C.A.D. pe Internet

C.A.D. pe Internet
Studiu pentru comisia curiculara a UPB
Document disponibil la http://www.lmn.pub.ro/~daniel/research/cad.htm
1. Ce este CAD-ul
Desenarea asistata de calculator, in engleza "Computer Aided Drawing", prescurtat CAD este impresionant de bine prezenta pe World Wide Web (Internet WWW). Folosind motorul de cautare Google apelat de Netscape, cuvantul "CAD" a fost gasit in aproape 3 milioane de pagini web din intreaga lume (din care 5270 in Romania). Mai mult, acestui cuvant i-a fost dedicata o intreaga categorie de nivel doi, sub domeniul "Computers", dar si alte trei categorii de nivel patru, sub domeniile afaceri/industrii/inginerie si stiinte/tehnologii/software. Aceste informatii evidentiaza caracterul polisemantic al termenului CAD. De altfel, el reprezinta si prescurtarea de la "Computer Aided Design", adica proiectrea asistata de calculator. In literatura anglo-saxona acesata aparenta confuzie este exploatata, pentru a evidentia permanent legatura indisolubila care exista in inginerie intre proiectare si desenare. Aceasta este explicatia pentru care CAD -ul este un termen intraductibil in limba romana, pe care specialistii il folosesc ca atare. Cand este nevoie sa se evidentieze cele doua componente ale sale, cea de proiectare si cea de desenare se foloseste uneori acronimul CADD - "Computer Aided Design and Drawing".
CAD-ul a devenit o adevarata industrie cu cifra de afaceri de mai multe miliarde de dolari, de care sunt legate mari firme producatoare de software, distributori, grupuri de cercetare-dezvoltare, organizatii de standardizare, centre de instruire si invatamant, editori de carti si reviste, producatori de bunuri si servicii, industrii si servicii speciale.

2. Integrarea componentelor CAE - CAD - CAM

Conceptul CAD trebuie inteles in contextul mai larg al ciclului de viata al unui produs sau serviciu:

• cercetarea, inovarea si conceptia, etape care informatizate au generat domeniul "Computed Aided Engineering" - CAE si care se refera nu numai la simularea asistata de calculator a sistemelor continui sau discrete (caracterizate de sisteme de ecuatii diferentiale ordinare su cu diferente finite) ci si la modelarea corpurilor si campurilor (prin tehnici de tip "Finite Element Method"/"Finite Element Analysis" - FEM /FEA sau altele similare (FDTD, BEM, FIT, etc) utilizate in rezolvarea ecuatiilor cu derivate partiale, intalnite in mecanica, rezistenta, mecanica fluidelor, termotehnica sau alte domenii ingineresti);
• proiectarea si dezvoltarea de produse si tehnologii, bazata in principal pe CAD;
• realizarea de prototipuri si produse de serie, care prin informatizare au generat domeniul "Computer Aided Manufacturing" - CAM;
In urma unui intens efort de standardizare ("drawing exchange and interoperability"), atat sistemele complexe cat si partile lor, componente relativ simple tind sa fie descrise intr-un limbaj informatic unic, indiferent de etapa de viata a obiectului respectiv, ceea ce determina tendinta ca cele trei abordari CAE/CAD/CAM sa se integreze in una unica numita "Computer Integrated Manufacturing" - CIM. Trebie mentionat ca in acest context trebuie integrate si preocuparile moderne de grafica pe calculator ("Computer graphics, 3D Computer vision, Geometric modeling, Solid modeling, Virtual reality", etc. )

3. Categoriile de pachete de software CAD

Proiecterea si desenarea asistate de calculator, in sensul cel mai larg (CAD-ul), se realizeaza cu programe de calculator care se pot clasifica in urmatoarele categorii de aplicatii informatice:
• aplicatii pentru modelare geometrica si desenare asistate de calculator (dintre care mentionam AutoCAD, Turbocad, KeyCAD, Design CAD, Solid Works, etc.);
• aplicatii pentru rezolvarea unor probleme generale de calcul matematic, utile mai ales in ingineria asistata CAE (dintre care mentionam Matlab, Mathematica, MathCAD, Maple, etc.) sau simularea unor sisteme particulare descrise de ecuatii diferentiale ordinare (cum sunt Spice - pentru analiza circuitelor electronice, EMTP - pentru analiza retelelor electroenergetice);
• aplicatii destinate modelarii numerice, cu element finit sau cu functii similare dedicate rezolvarii ecuatiilor cu derivate partiale, utilizate in proiectarea integrata (cele mai raspandite sunt cele de calcul structural ca ANSYS, COSMOS, NASTRAN, dar se utilizaeza si altele specializate in modelarea curgerii, incalzirii, campului electromagnetic, difuziei purtatorilor de sarcina , iar de curand cele pentru probleme cuplate - "multyphisics");
• aplicatii orientate spre un domeniu particular ( PipeCAD - proiectarea instalatiilor; AeroCAD - proiectarea constructiilor aeronautice; ArhiCAD - proiectare arhitectonica; GIS CAD - realizarea hartilor sau a altor documente bazate pe "Geograpfic Integrated System" - GIS; Cadence, Mentor, Microcad, Orcad- pentru proiectare electronica, cu diferite nivele de integrare (PCB sau IC), care alcatuiesc un subdomeniu distinct numit "Electronic Design Automation" - EDA; ChemCAD - pentru proiectarea moleculelor si multe altele);
• sisteme integrate de aplicatii, cu un grad de integrare a componentelor CAE/CAD/CAM mai mare sau mai mic (dintre care mentionam I-DEAS, CATIA, EUCLID, ProEngineer si SAAP).
Pentru a intelege amploarea industriei CAD/CAM trebuie mentionat ca numai in SUA piata produselor software si servicii asociate, cu aplicatii doar in mecanica a depasit numai in SUA 5 miliarde si jumatate de dolari in anul 2000.

4. Resurse Internet referitoare la CAD

Mai multe situri web contin informatii si legaturi referitoare la CAD. Dintre acestea cele mai complete si populare sunt:
• Tenlinks - "The ultimate CAD Directory" structurat sub forma de topuri ("top 10") de legaturi la producatorii majori de soft CAD, si industriile de servicii asociate, inclusiv cele de instruire, consultanta, dar si de proiectare sau translatare, precum si resurse bibliografice [http://www.tenlinks.com]
• CAD Outpost - depozit de software si accesorii pentru proiectarea 3D [ http://www.cadoutpost.com];
• CAD Forum - un site interactiv prin care membrii comunitatii CAD schimba idei si experienta [http://www.cad-forum.com]. Aici se pot vinde si cumpara produse si servicii CAD, sunt realizate legaturi la producatori de soft CAD. Sunt prezente articole in format digital referitoare la industria CAD, liste de carti ce pot fi cumparate, inclusiv on-line, precum si buletine electronice de noutati din domeniul CAD. Are urmatoarele optiuni : CAD Conversation,CAD Training, CAD Software, CAD Shareware, CAD Freeware, CAD Events, Buy and Sell, CAD Stocks, CAD Drawings, CAD Software Store, CAD Book Store, Image Gallery;
• CAD Portal - [http:// www.caportal.com] portal de acces la cele mai importante situri dedicate CAD-ului,
• CAD Depot [http://www.caddepot.com]depozit care pemite incarcarea de la distanta a aproduaselor CAD de tip: shareware, freeware si demo precum si a documentatiilor electronice (articole free) despre CAD.
• Cadalog [http://www.cadalog.com]- noutati CAD, software gratis si forum de discutii;
• Situl CAD Info.NET [http://www.cadinfo.net] permite accesul la noutati, referinte, arhive, interactiv si motor de cautare.
• CAD History [ http://www.bozdoc.f2s.com/CAD-History.html] - o lista a principaleleor evenimente din industria CAD, ordonate cronologic;
• Canadian CADD Services [ http://www.cdncadd.comhttp://www.cad.com.au]- situl comunitatii CAD canadiene;
• UK Designers [http://www.ukdesigners.net]- situl comunitatii CAD din Marea Britanie.
• CAD Australia [http://www.cad.com.au]- situl comunitatii CAD din Australia ofera soft CAD gratuit, solutii CAD si evaluari comparative de produse CAD.
• CADServer sit britanic ce contine noutati din domeniul CAD [http://www.cadserver.co.uk]
• T&T Tehnica si tehnologie- pagina web ce se adreseaza comunitatii CAD din Romania [http://www.ttech.ro]
Aceasta lista nu este exhaustiva.
5. Producatori si produse software CAD
Principalii producatori de soft CAD general identificati cu Netscape/Search/CAD Software sunt:

