với nhiều lĩnh vực kỹ thuật đa dạng, các loại chương trình CAD được sử dụng bởi các kỹ sư cũng rất nhiều và đa dạng. Một số mục tiêu phổ biến nhất bao gồm cơ sở hạ tầng, tòa nhà, mạch điện, mạng viễn thông, nhiệt động lực học, bộ phận cơ khí, thiết bị y tế và sản xuất.

Ví dụ: Trong một dự án phức tạp được thực hiện nhờ BIM, Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật của Đại học Brown vào năm 2017, công ty kiến ​​trúc Kieran Timberlake và công ty BuroHappold Engineering đã phối hợp thiết kế và xây dựng thông qua các mô hình Revit.

Như chúng ta đã thảo luận, CAD là một công cụ trực quan hóa bao gồm các bản vẽ 2D và mô hình 3D, nhưng làm thế nào bạn có thể chuyển đổi chúng thành các đối tượng vật lý? Đây là lúc sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM) xuất hiện. CAM sử dụng phần mềm điều khiển số mã hóa các hướng dẫn tự động cho một máy cụ thể, xử lý dữ liệu cho các phương pháp sản xuất như in 3d, định tuyến CNC, cắt và khắc laser.

CAD và CAM hoạt động tốt hơn khi chúng được tích hợp vì chúng cung cấp nhiều quyền kiểm soát hơn đối với quá trình thiết kế và chế tạo.

CAD đã được chứng minh là một công cụ giải quyết vấn đề cho nhiều lĩnh vực chuyên môn, vì vậy, nói chung rất khó tìm ra nhược điểm. Tuy nhiên, vẫn có những hạn chế tồn tại như:

• Cấp phép: Các công cụ cao cấp hơn thường đi kèm với giá cao, cho dù là phí đăng ký hay phí một lần. Ngoại lệ chính cho điều này việc sử dụng cho mục đích giáo dục.
• Thời gian: Việc sử dụng CAD hoặc CAM cần có thời gian. Việc tạo và thực hiện thiết kế đúng cách đi kèm với một khoản chi phí nhất định, bao gồm cả thời gian liên quan đến đào tạo.
• Phần cứng: Các công cụ CAD và CAM thường yêu cầu phần cứng mạnh mẽ (và đắt tiền) để hoạt động tối ưu.

Phần cứng có thể rất khác nhau tùy thuộc vào nội dung bạn sẽ sản xuất. Có ba yếu tố chính mà bạn cần cảnh giác để thiết lập một máy trạm tốt cho nhu cầu CAD của bạn:

• Bộ xử lý: Tại đây, bạn sẽ cần kiểm tra số lõi và luồng mà bộ xử lý có vì một số công cụ CAD được hưởng lợi từ nhiều lõi và những công cụ khác không thể xử lý chúng hoặc không cần chúng.
• Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM): Đây là một trong những yếu tố mà hầu hết các ứng dụng CAD được hưởng lợi. Có đủ RAM đảm bảo hiệu suất tốt hơn trong các quy trình đa tác vụ như hiển thị hoặc làm việc với các chương trình khác nhau cùng một lúc.
• Bộ xử lý đồ họa (GPU): Card đồ họa là thứ cần phải có khi nói về CAD, vì chúng trực tiếp làm cho khả năng hiển thị. Khi nói đến GPU, hai cái tên lớn nhất là Nvidia và AMD. Một lần nữa, bạn sẽ phải kiểm tra các yêu cầu phần mềm để chọn chính xác vì hầu hết các cạc đồ họa sẽ hoạt động và không phải tất cả các chương trình đều tiêu tốn nhiều bộ nhớ đồ họa.

Ngày nay, CAD không ngừng phát triển, mang đến các bản cập nhật và các tính năng mới với mọi phiên bản mới của mỗi công cụ cụ thể, đó là một loạt các tùy chọn có sẵn cho các trường hợp sử dụng chuyên nghiệp khác nhau.

Các công cụ đang trở nên mạnh mẽ hơn theo năm. Một số dự án mới liên quan đến AI, như trường hợp của phần mềm thử nghiệm Dreamcatcher của Autodesk, không chỉ là một công cụ trực quan hóa mà còn là một chương trình thiết kế chung cung cấp cho các nhà thiết kế giải pháp tốt nhất với các thông số cụ thể.

Theo Andreas Vlahinos, CTO tại Advanced Engineering Solutions, một ngày nào đó chúng ta sẽ cần phần mềm CAD để mô phỏng trí thông minh của con người để thực hiện một số nhiệm vụ, do đó, phần mềm CAD “thông minh” có khả năng nằm trong thời gian chờ đợi trong tương lai.

Nguồn tham khảo: all3dp.com