1. Autodesk - [http://www.autodesk.com]
Veteranul si liderul pe aceasta piata. Este producatorul popularului program AutoCAD dar si a altor 37 produse, ca de exemplu AutoCAD LT (O versiune de pret redus, utila in educatie), Quick CAD (o versiune simpla, usor de invatat), 3D Studio, AUtodesk Inventor, AutoCAD Mechanical, etc. In situl sau web sunt desrise: produsele sale, instruirea autorizata, si distributorii repartizati la scara mondiala. Se poate inarca un Windows demo.
2. CADKey - [http://www.baystate.com]
Produce instrumente pentru proiectare in mecanica pentru PC. In paina sa web sunt prezentate produsele sale si se poate comanda o demonstratie. Linia de produse CADKEY este destinata proiectantilor mecanici, inginerilor de productie si ilustratorilor tehnici din industrii ca cea aerospatiala, auto, produse medicale, masini, echipamente de calcul, nave, produse de larg consum, mobila jucarii, articole sportive si electronice. Firma considera ca oferta sa are un bun raport calitate - pret.
3. Bentley Systems - [http://www.bentley.com]
Companie producatoare de software CAD ingineresc. Produsul sau de baza este programul MicroStation.
Dintre caracteristicile acestui produs mentionam: includerea de imagini in pagini Web, prin utilizarea formatelor HTML, CGM, SVF, JPEG sau VRML, parametrizarea automata a obiectelor neparametrice, modele 3Dcomplexe (cu B-spline, cercuri si arce), bazate pe conceptul de "parasplid", modelarea 3D a solidelor folosind operatii Booleene, vizualizare fotorealista folosind OpenGL, import si export in formate industriale ca DGN, DXF, DWG R14, IGES sau STEP si integrarea de aplicatii Java.
4. Parametric Technology - [http://www.ptc.com]
Producatorul pachetulor CADDS si Pro/ENGINEER, compania are peste 30 000 de clienti.
CADDS este dedicat automatizarii proiectarii mecanice, fiind utilizat in proiectele mari de aeronave, nave, automobile, la care lucreaza simultan mai multi proiectanti (cateodata sute). Programul foloseste atat tehnici explicite cat si parametrice pentru a creea modele 3D de solide, suprafete sau "wire-frame" pentru piese turnate, aschiate, forjate sau sudate.
Pro/ENGINEER 2000i2 este un editor CAD 2D/3D, care permite schimbul de date cu CATIA, Pro/MECHANICA, Pro/DESKTOP, CADDS 5, CDRS si ICEM iar prin translatare cu Pro/PHOTORENDER, CADAM, MEDUSA (3D ascii format), si AutoCAD DXF/DWG. Deasemenea sunt incluse translatoare pentru formate industriale standard, cum sunt: IGES, STEP (AP202, AP203, AP214), SET, VDA, ECAD (IDF 2.0, 3.0), CGM, COSMOS/M, PATRAN and SUPERTAB , SLA, CGM (MILSPEC MIL-D-28003A), JPEG, TIFF, RENDER, STL, VRML, INVENTOR, XPATCH. Interfata sa poate fi programata in JAVA. Genereaza tabele indicatoare de parti componente dar si imagini fotorealiste. Este disponibila o versiune educationala ("Student edition"), la un pret de 300$ fata de pretul comercial al licentei de 14 000 $.
5. SolidWorks - [http://www.solidworks.com]
Sistem de proiectare mecanica si de modelare a solidelor sub MS Windows.
Exista si o "licenta studenteasaca" care nu poate fi achizitionata de institutii, si care este valabila 18 luni.
Necesita urmatoarele caracteristici minimale pentru calculator Microsoft Windows 2000, NT 4.0, 98 sau 95
cu Microsoft Office 2000 sau 97 recomandat, 64 MB RAM, 250 MB disk, Pentium CPU si CD-ROM.
6. International Microcomputer Software, Inc. (IMSI) - [http://www.imsisoft.com]
Companie care dezvolta software CAD general, de arhitectura si pentru publicatii electronice, inclusiv
TurboCAD, TurboProject si FormTool. Programul TurboCAD v7 foloseste tehnologia ACIS de modelarea solidelor si suprafetelor 3D (inclusiv generarea obiectelor 3D prin interpolare NURBS a profilelor 3D), reprezentarea LightWorks - fotorealista a obiectelor (inclusiv cu umbre, fundal, linii ascunse, perspectiva, puncte de vedere, suport pentru placi acceleratoare), texturi si materiale, Visual Basic de la Microsoft, compatibilaitate V6, Open GL, format de fisiere comun cu AutoCAD si MicroStation (DWG, DXF, 3DS, DGN, WMF, DWF), un browser de Internet integrat (cu facilitati de postare in HTML avand figuri JPG, DWF si 3D VRML), metode avansate de cotare (unitati multiple, tolerante, rugozitati), instrumente avansate de construire, operatii Booleene 2D si 3D, controlul paginilor de hartie (gen celule Excel), interfata flexibile (poate emula AutoCAD, MicroStation, sau alte pachete CAD), conversie raster spre vector (inclusiv OCR) sau alte formate (BMP, JPEG, VRML), biblioteca cu peste 12 mii simboluri din diferite domenii, invatareprin curs interactiv multimedia.
Necesarul de resurse minimale: Pentium CPU; Windows 95/98/ME/2000/NT 4.0, 64MB RAM, 50MB hard disc, VGA Display, 256 culori 640 x 480 , 2X CD-ROM, mouse compatibil Microsoft. Resurse recomandate: CPU Pentium; Windows 95/98/ME/2000/NT 4.0, 64MB RAM, 55MB hard plus 64 MB spatiu swap, display Super VGA, placa grafica pe 16 biti cu accelerare, rezolutie display 1024 x 768, 4X CD-ROM drive, Microsoft IntelliMouse. Exe File: 55330K octeti.
7. DesignCAD 3000 are urmatoarele caracteristici: modelare 2D/3D integrata, modelarea solidelor (suprafete complexe, operatii Booleene), formate grafice de iesire compatibile Internet (JPG, TIF, VRML), animatii si prezentari (animatii 3D "walk-through" in format AVI), mapari de texturi, limbaj de programarede tip Basic, customizare cu MS Visual C++/Basic, biblioteci de simboluri si texturi, instruire on-line, export DWG si DXF, import DWG, DXF, IGES si HPGL, toate la un pret de sub 300$. Calculatorul trebuie sa aiba minim 486DX, 16MB RAM, Super VGA, Windows 9x sau NT. [http://www.designcad.com/products/dc3000.htm]
8. CATIA este un mediu software integrat, de instrumente ingineresti CAD/CAM produs de Dassault Systemes si distribuit de IBM, popular mai ales in industriile automobilistice, navale si aviatice, dar este folosit si de proiectantii de bunuri de larg consum si electronice [ http://www.catia.com].
Cu cei peste 13 000 de utilizatori, CATIA este liderul softului CAD/CAM/CAE integrat, chiar daca o licenta costa peste 10 000 $.
9. I-DEAS ( Integrated Design Engineering Analysis Software), este o suita de instrumente software CAD/CAM/CAE integrate, produse de SDRC si destinate automatizarii proiectarii mecanice [http://www.sdrc.com/ideas].
Pachetul ruleaza pe statii grafice Unix si este folosit de Nokia, Xerox si alte mii de firme din lume. Licente pentru versiunea studenteasca sunt vandute deMc Graw Hill [http://www.mhhe.com/catalogs/0072461659.mhtml]
O mai mica raspandire o au produsele:
• DataCAD - software CAD pentru arhitecti [http://www.datacad.com]
• FastCAD - produs de Evolution Computing
• FelixCAD - produs de FCAD,
• Generic CADD
• SmartSketch - distribuit de Intergraph
• Vdraft - de la SoftSource
• VectorkWorks - de la Nemetschek
• Vellum Draft - 2D by Ashlar
• Visual CADD - produs de IMSI
• Amapi 3D modelare 3D cu NURBS, curbe poligonale si suprafete Gordon, pentru Windows si Macintosh de la TGS.
• Applicon Bravo - proiectare mecanica de la Unigraphic Solutions
• Alibre - modelare si proiectare mecanica
• AutoVue SolidModel si SolidModel Pro - vizualizeaza fisiere viewing of CATIA si alte formate ( inc,. 2D). By Cimmetry Systems, Inc.
• C4W - 3D CAD/CAM software
• Cadmatic - sistem 3D CAD/CAE/CAM pentru proiectarea navelor
• Imageware - software de modelarea suprafetelor 3D produs de SRDC
• Interactive Product Animator - pachet de animatie integrat in PTC, SDRC, SolidWorks si alte medii MCAD, produs de Immersive Design
• IronCAD - pachet de modelarea solidelor co psibilitati de "drag-and-drop", creare automata de layouturi 2D si import /export fata de cele mai populare pachete CAD si de modelarea solidelor
• Mechanical Power Tools - instrument aditional de proiectare mecanica, produs de CAD fx
• MechSoft aditional la programe MCAD
• MyQuote - primeste oferte de la potentiali producatori pentru piesele 3D proiectate, software produs de QuickParts.com.
• SolidMaster - modelare solide si suprafete libere precum si reprezentari 2D, produs de CADMAX
• SolidThinking - modelare conceptuala produs de Gestel, Italy
• SolidView - vizualizare si marcare 2D /3D, produs de Solid Concepts
• SwissPrecision/Engineer - modelarea parfametrica a solidelor
• Synthesis Professional software de modelare parametrica cecreaza fisiere AutoCAD
• T-FLEX Parametric - software de modelarea solidelor bazat pe parametrizare sau schite 2D importate, convertite la 3D, obiecte 3D generate din primitive folosind operatii Booleene si ansabmlari 3D, produs de Martin Sales International.
• thinkdesign - modelare de suprafete si volume produs de think3.
• UGS - generatoare pentru Unigraphics, Solid Edge, Parasolid and iMAN
• VariCAD - modelare de solide sub Linux si Windows
• Vellum Solids - modelare 3D cu scop industrial si de proiectare produs de Ashlar
• VX Vision - modelare solid/surprafat produs de VX (Varimetrix Corporation)
• Create - generatoare pentru OneSpace utile in dezvoltarea colaborativa
• SolidDesigner proiectare mecanica
• Cubulus Software GmbH - software CADde modelare 2D si 3D a solidelor
• EMbassy - prototip virtual 3D produs de LiniusTechnologies.
• EMIS - manager baza de date de modele 3D cu editor grafic (Microsoft Access in loc de DWG), produs de Visual Engineering.
• GrayTech Software - Sistem CAD/CAM 3D pentru proiectare, documentare si productie (include GTWorks si CADX11)
• HP Mechanical Design Automation - Software MCAD al firmei Hewlett Packard.
In urma e-sondajului realizat de Regis Le Boite, dupa 410 raspunsuri statistica preferintelor utilizatorilor arata
astfel:
Pro/Engineer 13,2%
Catia 7,32%
Euclid 1,95%
AutoCAD 55,61%
Microstation 6,59%
SolidWorks 10,24%
Solid/Edge 4,15%
CADDS 0,24%

6. Soft CAD ce se poate cumpara electronic

Folosind functia e-shoping din Nescape/Search/AltaVista la 15 martie 2001 s-au obtinut urmatoarele oferte pentru licente
de pachete softwarw CAD:
• Turbocad Designer 2D/3D V5.0 for Win95/98/NT $29.99 TurboCADr Designer 2D/3D Has More Ways to Learn. Learn while you are designing. Design while you are learning.
• Key Cad Deluxe for Win3.1/95 Claiming that you can "design anything with engineered precision," (and for under $30, too!) the KeyCADT Deluxe (Win3.1/95).
• Turbocad Professional Competitive Upgrade V6.0 for Win95/NT $129.99 IBM's TurboCAD Professional v6 it's an unbeatable value when it comes to professional.
• DesignCAD 2D v7.0 w/ DesignCAD 2D Symbols Library $184.86 DesignCAD 2D and DesignCAD 2D Symbols Library, for Windows version 7.0 from ViaGrafix is powerful, inexpensive, and easy to use.
7. Proiectarea electronica automata (EDA)
Cele mai importante situri web dedicate proiectarii electronice automate sunt:
• ChipCenter [http://www.chipcenter.com] este un centru de cunostinte in domeniul proiectarii electronice, permitand accesul la instrumente on-line, experti si comunitati dar publica si evaluari ale produselor noi, buletine de stiri, scheme si circuite, note de aplicatii, dar si referinte la alte resurse Internet;
• EEdesign.com [ http://www.eedesign.com] revista electronica dedicata metodologiilor si instrumentelor de proiectare electronica, conectata la reteaua EDTN si care ofera: noutati, editoriale, articole, ghid pentru cumparatori si legaturi la resurse,
• DeepChip [ http://deepchip.com] sit mentinut de John Cooley, cu posibilitatea de abonament la buletinul electronic ESNUG,
• EETimes [http://www.eetimes.com] revista electronica saptamanala cu urmatoarele capitole: canale, departamente, cariere, evenimente, produse, legaturi si autoprezentare,
• Integrated Systems Design MAGasine- isdmag.com [http://www.isdmag.com] revista electronica on-line cu urmatoarele intrari: noutatea zilei, arhiva, motor de cautare, calendarul evenimentelor, editorial, liste, resurse, informatii despre magazin,
• ElectronicNews Online [ http://www.electronicnews.com] - magazin eleictronic ce publica: noutati, locuri de munca, evenimente si numere anterioare arhivate,
• Electronic Design, Technology & News - EDTN network - [http://www.edtn.com] - portal de acces la siturile EDA cele mai importante, cu urmatoarele intrari: comunitati, noutati, cariere, canale, resurse si servicii.
• EDAtoolsCafe -[ http://www.dacafe.com/] portal care permite accesul la informatii despre locuri de munca, noutati, produse si resurse. Printre altele permite cautarea instrumentului software necesar si accesul la cotatiile NASDAC ale primelor 10 companii EDA. Pe 26 martie primele 4, in ordinea vanzarilor erau: Cadence, Mentor, Synopsys si Avant!
• EDA Consortium [http://www.edac.org] - situl asociatiei internationale a companiilor dezvoltatoare de produse software EDA. Acest consortiu cu peste 100 membri este organizatorul celor doua mari conferinte: Design Automation Conference (DAC) in SUA si Design Automation and Test in Europe (DATE) in Europa. Conform acestui sit, industria EDA a depasit cifra de afaceri de 3,5 miliarde de dolari anual (56% in SUA, 20% in Europa si 18 % in Japonia),
• eda.org - [http://www.eda.org] sit mentinut de VHDL Int. dedicat standardelor EDA utilizate sau in dezvoltare.

Urmatoarele produse si companii producatoare joaca un rol major in proiectarea electronica;
• Ansoft,
• Avant!,
• Cadence Design,
• IntelliSense Corporation,
• Mentor Graphics,
• Microcad,
• Sage EDA,
• Simucad,
• TurboSpice,
• USCAD

Urmatgoarele produse se distribuie gratis, cu licenta GPL (GNU Public License ) sau permit accesul la surse (open-source)

• Synopsys' TAP- [ http://www.synopsys.com/partners/tapin/tapin_program.html] - format de interoperabilitate larg utilizat;
• The Linux EDA site - [http://www.linuxeda.com] produse si instrumente EDA ce ruleaza sub Linux
• Open EDA - [http://www.openeda.org] este situl web al Silicon Integration Initiative (Si2) al celei mai importante comunitati ce promoveaza accesul liber la sursa,
• The Open Collector [http://opencollector.org] mentine o lista completa a instrumentelor EDA open-source
• Proiectul gEDA [http://www.geda.seul.org] care ca scop dezvoltarea de instrumente EDA sub licenta GPL, inclusiv: priectarea circuitelor electrice, captura de csheme, simulare, prototipuri si productie,
• SystemC - [http://www.systemC.org] platforma de modelare de tip C++ a sistemelor deschisa la initiativa companiei Synopsys, dar impreuna cu CAdence si NEC,
• CynLib [ http://www.cynapps.com] biblioteca de clase C++ ioferita de CynApps, care permite transformarea limbajului in unul de descriere hardware,
• Alliance [http://www-asim.lip6.fr/alliance] sistem complet de instrumrnte CAD portabile pentru VLSI (compilator si simulatorVHDL, sinteza logica, plasare si rutare, verificare, biblioteca CMOS portabila ce contine ROM si RAM),
• Icarus Verilog [http://icarus.com/eda/verilog] este un instrument de sinteza si simulare, scris initial pentru Linux. Accepta surse Verilog (IEEE-1364) si poate genera cod C++ , care compilat si linkeditat cu biblioteca run-time "vvm" permite prin executie realizarea simularii. Pentru sinteza, compilatorul genereaza un netlist in formatul dorit.
• The Electric VLSI Design System [http://www.staticfreesoft.com] este un produs GPL care ofera captura de scheme, descriere VHDL, simulare si generare masti de circuite integrate,
• Magic, [ http://www.research.compaq.com/wrl/projects/magic] instrumentul clasic de proiectare masti dezvoltat de University of California at Berkeley,
Alte liste se pot gasi in paginile portalelor CAD sau la Idaho Univ. [http://www.mrc.uidaho.edu/vlsi].
Alte referinte:

• http://www.cs.caltech.edu/~cs181/doc/ - Documentation for VLSI Tools -
• http://www.reg.trlabs.ca/vlsi/electric/index.html - Using the Electric VLSI Design System, Steven M. Rubin
• http://www.rulabinski.com/cavd Computer Aids for VLSI Design, S.M.Rubin, 1944
• http://www.research.compaq.com/wrl/projects/magic/magic.html - Magic - A VLSI Layout System
• http://cas.et.tudelft.nl/~space/short.html - Space: Accurate and Efficient Layout-to-Circuit Extractor for Deep Submicron Technologies
• http://www.ifm.liu.se/~perla/EDA_Course/circuit_extraction.pdf - Darius Jakonis - Circuit extraction
• http://utelnt.el.utwente.nl/links/gerez/cadvlsi/book.html - S H Gerez Algorithms for VLSI Desig Automation
• http://www.imio.pw.edu.pl/vlsi/imiocad/excess/ - EXCESS II: A Circuit Extractor
• http://www.oea.com/document/netan.html - NET-AN Multi-Net 3D Field Solver Extraction Tool
• http://www.pcmp.caltech.edu/chipmunk/index.html - The Chipmunk System
• http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/magic/ - The Magic Home Page
• http://www.iar.unlp.edu.ar/~fede/revistas/lj/Magazines/LJ39/1317.html - An Introduction to IC Design Under Linux
• http://www.systemcom.hr/amdc/ad1.html - EDA TOOLS DEVELOPMENT at SYSTEMCOM
• http://www.iqe.ethz.ch/pel/home_pages/martinb/Publications/BEMBenchmarkReport.pdf Benchmarks for electrostatic BEM simulations
• http://www.silvaco.com/applications/archive/june_98/a1/jun98_a1.html - Maverick: Hierarchical Netlist Extractor for PC Platforms
8. Software CAD gratis sau aproape gratis (freeware si shareware)
• 4Design - Un produs CAD robust pentru DOS, Windows 95, 98 (nu si NT), se teleincarca in format comprimat (zip) sum forma unui fisier de 11.4 MB. [http://www.4dgraphics.net/4design.htm]
• CadSdt Lite v3.1- un produs CAD complet gratis, forma redusa (fara "layot"-uri multiple) a produsului comercial CadStd Pro produs de firma Apperson &Daugters. [http://www.cadstd.com/download.html]
• CADVANCE v 6.5 - Produs CAD pentru Windows, produs de FIT (Furukawa Information Technology) Inc. SUA (CA) si care este distribuit gratis pe dischete. Firma FIT produce si programul comercial CADVANCE 2000 (v7.2). O licenta educationala din acest produs se vinde cu 250 $ (sunt disponibile si licente de campus). Produsul permite aplicatii 2D si 3D, are un numar nelimitat de nivele undo, suporta 20 formate raster si DWG/DXF (translator Autocad R13). Poate rula sub Windows 3.1, 95/98/NT. Producatorul il considera deplin functional si perfect pentru instruire. [http://www.cadvance.com/65form.htm]
• IntelliCAD 2000 produs de CADopia este conceput ca un produs CAD adaptat cerintelor studentilor, educatorilor, arhitectilor, proiectantilor, desenatorilor si inginerilor [http://www.cadopia.com]. In afara produsului de baza, care este gratis, firma producatoare comercializeaza si un produs cu facilitati avansate, dar la un pret rezonabil. Programul utilizeaza in mod nativ formatul DWG, permitand utilizatorilor sa citeasca orice fisier produs cu Autocad, fara translatare. Produsul are comenzile compatibile cu cele de la Autocad (permite citirea fisierelor de meniuri si scripturi Autocad .MNU, .SCR), AuoLISP si ADS.Produsul ruleaza sub Windows 95/98 sau NT si necesita un PC cu Pentium, 64 MB RAM minim 50 MB disc. Produsul de baza asigura urmataurele functii:
 ActiveX support including in-place editing
 Drawing Explorer(TM) for managing layers, blocks, line types, and more
 Graphical block preview
 Work with multiple open drawings (MDI)
 Real Time Pan & Zoom
 Right-mouse click to edit properties of multiple selected entities
 Script recorder
 Unlimited undo/redo
 Visual customization of menus and toolbars
iar cel avansat are in plus:
 Photorealistic 3-D rendering
 Visual Basic for Applications (VBA)
 Raster image display

• Open CASCADE este ce mai buna alternativa industriala deschisa "Open Source" la nucleele de mmodelare 3D comerciale (proprietare) [http://www.opencascade.com]. Pachetul consta dintr-o biblioteca C++ de obiecte reutilizabile ce sunt disponibile in sursa. El este destinat producerii de aplicatii grafice 3D, inclusiv din domeniile: CAD, CAE, CAM, AEC, GIS, reverse engineering, etc. Platformele suportate in prezent sunt Linux, Windows NT si Sun Solaris. Cu Open CASCADE se obtine acces la codul sursa al diferitelor obiecte geometrice 3D, de la primiteve volumetrice la suprafete 3D avansate (NURBS, Beziers) precum si la multi algoritmi avansati de modelare geometrica (intersections, projections, local and global properties of objects, Boolean operations, hidden line removal, fillets and chamfers, draft angles, graphic representation of 2D and 3D objects in an Open GL-based viewer, etc.). In plus, Open CASCADE citeste si genereaza date in acord cu standardele: IGES si STEP, asigurand comunicarea cu mediile actuale integrate de proiectare (Catia, Euclid). Mai mult, modulul Open CASCADE Application Framework permite dezvoltarea rapida a aplicatiilor, oferind sabloane (template) de apliccatii gata de utilizat, parametrizarea modelelor si posibilitatea de a atasa atribute negeometrice la geometrii. Utilizand pachetul Open CASCADE firma MAtra a dezvoltat pachetul CAD numit EUCLID. Cei 50 de membri ai echipei de dezvoltare sunt localizati la Matra Datavision's Corporate in Frante, in filialele din Rusia (Nijni-Novgorod) si Belarus (Minsk), dar operaeaza si in SUA, Marea Britanie, Germania si Italia.
• SoftCAD 3D Lite v 1.5 [http://www.softcad.com]este un program de modelare 3D, editare, rendering, si animatie cu aplicatii in special in arhitecture, design interior, peisaj, mobilier, constructii si grafica. Permite generarea si editarea suprafetelor intr-o maniera usor de folosit si de invatat, annimatii OpenGL si texte 3D. Obiectele 3D pot fi exportate in format DXF, sub forma de proiectii. Poate fi executat sub Windows 95/98 sau NT cu spatiu de disc liber de min. 50 Mb. Licenta de utilizare are pretul de 199 $ ( 99$ pentru SoftCAD 2D), dar versiunea 1.16 Lite se distribuie gratis, prin Internet. Firma producatoare a donat licente cu scop educational institutelor de arhitectura din Romania si Ungaria.
• Solid Edge Origin este un instrument CAD [http://www.solid-edge.com/Origin], forma limitata a pachetului complet de software Solid Edge, produs de firma UGS. El include modelarea 3D a partilor componente, un sistem complet de desenare mecanica 2D (linii, arce, cote, etc.), importul si exportul datelor 2D si o instruire integrata. Modelarea solidelor 3D include proiectia automata 2D, parametrizarea si desenarea pieselor prismatice, ca elemente de baza pentru CAD 3D. Origin permite importul si exportul datelor CAD 2D in formatele DXF si DWG. Firma pune la dispozitie gratis inclusiv un pachet HTML de instruire asistata prin Internet - "Computer-Assisted Self Training (CAST) package".
• Firma IMSI din SUA produce pachetul TurboCad V7.0 [http://www.imsisoft.com], care ofera o silutie completa de proiectare oricui trebuie sa creeze, editeze sau vizualizeze desene 2D sau 3D . Pachetul TurboCAD 2D este oferit gratis (incarcare pe web). Cu el se pot edita desene 2D care pot fi importate sau exportatae in formate standard industriale , pachetul fiind compatibli cu Autocad. IMSI a distribuit peste 1 200 000 licente. Calculatorul trebuie sa aiba minim: CPU 486 DX2/66; 16 MB RAM (32 MB recommended); 30 MB hard disk space; VGA graphics card; CD-ROM drive; Windows 95,98, sau Windows NT 4; Mouse; conexiune Internet recomandata.
• DeltaCad - program CAD shareware pentru Windows 95, 98, NT, 2000 [http://www.dcad.com]. Costul licentei v 4.0 este de $ 39.95 (comanda electronica), peste 100 de mii licente vandute. Caracteristici: usor de invatat, asiastenta senzitiva la context, deseneaza puncte, linii, cercuri, elipse, arcr, splinuri, texte, dimensiuni, dreptunghiuri, patrate, triunghiuri, hasuri, include poze .BMP, exporta poze in editoare, permite creearea de simboluri personalizate, calculeaza lungimi si arii, contine un limbaj de programare de tip Basic pentru macrocomenzi , creeaza solide, suprafete ascunse si sectiuni, are facilitati multiple de zoom si editare grafica (move, copy, mirror, rotate, scale, change color, change line type, change cross-hatch pattern, change line weight, Undo, create a corner, radius), vine cu exemple de desene si biblioteca de simboluri, citeste si scrie fisiers .DXF compatibile cu alte programe CAD, creeaza lista de parti, etc.
• Design Workshop Lite dezvoltat de Artifice Inc. creeaza modele 3D, ce pot fi renderizate si vizualizate din diferite puncte, pornind de la schite de prezentare (DXF), pentru constructii si arhitectura sau orice alt proiect spatial. Firma produce si o versiune "profesionala", la un pret rezonabil [http://www.artifice.com/free/dw_lite.html].
• Minos program freeware de modelarea solidelor realizat de francezul Regis Le Boite. El este usor de utilizat si de invatat, extinzand facilitatile sistemelor 2D si 3D existente de tip wirefrime. Pachetul permite proiectarea partilor si ansamblelor 3D, pornind de la elemente simple ca: linii, curbe, cercuri, care pot fi apoi translatata, rotite sau plimbate de-a lungul unei curbe pentru a forma solide. Prin combinarea primitivelor standard: paralelipipezi, cilindri sau conuri se obtin forme complexe. Modele ceeate pot fi vizualizate din orice unghi, cu viteza mare [http://perso.wanadoo.fr/rleboite/minos.htm].
• Tlinea v3.0 este un program de desenare 2D din categoria shareware, dezvoltat in Spania. Importa fisiere .dxf si exporta formate ca . bmp. wmf si dxf [ http://www.iespana.es/tlinea/indexi.htm].
• Varkon este un sistem gratis de programe CAD sub Linux, dezvoltat de Microform AB Suedia, care permite desenarea , modelarea, vizualizarea precum si parametrizarea obiectelor pentru diferite aplicatii CAD [http://www.varkon.com].
9. Carti si reviste despre CAD

Pagina [http://www.ttech.ro/revistec.htm] contine referinte la paginile web ale celor 17 reviste de CAD (sau cu sectiuni de
CAD) care apar in Romania.

10. Documentatie electronica (articole si carti)

Prezentare AutoCAD in limba romana: [http://www.ournet.md/~autocad]

11. Buletine electonice
• upFront.eZine: gratis, de 6 ani saptamanal (in fiecare marti dimineata), prin e-mail [http://www.upfrontezine.com/welcome.htm]
• TenLinks On Line Media Kit - principale stiri CAD zilnice (titluri si referinte) [http://www.tenlinks.com/MEDIAKIT/CAD_Headlines_sample.htm]
• Tenlinks On Line Kit CAD Shareware - saptamanal informatii despre shareware[http://www.tenlinks.com/MEDIAKIT/cad_depot_newsletter.htm]
12. Analiza cu elemente finite
Un portal important dedicat analizai cu elemente finite ca parte a CAE este Tenlinks [http://www.tenlinks.com/CAE/FEA/index.htm]
Aici se gasesc legaturi referitoare la:
• produse si companii
o general (ALGOR, ANSYS, COSMOS/M, MSC.Nastran)
o structural
o geomecanic
o CFD si termic
o turnare
o electromagnetic
• software gratis
• situri dedicate FEA
• documentatii electronice
• periodice referitoare la FEA
• consultanti FEA
• activitati referitore la ANSYS [http://www.ansys.com] si Algor [http://www.feaincad.com]
• alte resurse Internet
13. Concluzii si recomandari pentru comisia curiculara si conducerea UPB
A. Analiza SWOT a predarii CAD in UPB
Puncte tari Puncte slabe
• Traditie valoroasa in predarea desenului tehnic si a geometriei descriptive;
• Cadre didactice cu experienta;
• Patru centre autorizate Autodesk, dintre care doua foarte active;
• Lucrari cu caracter introductiv publicate de cadrele didactice din UPB, despre CAD, in limba romana;
• Un numar (redus) de calculatoare si licente AutoCAD si Bentley, care au permis obtinerea experientei;
• Accesul la modele din strainatate (asociatii profesionale, carti, vizite si stagii in cadrul proiectului TEMPUS, Socrates si altele);
• Centre de cecetare care au sprijinit pregatirea CAD a studentilor, mai ales din anii mari; • Numarul studentilor care au acces la o pregatire CAD introductiva este extrem de mic;
• Asistentii, preparatorii si instructorii tineri intr-un numar insuficient si instabil;
• Resurse hardware si software total insuficiente pentru o instruire CAD decenta;
• Lipsa unei strategii unitare si a unui sprijin coerent din partea conducerii UPB privind pregatirea CAD;
• Lipsa comunicarii autentice intre nodurile de interes pentru CAD din UPB (chiar si comisia de analiza CAD nu a folosit comunicarea electronica in activitatea sa);
• Lipsa solidaritatii centrelor de cercetare din UPB;
• Absenta unor politici coerente referitoare la CAD privind formarea/trainingul, educatia/cercetarea (inclusiv financiar), dezvoltarea/utilizarea soft, introducere/specialitate, stiinta calculatorului/a calculului ciclul I/II, gratuitate/plata, cresterea/scaderea numarului de specialitati determina confuzii, conflicte de interese, concurenta neloiala, neutilizarea optima a resurselor si multe alte efecte nedorite ;
Sanse Limitari
• Industriile CAD/ CAE/ CAM/ EDA/ FEA/ GIS si cele asociate au avut cresteri spectaculoase in ultimii ani, ajungand la cifra de afaceri globala de cca 10 miliarde USD anual;
• In ultimii ani rolul PC-urilor a scazut accelerat iar performantele lor au crescut uimitor;
• Oferta de software CAD este extrem de diversa (zeci de producatori si licente comerciale, shareware si freeware);
• Piata muncii din Romania si strainatate are o mare cerere neacoperita de specialisti MCAD/ EDA, pentru care ofera salarii atractive;
• Sansele de angajare ale unui inginer care nu are deprinderi de comunicare profesionala (redactarea cu calculatorul a documentelor cu desene si figuri incluse) sunt tot mai mici indiferent de profil;
• Potentialul tot mai mare de resurse si comunicare oferite de Internet;
• Declaratiile conducerii MEN/ MEC CNCSIS/ CNFIS, si ale conducerii UPB referitoare la necesitatea reformei invatamantului;
• Motivatia unor studentii care au inteles sansele oferite de CAD; • Bugetul de austeritate si mai ales alocatia insuficienta pentru un student;
• Proceduri necorespunzatoare de alocare sau atragere a resurselor financiare necesare;
• Lipsa unui sistem de plata competitiva pentru salariati, mai ales pentru tineri;
• Viteza mare de dezvoltare a tehnologiei IT face necesara "upgradarea" soft si hard anuala (schimbarea totala la 3-5 ani);
• "Impozitarea" excesiva prin regie UPB a centrelor de cercetare, in conditiile in care multe sunt singurul sprijin continuu al procesului educational;
• Interesele multor cadre didactice de a mentine organizarea actuala, cu care s-au obisnuit si care nu solicita prea mult;
• Teama pe care o au multe cadre didactice ca dupa reforma structurala isi vor pierde locul, privilegiile, avantajele sau vor fi nevoite sa lucreze mai mult;
• Spatii disponibile limitate in UPB;
• Procent ridicat de "analfabetism IT" in randul studentilor din anii mici si neomogenitate in pregatirea lor informatica initiala;
• Nu toate cadrele didactice vad cu "ochi buni" pregatirea pentru CAD;
• Neancrederea in capacitatea conducerii de a organiza o competitie corecta de proiecte si oferte educationale;


B. Proiectul modernizarii pregatirii pentru CAD prin infiintarea atelierelor CAD in UPB (ACAD)



ACDA1 ACAD 2
Pe termen scurt (<1 an) Pe termen mediu/lung (> 1 an)
Obiective Pregatirea tuturor studentilor din ciclul I al UPB la un nivel minimal pentru desen cu calculatorul (introducere in CAD) Pregatirea tuturor absolventilor UPB in domeniile CAD/CAM/CAE/EDA/FEA in acord cu exigentele europene
Actiuni 1. Dezvoltarea curiculara (programe, suport de curs, atelier) a unui numar redus de discipline de cate un semestru, ce vor fi oferite pentru intreaga universitate, de ex.:
• Geometrie descriptiva (in special pentru studentii cu pregatire de tip mecanic);
• Desen tehnic (deprinderi de desen manual si standarde dedicate, in special pentru studentii cu pregatire de tip mecanic);
• Desen cu calculatorul (pentru majoritatea studentilor din UPB);
• Grafica pe calculator (curs optionl);
• Desen ingineresc (sau industrial) (contine elemente din toate disciplinele anterioare, dar urmareste pe langa informare asupra limbajului grafic si transmiterea deprinderilor privind editarea pe calculator a documentelor profesionale, care contin desene si figuri, cunostinte necesare oricarui student si inginer)
In ciclul I ar trebui sa devina obligatorie cel putin o disciplina de pe aceasta lista, pentru orice student din UPB, indiferent de profil sau specializare.
2. Identificarea surselor financiare si achizitionarea de hardware si software minimal:
• Numar necesar de calculatoare si licente:
9 000 h / 30 h/sapt = 300 buc.
in ipotezele:
• Min 2h/sapt instruire pe calculator/ student
• Resursa de timp disponibila:
6h/zi x 5 zile/sapt = 30 h/sapt.
in rest, intretinerea calculatoarelor si a retelei
• Nr. ore necesar acces la calc.:
4500 stud/an I x 2h/sapt = 9000.
Numarul de calculatoare s-ar putea reduce la jumatate, daca se realizeaza o programare riguroasa pe semestre. Tinand cont de cursurile optionale sau cele de specialitate si de refaceri, un necesar minim realist ar fi de:
200 calculatoare PC si tot atatea licente pentru sistem de operare si pachete CAD.
Daca acestea sunt grupate in sali cu cate 25 calculatoare conectate la un server, se obtin:
8 ateliere CAD.
Configuratia minima a unui calculator:
PC Pentium sau K7 cu min 500 MHz, 128 MB RAM, 20 GB HDD, ecran color 17 inch, Ethernet 10/100, tastaturi si mause de foarte buna caliate. Nu sunt necesare CD, floppy disk, imprimanta, audio/video, scaner sau ploter, decat eventual pentru server. In prezent un astfel de sistem se poate achizitioana sub 700 USD.
Pentru software exista 3 variante:
• licente educationale ale unor pachete comerciale de larga circulatie (MS Windows + AutoCAD LT) la pretul de cca 160 USD/calculator;
• licenta de pachete CAD ieftine (gen Turbo CAD, Key CAD sau Delta CAD) la pretul de 30 - 40 USD/calculator;
• licenta GPL gratis pentru solutii de tipul Linux + Varkon sau WINE (www.winehq.com) + unul din pachetele gratuite (TurboCAD2D, IntelliCAD, CADSdt lite, Solid Edge Origin, 4 Design sau Minos), unele dintre aceste produse fiind foarte performante si complet satisfacatoare pentru obiectivul propus.
Compararea solutiilor si decizia finala trebuie realizata de o echipa restransa de specialisti, alcatuiata cu evitarea conflictelor de interese.
3. Dezvoltarea resurselor umane necesare proiectului, prin atragerea, perfectionarea si stabilizarea personalului tehnic (administratori de retea, laboranti) si a cadrelor didactice tinere care vor fi folosite ca instructori in atelierele CAD.
Necesar:
8 ateliere x 2 instructori/atelier x 30 h/sapt
12 h norma did./ pe sapt = 40 persoane
Numarul lor poate fi redus, dar nu mai mult de jumatate, prin folosirea tehnicilor de educatie la distanta (e-learning). LMN poate acorda asistenta privind folosirea programului Manhattan in acest scop
(vezi http://www.lmn.pub.ro).
1. Analiza pregatirii pentru proiectarea asistata da calculator si a domeniilor asociate, pentru toate facultatile din UPB, in anii mari si la studii aprofundate.
2. Realizarea unei "retele" avand ca noduri centrele de interes MCAD/CAE sau ECAD/CAE din UPB, retea conectata la exterior si capabila sa exploateze sansele existente (BCUM, FP5, sau alte posiblile resurse/surse de finantare pentru invatamant si cercetare).
3. Dezvoltarea curiculara a pregatirii pentru CAD/CAE/CAM in ciclurile II, II si invatamant continuu, bazata pe oferte, in ipoteza liberalizarii invatamantului din UPB (prin reforma structurala, urmarind ca specializarile sa fie realizate prin trasee individuale ale studentilor si nu prin sectii de specializare ale facultatilor).
4. Adoptarea la nivelul conducerii UPB a unor noi proceduri de finantare de baza si complementare a subunitatilor care sa aiba un caracter flexibil, transparent si eficient, sa fie bazate pe feedback si sa conduca la o modernizare reala a invatamantului si cercetarii din UPB, la dezvoltarea resurselor umane si materiale, la ridicarea nivelului calitativ al procesului de invatamant, astfel incat el sa devina compatibil cu cel european, dand satisfactie si sanse reale de cariera atat studentilor cat si profesorilor.
Buget 1. Investitia initiale, de achizitionare a echipamentelor minimale se ridica la:
(700 $ hard + 150 $ soft) x 200 + 10% servere =
187 000 USD.
2. Pentru intretinere si mentinere la zi a performantelor sunt necesare cheltuieli de cca 20% din investitia initiala, deci cca 30 000 USD/an.
3. Pentru a stabiliza instructorii competenti sunt necesare cheltuieli de personal suplimentare fata de salariul de baza, respective prime in valoare de
200$/luna x 8 luni (proces de invatamant) x 20 instructori = 32 000 USD/an,
deci de ordinul cheltuielilor materiale anuale.
Aceasta suma ar pute acoperi inclusiv dezvoltarea unui sistem informatic (cursuri electronice), care in perspectiva sa reduca cheltuielile de personal ale universitatii.
4. Atelierele pot functiona foarte bine fara materiale consumabile (toner, hartie, calc, etc), daca predarea lucrarilor se face in format electronic, cu cheltuieli nule pentru consumabile.
In aceste conditii, cheltuielile pentru pregatirea CAD sunt absolut rezonabile, cu o medie putin peste 10 $/student/ciclu. Reducerea cheltuielilor sub aceasta limita (cum se intamla in prezent), conduce la deprecierea calitatii invatamantului sub limite acceptabile si reprezinta o falsa "economie". Calitatea si cantitatea resurselor necesare in anii mari (ciclul II si III) conduc la un buget de cel putin 10 ori mai mare, decat cel necesar pentru proiectul pe termen scurt.
In aceste conditii, si tinand cont de diversitatea situatiilor, se recomanda ca finantarea sa fie facuta descentralizat, pe baza unor proiecte pe facultati, catedre sau laboratoare, dar cu respectarea unor principii strategice generale si transparente din partea universiatatii.
Riscuri • Absenta unui "director" de proiect care sa fie motivat sa-si asume proiectul si sa fie capabil sa lupte cu toate punctele slabe si limitarile prezentate in analiza SWOT.
• Lipsa de sprijin, viziune si intelegere a importantei proiectului din partea conducerii facultatilor, UPB, minister, organizatii financiare (preocupate fiecare mai mult de catedra sau laboratorul sau), va putea determina nefinantarea sau finantarea incompleta a proiectului. Daca cel tarziu in septembrie 2002 cele opt ateliere nu vor fi functionale, inseamna ca eforturile comisiei de analiza au fost irosite, si mai bine ea n-ar fi fost convocata.
• In ipoteza in care se obtine finantarea sa, proiectul nu este garantat de succes, deoarece va fi dificil sa se obtina salile atelierelor, calculatoarele pot fi furate, vandalizate, folosite mult sub potential sau sa capete alta destinatie.
• In lipsa personalului motivat (administratori de sistem, laboranti, preparatori) atmosfera din ateliere se poate deprecia (calculatoarele se viruseaza sau nu sunt intretinute corespunzator), studentii nebeneficiind de ele. • Finantarea proiectelor sa se faca nu pe baza meritului stiintific sau educational ci in acord cu functia sau "recomandarile" directorului de proiect.
• Irosirea resurselor financiare prin adoptarea unor solutii neeficiente (de ex: plotere de mari dimensiuni, scumpe si inutile, laptopuri cu pret dublu si complet necorespunzatoare din punct de vedere al ecranului pentru CAD).
• Lipsa personalului de specialitate (administratori de sistem, instructori) datorita salariilor necompetitive.
• Presiunile din partea grupurilor de interese industriale in favoarea instruirii pentru propriile produse si mai putin pentru o educatie solida.
• Nereformarea structurala a UPB, avand ca efect pregatirea neflexibila a studentilor (vezi limitarile din analiza SWOT).
Nota:
In UPB s-au desfasurat sau sunt in curs de desfasurare proiecte educationale sau de cercetare de mare amploare, cu bugete mult mai mari decat cel propus, existand experti in acest sens. Proiectul propus ar trebui sa aiba maxima prioritate, deoarece acopera o necesitate reala, care daca nu este rezolvata in timp rapid, calitatea relativa a invatamantului in UPB se va deprecia dramatic.


Webografie si bibliografie

[1] Tenlinks - The ultimate CAD Directory http://www.tenlinks.com
[2] CAD Outpost - http://www.cadoutpost.com
[3] CAD Forum - http://www.cad-forum.com
[4] CAD Portal - http:// www.cadportal.com
[5] CAD Depot - http://www.caddepot.com
[6] Cadalog - http://www.cadalog.com
[7] CAD Info.net - http://www.cadinfo.net
[8] CAD History - http://www.bozdoc.f2s.com/CAD-History.html
[9] Canadian CADD Services - http://www.cdncadd.comhttp://www.cad.com.au
[10] UK Designers - http://www.ukdesigners.net
[11] CAD Server - http://www.cadserver.co.uk
[12] CAD Australia - http://www.cad.com.au
[13] Autodesk - http://www.autodesk.com
[14] CADKey - http://www.baystate.com
[15] Bentley Systems - http://www.bentley.com
[16] Parametric Technology - http://www.ptc.com
[17] SolidWorks - http://www.solidworks.com
[18] International Microcomputer Software, Inc. (IMSI) - http://www.imsisoft.com
[19] VARKON - a CAD free system developed by Microform AB Sweden - http://www.varkon.com
[20] Turbo CAD 2D http://www.turbocad.com/2dcentral.html
[21] IntelliCAD - http://www.photoplotstore.com/pages/free_cad_software.html
[22] Free CAD Software http://www.cs.ucr.edu/~ehwang/freeCAD.html
[23] Free CAD software Smartdraw - http://www.free-cad-software.com/index.htm
[24] NEA Center for Education Technology - http://www.nea.org/neacetwb/cetmsgs/439.html
[25] Free CAD software (Autocad compatible) - http://support.mcneel.com/rhino_archive/...07127_dya0.html
[26] http://www.free-cad-software.com/index.htm
[27] http://www.tenlinks.com/MEDIAKIT/CAD_Headlines_sample.htm
[28] 4Design - http://www.4dgraphics.net/4design.htm
[29] SMARTDRAW free CAD software http://www.where-i-find.com/drawing/free_CAD.htm
[30] CadStd v3.1 - http://www.cadstd.com/download.html
[31] CADvance v6.5- http://www.cadvance.com/65form.htm
[32] CADopia - InteliCAD 2000 - http://www.cadopia.com
[33 ] Open Cascade - http://www.opencascade.com
[34] Soft CAD - http://www.softcad.com
[35] Solid Edge Origin - /http://www.solid-edge.com/Origin
[36] Delta CAD - http://www.dcad.com
[37] upFront.eZine - http://www.upfrontezine.com/welcome.htm

Programe calculator fara kit de instalare

Spuneti nu kiturilor!
Sunt tare bucuros când gasesc un program excelent si care poate fi testat fara instalare. Ce este atât de rau cu programele a caror executie cere în prealabil instalare? Pentru
1) un utilizator începator nu este nimic rau, ba dimpotriva poate fi esential, multi nestiind sa foloseasca un program care nu se instaleaza si nu apare în meniul Start, Programs;
2) un utilizator care instaleaza câte un program la câteva luni nu este nimic rau.
Pentru toti ceilalti, care stiu sa foloseasca un computer si care îsi instaleaza si dezinstaleaza mai multe programe într-o luna (pentru teste de exemplu), existenta "instalatoarelor" înseamna automat cresterea informatiilor în registri (se simte la viteza). Din pacate dezinstalarea nu este întotdeauna curata, ramânând astfel multe "mizerii" în registri.
De ce se fac programele cu kit de instalare? În majoritatea cazurilor pentru ca un singur fisier executabil este pentru multi mai elegant decât o arhiva cu zeci de fisiere. Îl instalezi, alegi calea, ai icoana de executie poate chiar în Quick Launch… Sunt cazuri în care kitul de instalare este obligatoriu, programul având de scris anumite informatii în registri sau în anumite directoare speciale ale sistemului de operare, altfel nefunctionând. Si totusi, cele mai multe programe folosesc kituri de instalare mai mult ca un mod de împachetare a aplicatiei si de despachetare eleganta. Apreciez de aceea ca tot mai multe situri ale unor programe ofera doua variante: cu kit de instalare sau cu arhiva (nu, nu kitul arhivat, ci programul, cu toate fisierele lui, arhivat). Atunci poti alege, iar eu aleg de fiecare data arhiva de dragul registrilor.
Sa mergem mai departe. La modul ideal un program ar trebui sa îsi scrie informatiile proprii în directorul propriu. Nu se întâmpla întotdeauna asa, multe programe folosind registrii pentru ca sunt mai rapizi dar si mai greu de editat pentru utilizatorii obisnuiti. De aceea acolo se tin cheile de înregistrare dar din pacate si informatii nevitale ca securitate, de exemplu profile. Iar daca un astfel de program nu are posibilitatea exportarii configarilor facute, înseamna ca la o reinstalare a sistemului de operare trebuie sa reiei si configurarea programului respectiv. De ce? Nu ar fi mai frumos ca dupa ce ai reinstalat sistemul de operare programele instalate anterior sa mearga? Ar fi o bataie de cap în minus!
Asa se întâmpla cu programele asa numite portabile (vedeti definitia Wikipedia). Aceste aplicatii, daca creaza profile sau au setari le fac în directorul aplicatiei. Drept urmare, daca la un moment dat iei directorul aplicatiei si îl pui pe stick, mergi la un alt calculator, programul va functiona ca la vechea locatie! Dupa reinstalarea Windows-ului, programul portabil functioneaza ca si cum nimic nu s-ar fi întâmplat! Oh, de-ar fi toate programele din lume portabile! Tot Wikipedia ne ofera si o lista de aplicatii portabile, dar eu vreau sa va propun un sit dedicat temei: PortableFreeware.com.

Prototipare rapida piese injectate materiale plastice

Prototiparea rapidă
1. Conceptul de Prototipare Rapidă
Pe perioada ultimului deceniu un nou concept de prototipare rapidă fizică numit fabricare stratificată sau fabricare solidă fără formă a câştigat popularitate în lume.
Activitatea numită “RP” îşi are începuturile de abia vreo 12 ani, cu apariţia sistemului stereolitografiere. Acest proces a avut un foarte mare impact în partea de design. Se baza pe un model 3D CAD şi a fost anunţat ca un “proces magic”, implicând surse necunoscute ca UV şi polimeri fotosensibili. În mod clar activitatea de creare rapidă a prototipului nu era nouă: chiar şi un proiectant putea crea modelul 3D fizic cu mâinile lui (bazându-se pe desenele 2D) mai rapid decât orice sistem de RP. Poate fi activitatea acestui proiectant (meşteşugar) numită RP sau nu?
Mulţi autori folosesc definiţii limitate ale RP, iar unii includ tehnologiile de creare a prototipului prin depunere în straturi subţiri de material (ca şi sistemul de stereolitografiere). Aspectul important al procesului de RP ca şi “cutie neagră” este translaţia automată a modelului 3D CAD către modelul fizic, tehnologia folosită neavând importanţă prea mare.
Vom defini procesul de RP ca şi Lennings: “Procesul care creează automat prototipul fizic pornind de la un model 3D CAD, într-o scurtă perioadă de timp”. [LEN 00]
Ideea cheie a acestei noi tehnologii de prototipare rapidă este bazată pe descompunerea 3D în straturi subţiri de secţiune transversală, urmate de formare fizică a straturilor şi stivuirea lor “strat după strat”. Crearea obiectelor 3D în dispunere stratificată este o idee aproape la fel de veche ca şi civilizaţia umană (piramidele egiptene au fost de asemenea construite bloc cu bloc şi strat cu strat). Aşezarea în stive a straturilor de materiale în formă individuală are o veche tradiţie în rândul aplicaţiilor de fabricaţie la fel ca turnarea pieselor sau ca şi topirea piesei. Ceva mai mult de un deceniu arta construcţiei de obiecte 3D cu straturi a fost avansată semnificativ de 3D System Inc., o companie americană din sudul Californiei. Disponibilitatea modelelor 3D computerizate a fost crucială în realizarea conceptului de creare a obiectelor stratificate, dar alte tehnologii precum sistemele laser şi computere puternice au ajutat la definirea acestei tehnologii numite stereolitografie.
Această tehnologie azi este capabilă să producă structuri 3D foarte complexe cu o foarte mică sau chiar deloc contribuţie umană. Apărând aproape în paralel cu progresul, stereolitografia a fost sistemul alternativ pentru fabricarea stratificată oferită de mai multe companii americane. Sunt incluse sisteme care construiesc obiecte stratificate prin laminarea straturilor de materiale (Helisys) şi prin fuziunea stratificata sau legarea materialelor pulverulente (DTM, Soligen) sau extrudarea firelor de sarmă (Stratosys).
Progresele au adăugat un şir de materiale noi care sunt mai bune decât polimerii utilizaţi în stereolitografie. Azi avantajele fabricării stratificate sunt majoritatea derivate din abilităţile sale de a crea rapid modele fizice, indiferent de complexitatea formei.
2. Tehnici de Prototipare Rapidă
Fabricarea cât mai rapidă şi cu un cost cât mai redus a unui model sau a unui nou produs a fost şi este un vis al oricărui inginer tehnolog. Începând cu anii ´90 acest vis s-a transformat şi se transformă în fiecare zi în realitate datorită apariţiei şi implementării în practica industrială a tehnologiilor de fabricare rapidă a prototipurilor (Rapid Prototyping - RP), care se deosebesc fundamental de tehnologiile cunoscute şi utilizate până în acel moment. Ca şi noţiune, prototiparea rapidă este asociată cu o seamă de procedee tehnologice relativ noi ce permit realizarea rapidă a modelului fizic, a prototipurilor funcţionale, a reperelor, a subansamblurilor sau a sculelor implicate în procesul de dezvoltare a produsului. Aceste tehnici de prototipare rapidă folosesc un alt principiu pentru materializarea piesei, prin adăugare de material atât cât este necesar şi unde este necesar. Tehnologiile care pot fi aplicate într-un demers de prototipare rapidă ca alternativă la metodele tradiţionale de fabricare sunt numeroase. Principiile folosite şi condiţiile de aplicare sunt extrem de variate dar, în mod invariabil, aplicarea industrială este dictată de eficacitatea dovedită în ceea ce priveşte impactul comercial în sensul reducerii timpului de lansare pe piaţă a unui produs oarecare.
Frecvent, aplicarea tehnologiilor de prototipare rapidă în diferite faze de dezvoltare a produsului, determină o creştere a costurilor globale de lansare. Această situaţie este acceptată de factorii de decizie deoarece:
- conferă avantajul devansării termenelor de lansare şi instalării rapide pe piaţă cu posibilitatea recuperării investiţiei din beneficiile suplimentare realizate;
- aplicarea acestor tehnologii permite experimentarea soluţiilor constructive ale echipamentelor tehnologice concepute, validarea sau, dacă este cazul, perfecţionarea acestora înainte ca modificările ce se impun să determine creşteri exagerate ale costurilor de realizare ale sculelor.
Rezultatul urmărit prin aplicarea acestor tehnologii este realizarea în termen scurt şi cu investiţie suplimentară neglijabilă a unui număr limitat de exemplare din:
- produsul propriu-zis ;
- replică (la scară sau din alt material) a produsului în diverse stadii de dezvoltare;
- scule şi dispozitive necesare realizării produsului, pentru validarea concepţiilor de creaţie până în faza curentă, diferite testări şi orientarea în continuare a demersului de dezvoltare a produsului.
O clasificare a tehnologiilor de fabricare rapidă a prototipurilor este prezentată în fig.3.9, clasificare care sugerează o grupare a acestor tehnologii în două categorii :
- tehnologii de formare prin depunere de material;
- tehnologii de modelare prin prelevare de material.
In continuare vor fi prezentate cele mai semnificative tehnici de prototipare rapidă:
Stereolitografierea (Stereolithography - SLA)
Principiul:
Stereolitografia a fost primul proces comercializat pe piaţă în 1987.[STI 01] Este cel mai pe larg cunoscut şi folosit în proporţie de 37% pe piaţă. În procesul SLA, fiecare strat este creat prin tratarea selectivă a unei răşini fotosensibile folosind un laser cu UV.
Odată ce fiecare strat este terminat, platforma de construcţie este coborâtă pe o adancime egală cu grosimea unui strat şi procesul este continuat până când piesa este terminată.
Deoarece acest proces foloseşte răşina lichidă ca material de bază, structurile de susţinere sunt cerute pentru a sprijini suprafeţele cu orientare în jos. Odată ce piesa a fost construită, trebuie să fie apoi tratată într-un cuptor cu UV. Odată ce acest proces este terminat, suporturile de susţinere sunt îndepărtate.[NOR 01]
Exista o gamă larga de materiale pentru acest proces, de la cele rezistente la umiditate, la materialele puternice şi rezistente la temperaturi înalte, dar ele încă nu pot intra în competiţie cu materialele plastice folosite în inginerie, cerute de ingineri.
Avantaje: precizie înaltă, gamă medie de materiale, posibila realizarea de piese de dimensiuni mari.
Dezavantaje: costuri ridicate, necesită facilităţi, necesită susţinere, necesita tratare ulterioară.
Schema de principiu:
Aplicaţii:
Stereolitografia este o metodă economică de a verifica forma, montarea şi funcţionarea, precum şi verificarea estetică şi ergonomică a noilor produse. Acesta este şi motivul pentru care stereolitografia a devenit o tehnologie folosită în aproape toate ramurile industriale. Aplicaţiile ei se regăsesc în domeniul aerospaţial, armamentului, automobilelor, consumului de electronice, produse, jucării, echipament industrial, echipament medical, aplicaţii chirurgicale, aplicaţii dentare.
Depunere de material topit (Fused Deposition Modeling – FDM)
Principiul:
Diferă de majoritatea celorlalte sisteme prin faptul că nu foloseşte un laser pentru a crea stratul de material. Materialul sub formă de filament trece printr-un cap de extrudare şi este încălzit până aproape de punctul său de topire. Acest material este apoi scos prin capătul capului şi depozitat pe masa maşinii sub forma unui singur fir de material; aceste „fire” sunt depuse unul după altul pentru a crea stratul. O data ce stratul a fost terminat, masa de construcţie coboară cu un strat şi procesul continuă până când următorul strat este completat. [MAS 00] Piesele cu suprafeţe orientate în jos necesită susţinere substanţială. În timp ce la celelalte procese aceste susţineri sunt generate automat, în cazul FDM se foloseşte material diferit de cel al piesei. Materialul este un plastic ABS, şi piesele construite în timpul procesului au o tărie de 80% din cea a materialului de origine. Alte materiale includ ceara, ABS medical şi un elastomer.[NIK 00]
Avantaje: precizie bună, materiale funcţionale, gamă medie de materiale, întreţinere uşoară.
Dezavantaje: material de susţinere.
Aplicaţii:
Se produc prototipuri pentru verificarea formei, montajului şi funcţionarii, la cost şi timp redus comparativ cu procedeele convenţionale.
Fabricarea de piese stratificate prin laminare (Laminated Object Manufacturing - LOM)
Principiul:
Primul sistem de fabricare LOM a fost dezvoltat în anul 1991 de către compania Helisys.
În LOM, obţinerea straturilor ce compun piesa se face prin decuparea dintr-o foaie de material solid (hârtie), folosind o sursa de laser infraroşu. Materialul care nu formează stratul prezent este „făcut cuburi” care vor fi îndepărtate manual la sfârşitul procesului. Odată ce fiecare strat este terminat, este legat la cel anterior folosind un adeziv (aflat pe partea inferioara a colii de hârtie) activat de căldură.
Există în prezent un singur material folosit pentru LOM (hârtie), deşi sunt o mulţime de alte materiale în curs de dezvoltare (plastic şi compozit). La finalul procesului, piesa este împachetată în materialul în exces, care trebuie îndepărtat; datorită acestui lucru, procesul LOM este cel mai potrivit pentru piese mari, care nu au detalii complicate.
Avantaje: precizie bună, construcţie la scară mare.
Dezavantaje: gamă limitata de materiale, proprietăţi slabe ale materialelor, este necesară îndepărtarea susţinerii.
Aplicaţii:
Se pretează în special pieselor tridimensionale voluminoase (matriţe).
Sinterizare laser selectivă (Selective laser sintering - SLS)
Principiul:
Procesul SLS este în prezent unul din cele mai versatile de pe piaţă, datorită în mare parte numărului mare de materiale disponibile. A fost dezvoltat de compania DTM (3D Systems) în anul 1986. [RED 06] În procesul SLS, pulberea este sinterizată selectiv sau topită de o sursă laser infraroşu. Din nou, odată ce un strat este terminat, patul de pulbere coboară pe o grosime de un strat şi un nou strat de pulbere este depus şi procesul continuă. La fel ca în procesul 3DP, nu sunt necesare dispozitive de susţinere, deoarece pulberea nesinterizată susţine materialul piesei. În final, suprafaţa piesei finalizate este puţin aspră la atingere. În prezent există şapte materiale disponibile pentru acest sistem, incluzând două materiale pentru realizarea de scule: materiale Duraform (Nylon), Glass Filled Duraform, Fine Nylon, Trueform, Elastomer, Copper Polyamide, oţel rapid si Sand Form.
Avantaje: gamă largă de materiale, precizie bună, se pot realiza piese de dimensiuni mari.
Dezavantaje: sunt cerute anumite facilităţi, finalizare deficitară a suprafeţei.
Aplicaţii:
SLS este ideală pentru obţinerea pieselor care necesită durabilitate ridicată, pentru testarea funcţională a celor mai multe aplicaţii, este o metodă rapidă pentru dezvoltarea prototipurilor şi oferă o precizie ridicată a produselor.
Printarea 3D (3D Printing - 3DP)
Principiul:
Procesele 3DP dezvoltate de MIT în cursul anilor 90 au fost comercializate în mai multe sisteme diferite, deşi numai unul, Z Corporation 3D Printer va fi descris aici. În procesele 3DP, un liant pe bază de apă este printat pe suprafaţa unui pat de pulbere pentru a crea un strat de material. Deoarece liantul are o vâscozitate foarte scăzută, poate fi printat într-o manieră similară unei imprimante cu jet de cerneală şi foarte rapid. [COS 04]
Sistemul este apreciabil mai rapid decât orice altă tehnologie de concepte de modelare, cu o rată de construcţie verticală de 50.8 mm pe oră. Odată ce stratul a fost printat, patul de pulbere este nivelat la grosimea unui singur strat, un nou strat de pulbere este împrăştiat deasupra celuilalt şi procesul este repetat până când partea este finalizată. Acest proces nu are nevoie de susţinere deoarece pulberea care înconjoară piesa susţine fiecare strat consecutiv. Odată ce piesa este finalizată, este scoasă din maşină, excesul de pulbere este curăţat şi piesa este supusă post-procesării. În acest proces, piesele rezultate sunt destul de slabe, şi au nevoie să fie infiltrate cu un material adiţional. Există în prezent două astfel de materiale: ceară şi răşină epoxidică.
Datorită versatilităţii acestui proces, potenţialului de adăugare de materiale şi preciziei relative a procesului, sistemul găseşte o varietate de utilizări în industria de injecţie a materiale polimerice, Concept Modelling. Piesele obţinute prin aceste tehnologii pot fi folosite şi pentru testare funcţională, realizând însă în prealabil infiltrarea piesei cu răşină epoxidică, crescând astfel cu mult duritatea ei.
Avantaje: foarte rapidă, costuri de utilizare scăzute, servicii uşoare.
Dezavantaje: necesită paşi de post-procesare.
3.Printare 3D:
a)- depunerea stratului de pulbere; b)- printarea zonei care va deveni piesă;
c)- pistonul este coborât pentru următorul strat [WIL 02]
Aplicaţii:
3DP este folosit pentru producerea rapidă a prototipurilor, a pieselor finale şi a matriţelor. Prin această metodă se pot crea piese de orice geometrie şi aproape din orice material, incluzând aici ceramici, metale, polimeri şi compozite.
Solid Ground Curing (SGC)
Principiul:
SGC a fost dezvoltat de o companie din Israel, Cubital Ltd.[MAI 95]
La fel ca stereolitografia, SGC acţionează prin tratarea unui polimer fotosensibil strat cu strat pentru a crea un model solid bazat pe date geometrice CAD.
- În loc să folosească un fascicul laser pentru scanare, pentru a acţiona asupra unui strat dat, întregul strat este expus unei surse UV printr-o mască situată deasupra polimerului lichid;
- Întărirea durează 2-3 s pentru fiecare strat;
- Secvenţa pentru fiecare strat durează în jur de 90de secunde;
- Se susţine că timpul pentru a produce o parte prin SGC este de opt ori mai rapid decât orice altă tehnica RP;
- Forma cubică solidă creată în SGC constă din polimer solid şi ceară;
- Ceara oferă susţinere pentru trasăturile fragile sau suspendate ale piesei în timpul fabricării, dar poate fi topită şi îndepărtată de pe piesă.
Avantaje: pot fi realizate simultan mai multe piese, poziţionate pe masa de lucru a maşinii, nu necesită material suport pretenţios (ceară), stabilitate dimensională obţinută în urma procesului (fără contracţii), posibilitatea obţinerii de piese complexe fără dificultăţi prea mari, secvenţa de construire poate fi întreruptă, iar stratul eronat poate fi şters.
Dezavantaje: procesul necesită cunoştinţe din partea operatorului, consumul de răşină nu tine seama de mărimea secţiunii transversale a piesei ce urmează a fi fabricată, ci depinde numai de numărul de straturi, ceea ce face ca procesul să fie prea scump pentru piesele cu secţiunea transversală mică, costul ridicat al echipamentului.
Aplicaţii:
Prin această metodă se pot fabrica modele din plastic, complexe, folosite pentru validare de design, dar şi ca modele funcţionale.
Prototiparea Rapidă prin prelevare de material - frezare
Dezvoltarea Prototipării Rapide este strâns legată de dezvoltarea aplicaţiilor pe calculator din domeniu. Costul în scădere al calculatoarelor, mai ales pentru calculatoarele personale sau minicalculatoare, a schimbat modul în care lucrează o fabrică. Creşterea utilizării calculatoarelor a stimulat avansul în multe domenii legate de calculatoare, cuprinzând Proiectarea Asistată de Calculator (CAD), Fabricaţia Asistată de Calculator (CAM) şi maşinile-unelte de Control Numeric pe Calculator (CNC). În particular, apariţia sistemelor RP nu ar fi fost posibilă fără existenţa CAD.
Totuşi, din examinarea atentă a numeroaselor sisteme RP existente în prezent, se poate deduce uşor că multe alte tehnologii, altele decât CAD, şi avansuri în alte domenii, cum ar fi sistemele şi materialele de fabricaţie, au fost la rândul lor cruciale în dezvoltarea sistemelor RP.[RAP 07]
Deşi termenul de prototipare rapidă se aplica la început tehnologiilor prin depunere de material, tot mai mulţi autori [NIC 00], [CUR 03], [LEN 00], [MOD 05] folosesc denumirea de SRP (Subtractive Rapid Prototyping), incluzând în aceasta categorie şi frezarea.
SRP (Subtractive Rapid Prototyping) este un proces de transformare a modelelor geometrice digitale într-un obiect fizic. Termenul Subtractiv sugerează prelevare de material în timpul procesului. Aceasta este tocmai ceea ce prototiparea rapidă CNC face. Orice model CAD, CAM poate fi îmbunătăţit. Subtractive Rapid Prototyping (SRP) este un proces în care obţinerea prototipului sau a piesei fabricate se realizează cu costuri scăzute. Modelul digital este remodelat şi transformat într-un obiect fizic care poate fi ţinut în mână.
Un proces de prototipare poate fi numit prototipare rapidă dacă:
- Procesul se bazează pe utilizarea datelor CAD tridimensionale;
- Piesa prototip este creată (aproape) automat (“aproape” se adaugă deoarece toate procesele curente implică şi unele munci manuale pentru pre- şi / sau postprocesare);
- Modelul este gata în câteva zile.
Rapid trebuie înţeles în opoziţie cu realizarea manuală a unei piese prototip, lucru care, în general vorbind, ar necesita mai multe săptămâni. Această definiţie nu include meseriaşii abili, care pot realiza un model din spumă, manual, în să zicem 10 minute (literar vorbind, prototipare rapidă într-adevăr!). Aspectul important este că nu contează tipul de proces implicat: sunt cuprinse aici tehnici incrementale (LMT = Tehnica de Fabricare Stratificată), ca şi decrementale (CNC = prelucrare Numerică Controlată).
Aplicaţia curentă de bază a sistemelor RP constă în reducerea timpului în care un produs nou este (aproape) terminat: chiar înainte de a face cheltuielile ample legate de crearea echipamentelor de fabricaţie. Testarea unei piese prototip complet funcţională în acest moment oferă oportunitatea localizării greşelilor de proiectare şi corectării lor în condiţiile în care costurile schimbării sunt încă mici, greşeli care se poate să fi rămas neobservate la testarea numai a modelului CAD 3D.
Vezi graficul costului efectiv din binecunoscuta figură 3.16. Acest test de preproducţie este vital: în multe cazuri se realizează chiar şi o serie limitată de piese prototip în scopuri de testare folosind un proces de prelucrare rapidă.
Deoarece această testare de preproducţie constituie aplicaţia de bază curentă a RP, cei mai mulţi producători de sisteme RP de până acum s-au concentrat pe dezvoltarea sistemelor RP sofisticate necesare. Totuşi, în ultimii ani s-a observat o divergenţă între aceste maşini pretenţioase şi un tip nou de maşini RP: Modelatoarele de Concept (Throup, 1996; Wohlers, 1997).
Un sistem de Prototipare Rapidă poate fi denumit Modelator de concept dacă:
1. Preţul întregului sistem este mai mic de 10 000 USD.
2. Sistemul poate fi folosit într-un birou de proiectare, fără să cauzeze nici o inconvenienţă legată de zgomot, miros rău sau materiale toxice.
3. Un model se poate realiza în timpul unei pauze de cafea (15 minute).
4. Operaţia este la fel de uşoară ca apăsarea unui buton (la fel de uşoară ca apăsarea butonului Imprimă dintr-un procesor de cuvinte).
Un sistem complet costă mai puţin de 10 000 USD (costul cel mai mic este de aproximativ 3 000 USD); piesa prototip poate fi gata în 10 minute (când se alege o precizie redusă şi un material uşor cum este spuma).
Utilizarea prelucrării CNC pentru crearea de piese prototip este desigur binecunoscută, cu toate acestea până de curând această tehnică nu era tocmai rapidă. Problema principală era calcularea traiectoriilor de prelucrare, pentru care era necesar un operator experimentat al programului de calculator CAM. Acest proces ar implica aplicarea mai multor straturi de suprafaţă, precum şi crearea şi verificarea traiectoriilor de prelucrare pentru fiecare suprafaţă separată, lucru ce ar lua mai multe ore (Wall, 1992).
În trecut, abordarea CNC nu era potrivită pentru modelarea conceptuală, datorită investiţiilor mari necesare pentru maşină şi pentru programul de calculator. Ambele probleme au fost rezolvate, iar acum CNC oferă posibilităţi de modelare conceptuală ce sunt în fapt superioare LMT. O a patra caracteristică este costul redus al programului, care îl face nimerit pentru Modelarea Conceptuală. Şi în ceea ce priveşte maşina, lucrurile s-au schimbat: se găseşte acum o nouă generaţie de maşini de prelucrare CNC, cu cost redus, pentru birou. Deoarece tehnica de bază pentru CNC este mai simplă decât cea pentru LMT, preţurile acestor maşini de prelucrat sunt mult mai mici. Suficient de mici pentru a „cumpăra pur şi simplu una”. Un avantaj important al utilizării unui sistem CNC pentru modelarea de concept este faptul că nu sunt necesare imagini tridimensionale veritabile (modele tridimensionale CAD - solide). Asta spre deosebire de sistemele LMT, care nu pot funcţiona cu solide incomplete. În faza de proiectare conceptuală în cele mai multe cazuri se folosesc modele CAD 3D simple, constând de exemplu numai din suprafeţe.
Unele birouri de proiectare folosesc chiar programe simple de calculator CAD speciale pentru proiectare conceptuală, care nu sunt capabile cu o modelare solidă (tridimensională) veritabilă. Este un lucru cunoscut utilizatorilor CAD experimentaţi că, trecerea la o imagine solidă veritabilă (fără tăieturi, goluri, suprafeţe duplicate, etc.) nu este uşoară şi poate lua de fapt câteva zile.[DES 07]

4 Noţiuni legate de piesa prototip
4.1 Definirea piesei prototip
Un prototip este o parte importantă şi vitală a procesului de dezvoltare al unui produs. În orice practică de proiectare, cuvântul “prototip” nu este departe de lucrurile în care se implică proiectanţii. Totuşi, în proiectare, el înseamnă deseori mai mult decât un simplu artefact. A fost utilizat adesea ca verb, spre exemplu, prototiparea unui proiect de motor pentru evaluarea tehnologiei, sau ca adjectiv, de exemplu, construirea unui tablou de circuite imprimate (PCB) prototip. Pentru a fi destul de general ca să acopere toate aspectele semnificaţiei cuvântului prototip legate de utilizarea sa în proiectare, este definit foarte pe larg aici ca: „o aproximare a unui produs (sau sistem) sau a componentelor sale într-o anumită formă, pentru un scop precis în aplicarea sa”.
Această definiţie foarte generală se îndepărtează de conceptul general acceptat al prototipului fizic. Ea cuprinde toate tipurile de prototipuri utilizate în procesul de dezvoltare al produsului, inclusiv obiectele de genul modelelor matematice, schiţelor în creion, modelelor de spumă şi desigur aproximarea fizică funcţională a produsului. Prototiparea este procesul de realizare a acestor prototipuri. Aici, procesul poate varia de la simpla executare a unui program de calculator la construirea efectivă a unui prototip funcţional.

4.2 Piese prototip
Diferite clasificări ale prototipurilor au fost incluse în numeroase lucrări. Cele referitoare la tehnica de prototipare rapidă sunt prezentate în [NOR 01], [ZOR 03].
Definiţia generală a prototipului conţine trei aspecte de interes:
1. Implementarea prototipului: de la întregul produs (sau sistem) în sine la subansamblele sau componentele sale;
2. Forma prototipului: de la un prototip virtual la unul fizic;
3. Gradul de aproximare a prototipului: de la o reprezentare foarte aproximativă la o copiere exactă a produsului.
Aspectul de implementare al prototipului acoperă domeniul de prototipare al întregului produs (sau sistem) la prototiparea unei părţi, subansamblu sau componente ale produsului.
Prototipul complet, aşa cum îi sugerează denumirea, înglobează cele mai multe, dacă nu toate, caracteristicile produsului.
Al doilea aspect, al formei prototipului, ţine seama de prototipul ce este pus în practică. Prototipurile virtuale, ce se referă la prototipuri intangibile, sunt reprezentate de obicei într-o anumită formă nefizică, de exemplu, un model matematic al unui sistem de control. Astfel de prototipuri sunt de obicei studiate şi analizate.
Un astfel de prototip se foloseşte adesea, fie când prototipul fizic este prea mare şi de aceea necesită prea mult timp să fie construit, fie când realizarea unui atare prototip este exorbitant de scumpă. Principalul dezavantaj al acestor tipuri de prototipuri este că se bazează pe înţelegerea curentă şi de aceea ele nu vor putea prevedea nici un fenomen neaşteptat. Ele sunt foarte slabe sau total nepotrivite pentru soluţionarea problemelor neanticipate. Modelul fizic, pe de altă parte, este manifestarea tangibilă a produsului, construit de obicei pentru testare şi experimentare. Exemple de astfel de prototipuri includ macheta unui telefon celular ce arată şi este percepută fizic în mare măsură ca produsul real, însă fără funcţiile sale specifice. Un prototip de felul acesta poate fi folosit doar pentru evaluarea factorilor estetic şi uman.
Al treilea aspect acoperă gradul de aproximare al reprezentativităţii prototipului. Pe de o parte, modelul poate fi o reprezentare foarte aproximativă o produsului dorit, cum ar fi un model din spumă, folosit cu precădere la studierea formei generale şi dimensiunilor produsului în faza sa iniţială de dezvoltare. Unele prototipuri brute pot nici măcar să nu arate ca produsul final, însă sunt folosite pentru a testa şi studia anumite probleme ale dezvoltării produsului.
Figura 3.17 prezintă diverse tipuri de prototipuri în funcţie de trei aspecte ale descrierii unui prototip. Fiecare din cele trei axe reprezintă un aspect al descrierii prototipului. Această ilustrare nu se doreşte a oferi o scală exactă pentru descrierea prototipului, ci serveşte la demonstrarea faptului că prototipurile pot fi descrise după aceste trei aspecte.
Prototiparea rapidă intră în mod tipic în sfera prototipului fizic, fiind de obicei foarte precisă şi putând fi implementată la nivelul unei componente sau unui sistem. Acesta reprezintă volumul umbrit prezentat în figura 3.17. Versatilitatea (caracterul schimbător) şi spectrul diferitelor prototipuri, de la sisteme complete la componente individuale, ce pot fi produse prin intermediul RP cu diverse grade de aproximare, constituie o unealtă importantă pentru prototipare în procesul de dezvoltare a produsului. Adăugând avantajul major al vitezei de redare, aceasta a devenit o componentă importantă în arsenalul de prototipare ce nu trebuie ignorată.
4.3 Rolul piesei prototip în cazul matriţelor de injectat
Clienţilor le place deseori să vadă şi să atingă o piesă prototip a părţii actuale înainte ca să o achiziţioneze. Acest lucru este adevărat mai ales când e vorba de o activitate de producţie în masă, cum ar fi matriţarea prin injecţie, extruziunea sau matriţarea prin rotaţie. Motivul este evident. Întrucât matriţele şi ştanţele sunt destul de scumpe, nimeni nu vrea să investească într-un produs a cărui finalizare este incertă. Astfel, este esenţial să construieşti mai întâi o piesă prototip pentru clientul tău. În funcţie de mărime, formă şi material, costurile pentru produsul de încercare vor varia. Schimbările pot fi făcute foarte uşor, iar costul este avantajos în această etapă a dezvoltării. Nu este întotdeauna posibil să schimbi matriţa de injectat. Este fezabil, dar de cele mai multe ori, este foarte scump.
Un alt avantaj al piesei prototip este că atât creatorul acestuia cât şi clientul pot lua parte la realizarea şi încercarea într-o situaţie reală a acesteia. Modificările necesare pot fi făcute până când amândoi sunt mulţumiţi de acel produs. Abia atunci poate începe producţia cu încrederea de a şti că părţile vor funcţiona.
Partea delicată în construirea unei piese prototip (PP) este să o faci să semene cât mai mult posibil cu produsul final şi destul de rezistent pentru a se potrivi aplicației. Unele produse pot fi prea mari faţă de PP, în mărime reală, şi atunci o PP în mărime redusă ar putea fi o soluţie (bineînţeles, cu acordul clientului). Aceasta va oferi o imagine despre funcţionarea şi comportamentul produsului final.
Se pot găsi modele pentru toate clădirile cu conducte, rezervoare şi maşini, containere speciale cu anumite funcţii, capace cu forme speciale, mobilier, componente de automobile şi aşa mai departe. Subiectul PP este foarte vast şi nu cunoaşte aproape nici o limită. După cum am menţionat la început, toate produsele pentru producţia de masă trebuie să aibă mai întâi o PP pentru a economisi bani şi nervi.
Aşadar, care este cel mai bun mod pentru a crea o PP? Mai întâi trebuie ascultat clientul pentru a-i înţelege nevoile. Uneori va fi necesar să se facă modificări în proiectul original pentru a se putea produce produsul. Alegerea materialului potrivit care se va comporta bine în funcţiune este, de asemenea, important. În această etapă este nevoie de multe consultări. Nu trebuie începută construirea primei PP până când nu este finalizat proiectul şi materialul. Crearea PP pentru producţia de masă este un pas foarte important pentru a fi orientat mai mult către client şi către costuri eficiente. De asemenea, este o piaţă bună de achiziţionat. Cu cât este mai bună PP, cu atât mai repede se poate face produsul final. Cheia pentru a produce PP bune este să înţelegi nevoile clientului, să cunoşti diferitele aplicaţii ale produsului şi să cunoşti materialele plastice şi cum se lucrează cu ele.
Proiectarea este o chestiune de echilibru: greutate vs. rezistenţă, cost vs. calitate, viteză vs. acurateţe, etc. În timp ce dezvoltarea progresează, prototipul este o parte esenţială a procesului de echilibrare şi reprezintă designerul cu alegerile sale. Tehnologia de proiectare a produsului ce urmează a fi injectat oferă o varietate de opţiuni. Prototiparea rapidă (RP) include stereolitografia, sinterizarea selectivă cu laser, modelarea cu depunere fuzionată, fabricarea prin laminare a obiectului şi tipărirea tridimensională. Fiecare dintre aceste tehnici construieşte una câte una, de la modelele 3D-CAD, unind straturile materialului pentru a crea prototipul finalizat.
Fabricaţia rapidă (Rapid Tooling - RT) foloseşte prototiparea rapidă pentru a crea iniţial modelul şi apoi pe baza acestuia se poate realiza matriţă în care pot fi făcute modificări suplimentare. Materialele matriţei pot varia de la cauciuc silicon la compuşi.
În sfârşit, există şi o matriţare prin injecţie tradiţională, care este folosită în primul rând pentru producţie, dar ar putea fi folosită uşor şi pentru a crea PP.
Prototiparea rapidă este cea mai rapidă metodă şi poate produce forme foarte complexe, fără nici un cost suplimentar privind sculele, poate fi necostisitoare atât timp cât este nevoie numai de câteva piese. Oricum, RP nu oferă nici o economie din punct de vedere al complexităţii modelului ce se doreşte a fi obţinut, iar costurile sale cresc rapid odată cu cantitatea. Piesele pot fi făcute numai dintr-o gamă limitată de materiale şi în mod tipic nu sunt finisate.
Fabricaţia rapidă poate produce uneori părţi de o calitate mai bună decât prototiparea rapidă, deşi alegerea materialelor este oarecum limitată. De asemenea, este şi mai lentă şi mai costisitoare datorită pasului suplimentar pentru a crea o sculă din prototipul original. Nevoia de a crea matriţe măreşte costurile şi poate limita complexitatea formelor care pot fi efectiv duplicate.
Matrițarea prin injecţie rapidă foloseşte matriţe din metal pentru a produce piese cu adevărat funcţionale, cu un finisaj bun şi într-o mare varietate de răşini. Este similară cu matrițarea prin injecţie tradiţională (deşi cu mult mai rapidă şi mai puţin costisitoare). Este competitivă cu fabricaţia rapidă din punct de vedere a vitezei de lucru şi oferă economisiri mai bune decât prototiparea rapidă sau fabricaţia rapidă.
Matrițarea prin injecţie tradiţională poate produce cea mai complexă şi finisată piesă, dar este considerată, în general, prea lentă şi costisitoare pentru PP, deşi poate fi folosită atunci când este foarte posibil că matriţele vor intra direct în producţia de masă.
Caracteristicile unei PP cuprind calitatea, costul şi viteza cu care este făcută. Calitatea impusă unei PP poate varia în mare măsură. În etapele de proiectare anterioare, asemănarea cu o parte produsă poate fi aproximativă, dar pe măsură ce procesul se îndreaptă către sfârşit, PP trebuie să fie şi mai aproape adecvată părţii finalizate. Există două măsuri ale calităţii. Prima este forma şi potrivirea în formă, mărime, finisare şi, chiar, culoare. Cealaltă este adecvarea din punct de vedere funcţional, în rezistenţă, durabilitate, rezistenţă chimică, toleranţă la căldură şi altele de acest gen. Evident, nu există o singură alegere bună pentru toate nevoile. Prototiparea rapidă, spre exemplu, poate fi o alegere bună pentru determinarea rapidă a formei şi corespondenţei, dar, în general, produce părţi slabe pentru testarea funcţională. Matrițarea prin injecţie rapidă, pe de altă parte, este oarecum mai costisitoare, dar produce PP ideale pentru testarea funcţională. Mulţi designeri dezvoltă o „trusă de scule” pentru metode de a face prototipuri, alegând o tehnologie specifică care corespunde nevoilor unui proiect sau unei anumite etape dintr-un proiect. Acest lucru le permite să aloce resurse, folosind banii economisiţi într-o etapă pentru a grăbi operaţiunile în altă etapă. Aceste PP scoase rapid şi cu bani relativ puţini pot fi utilizate pentru a ajusta imaginea şi impresia pe care o lasă piesa.
Odată ce a fost determinată o imagine aproximativă, designerii pot să o ducă la testarea funcţională, folosind matrițarea prin injecţie rapidă pentru a produce câteva sute de piese. Întrucât aceste piese pot fi produse rapid în oricare din sutele de răşini, ele sunt ideale pentru a testa rezistenţa, durabilitate, rezistenţă chimică, toleranţă la căldură a unei piese în utilizare reală sau simulată. Dacă este dorită o anumită răşină, pot fi refolosite aceleaşi matrițări prin injecţie rapidă pentru a produce piesa dintr-un material diferit. Sau, dacă sunt depistate erori chiar în proiect, pot fi produse rapid noi matriţe. În unele cazuri, matrițările prin injecţie rapide pot fi utilizate chiar pentru a produce funcţionări mai lungi pentru testarea pe piaţă.
Dacă PP trece testul, matrițele din oţel, tradiţionale, pot fi cerute pentru derularea producţiei finale. În unele cazuri, matriţele din aluminiu create pentru matrițarea prin injecţie rapidă pot fi utilizate ca o unealtă punte pentru producţia preliminară în timp ce sunt produse matriţele din oţel. Sau, dacă derularea producţiei finale nu este prea mare, sau dacă timpul pentru vânzare este critic, matriţele din aluminiu pot deveni de fapt, matriţe de producţie.
În alegerea metodelor de a face PP, trebuie să se definească atât condiţiile tehnice, cât şi constrângerile afacerii.
Dacă forma şi adecvarea constituie priorităţi, atunci unele opţiuni de prototipare rapidă sau fabricaţie rapidă vor funcţiona, întocmai ca şi matrițarea prin injecţie rapidă. Dacă sunt necesare piese pentru testarea funcţională, limitările materialelor pentru prototipare rapidă şi fabricaţie rapidă, pot fi o problemă. Modelarea prin injecţie, rapidă sau altfel, ajută mai mult răşinile care vor fi utilizate în producţie.
Dacă sunt necesare mai puţin de 10 produse, prototiparea rapidă va fi mai avantajoasă decât matrițarea prin injecţie rapidă sau fabricaţia rapidă. Pentru 10 până la 100 de produse, o alegere mai bună poate fi matrițarea prin injecţie rapidă sau fabricaţie rapidă. Pentru piese, care trebuie realizate în mai puţin de trei zile, singura alegere poate fi prototiparea rapidă. Dacă se poate aştepta între trei zile şi două săptămâni, cea mai bună soluţie o constituie matrițarea prin injecţie rapidă sau fabricaţia rapidă.
În cazul în care sunt necesare mai mult de 10 000 de produse, cel mai bun pariu îl reprezintă matrițarea prin injecţie tradiţională. Având o gamă largă de opţiuni în trusa de scule, se poate da o linie aerodinamică procesului de proiectare. Metoda adecvată în etapă potrivită a dezvoltării economiseşte timp şi bani, permiţând mai multe (sau mai eficiente) emiteri.
Banii economisiţi pot fi realocaţi, timpul economisit aduce produsele mai repede pe piaţă, iar PP mai bune înseamnă produse finale mai bune. Pe piaţa concurenţială de azi, mai rapid, mai bun, mai ieftin este o combinaţie foarte greu de depăşit.

Tehnici de scanare 3D

TEHNICI DE SCANARE PENTRU PIESE INJECTATE DIN MATERIALE PLASTICE

1. Tehnici de scanare 3D
În cadrul tehnicilor de Reverse Engineering un rol aparte revine tehnicilor de scanare și a celor de prototipare rapidă chiar dacă o procedură de R.E. nu presupune obligatoriu realizarea fizică a prototipului prin R.E.În cele ce urmează se prezintă specificul și elementele esențiale ale celor două tehnici (respectiv a echipamentelor aferente) care vor fi utilizate în cadrul cercetărilor efectuate.
1.1 Digitizarea 3D
Scanarea produsului, de asemenea cunoscută ca “digitizare” sau “digitizare 3D”, este un proces care utilizează un palpator pentru a capta forma obiectelor 3D şi pentru a le recrea într-un spaţiu de lucru virtual. Datele sunt colectate sub formă de puncte şi fişierul rezultat este numit “nor de puncte”. Traseul parcurs în vederea digitizării este prezentat în figura 3.1.

Care este utilitatea digitizării
Procesul de digitizare captează geometria, curbarea suprafeţelor compuse şi caracteristicile care sunt dificil de măsurat utilizând tehnici tradiţionale de măsurare.
Care sunt limitele digitizării
Până nu demult, digitizarea era limitată de viteza de deplasare a capului de scanat. Alegerea corectă a sistemului de palpare depinde de tipul piesei ce se scanează şi de bugetul alocat pentru achiziţionarea sistemului de scanat. Cele mai des întâlnite sisteme sunt cele prin contact sau LASER.
Alte metode de colectare a datelor precum secţionarea fizică, scanarea distructivă, fotogrametria, raze X, scanarea cu tomografie computerizată şi scanarea cu rezonanţă magnetică sunt de asemenea disponibile.
Ce tipuri de materiale pot fi digitizate
Materialele tipice care pot fi digitizate includ: piatra, ceramica, sticla, metalul, lemnul, plasticul, cauciucul şi lutul.
Care sunt rezultatele comunicate
Datele care sunt colectate pot fi transformate în nor de puncte sau utilizate pentru :
1.R.E. şi pot fi oferite ca un model CAD 3D;
2.Prototipare rapidă după ce au fost pregătite într-un format STL, STEP sau IGES;
3.Inspecţie a produselor pentru a fi comparate cu un model CAD existent şi utilizate pentru a crea un grafic color al erorilor.
Tehnologia pe care este bazat procesul
1.Lumina este proiectată pe obiect (în cazul tehnologiilor ce folosesc lumina);
2.Obiectul reflectă lumina care este apoi colectată de un senzor digital;
3.Utilizând ecuaţii algebrice coordonata spaţială 3D (X, Y, Z) a punctului de pe suprafaţă este calculată;
4.Locaţia punctului în sistemul de coordonate este stocată ca parte a unui nor de puncte ce reprezintă piesa fizică;
5.Milioane de puncte sunt colectate în acest fel până când întreaga suprafaţă a piesei sau piesa a fost digitizată;
6.Datele digitale (numite generic “nor de puncte” sunt folosite pentru R.E., Rapid Prototyping sau inspecţia produsului).
Chiar dacă sunt destinate copierii sau controlului geometric, sau mai degrabă realizării modelelor geometrice virtuale sau realizării produselor, se disting 2 grupe de tehnologii : cu sau fără contact.
Contactul se referă la palpare de control sau la recopiere identică a suprafeţelor, în timp ce tehnologiile fără contact se dezvoltă din ce în ce mai mult în domenii de aplicaţii unde evoluţiile tehnice sunt rapide.[ ACQ 97]

Fig.2 Tehnologii de digitizare 3D
1.2 Impactul tehnologiei scanării 3D asupra dezvoltării produsului
Pentru a îndeplini cerinţele actuale ale producţiei globale, companiile se concentrează asupra metodelor lor, adoptând noi tehnici şi căutând noi metode de a-şi eficientiza producţia şi costurile. Printre recentele descoperiri tehnologice, există un real interes în scanarea laser, care este şi rapidă şi uşor disponibilă.
Companiile caută tehnica de scanare ca un potenţial instrument pentru creşterea productivităţii şi pentru rezolvarea unor chestiuni în legătură cu nevoia de a crea un fişier 3D digital pentru un obiect acolo unde acesta nu a existat înainte. Scanând o piesa 3D şi trimiţând această scanare unor programe de software sau prototyping oferă nu numai avantajul reducerii timpului necesar acestei sarcini, dar şi economii. Reproducerea unui obiect prin proiectarea traditională CAD şi apoi introducerea în calculator este dificilă, şi de obicei, rezultatul nu se potriveşte cu originalul. Mai mult de ¾ din companii depind de sistemele vizuale pentru a-i ajuta să-şi realizeze designul produselor. Această nouă tehnologie, îngăduie firmelor mari şi mici să-şi realizeze anumite probleme legate de computerizare, probleme care sunt extrem de importante în ceea ce priveşte latura lor competitivă. Scanarea laser poate oferi o diferenţă măsurabilă, pentru o calitate mărită şi pentru accelerarea timpului necesar producerii lor, în timp ce costurile noilor produse se reduc considerabil. Scanarea laser este realizată utilizând un dispozitiv laser care colectează un şir de date.
Cea mai comună metodă pentru achiziţia unui şir de date este triangulaţia optică. Şirul de date este produs prin plasarea unei valori pe o reţea regulată provenită de pe o suprafaţă a obiectului. Apoi prin conectarea elementelor triangulare cu cei mai apropiaţi vecini este creată o imagine. În general senzori 1D sau 2D sunt mişcaţi liniar de-a lungul obiectului sau circular în jurul său.
Cum aceştia nu dau suficiente informaţii pentru a reconstrui întregul obiect ce trebuie scanat, trebuiesc făcute mai multe treceri din orientări diferite. Sunt necesari algoritmi speciali pentru a transforma un şir de imagini multiple într-o singură descriere a suprafeţei. Deşi această tehnologie a fost folosită de peste 20 de ani, recenta descoperire a senzorilor de imagine stabili, precum CCD şi fotodiodele cu efect lateral, au mărit viteza şi precizia sa.
Există diferite tipuri de scanere care realizează acest lucru: diferenţele primare se găsesc în structura iluminatului, dimensiunea senzorului (un aranjament liniar de CCD), şi metodele de scanare (mutarea obiectului sau mutarea scanerului). Unul dintre beneficiile cele mai importante ale scanării 3D este mărirea vitezei cu care poate fi reprodus un prototip. Metodele tradiţionale (măsurare cu şubler, micrometru), cer ca obiectul să fie măsurat şi redesenat într-un program CAD. Acest lucru ia mult timp, formele organice fiind aproape imposibil de modelat prin utilizarea acestei metode. Scanarea laser este cea mai bună atunci când avem de-a face cu asemenea forme. Adesea, timpul necesar până la vinderea produselor poate decide evoluţia noului produs. Este mult mai uşor de a prezice viitorul când acesta este la câteva săptămâni distanţă decât la câteva luni. În multe cazuri timpul rezultat poate permite unui proiect de fabricare să înceapă mai târziu. Aceasta înseamnă că companiile au timpul necesar de a lucra cu clienţii lor mai mult timp în procesul de concepţie. Detaliile pot fi bine cercetate şi necesităţile clientului înţelese înainte de etapa de producţie. Procesul de scanare şi posteditare poate avea loc în doar 4-5 ore. Acest tip de economisire a timpului presupune că companiile au abilitatea de a răspunde rapid schimbărilor pe piaţă. Şi pentru că tehnologia laser de scanare este relativ rapidă ea este în general mai ieftină decât alte tipuri de scanare. S-au dezvoltat scanere care digitizează rapid corpul uman. Un alt avantaj pentru producători, constă in faptul că în multe cazuri codul G poate fi creat pentru frezarea CNC direct din date scanate sau dintr-un fişier STL fără a include etapa producerii unui model cu suprafeţe NURB. Aceasta înseamnă că un prototip poate fi făcut şi aprobat, scanat, urmat apoi de realizarea matriţei care poate fi făcută uşor şi rapid, toate acestea într-o singură zi. Datele scanate pot fi translatate oricăror formate de fişier : DXF, OBJ, 3D Studio Max, IGES, ASCII şi STL.
Verificarea produselor este un alt exemplu al beneficiilor scanării. După ce un produs a fost realizat, el poate fi scanat şi datele rezultate comparate cu modelele geometrice CAD. Deviaţiile faţă de modelul geometric iniţial pot fi determinate precis.
O alta utilizare pentru scanare, este inspecţia periodică a unor piese, pentru a analiza cât de apropiat este produsul faţă de original. Aceasta îngăduie un control al calităţii îmbunătăţit şi ajută la detectarea greşelilor din procesul de fabricare.
Un alt avantaj care nu este atât de evident, dar care poate avea un mare efect asupra unei companii, este că odată ce obiectul se află în calculator ideile complexe pot fi aplicate uşor şi precis. În ziua de azi procesele de fabricaţie se desfăşoară în mai multe filiale a unei companii din diferite locaţii de pe glob. Clientul şi procesul de design se pot afla într-un loc în timp ce fabricarea se desfăşoară în altul. Efectul sinergetic de a avea mai mulţi oameni colaborând la dezvoltarea unei idei ajută la realizarea scopului designerului şi procesului de fabricare. Odată ce un prototip a fost scanat, ingineria, analiza, controlul calităţii şi alte funcţii care de obicei aveau loc consecutiv pot avea loc în mod concurent înainte de a trimite respectivul produs spre fabricare.
Toate părţile implicate în proiect pot lucra din acelaşi fişier digital. Rezultatul este un ciclu de dezvoltare micşorat care îmbunătăţeşte performanţele produsului şi o mai mare flexibilitate la fiecare nivel.
În ceea ce priveşte această tehnologie, pentru utilizarea ei în industria de consum, este important de ştiut modul în care este adunată informaţia şi care sunt avantajele şi limitele ei. Există mai multe variabile care afectează laserul şi implicit calitatea informaţiei. Reflectanţa suprafeţei, culoarea obiectului, degajările, deschiderile înguste şi muchiile ascuţite pot fi dificil de scanat.
Alte lucruri de luat în considerare, sunt plasarea obiectului în relaţie cu scanerul şi experienţa operatorului. Aceste consideraţii trebuie luate în seamă împreună cu echipamentul adecvat şi experienţa operatorului. Experienţa operatorului este un factor critic la scanarea cu laser.
Operatorul trebuie sa urmărească anumite etape şi să aibă capacitatea de a prezice cum va reacţiona laserul. Scanările individuale trebuiesc făcute cu grijă înainte de obţinerea unor date acceptabile şi de înlăturare a datelor neacceptabile. Şi operatorul trebuie să aibă o idee clară despre felul în care funcţionează laserul. Distanţa de la obiect la scaner şi culoarea obiectului pot afecta laserul.
De mai bine de 20 de ani termenul de „digitizare 3D” a arătat lumii posibilităţile de concepţie virtuală, simulare sau reverse engineering. Numeroşi cercetători au avansat, mai mult sau mai puţin spre inteligenta artificială, permiţându-ne astfel regăsirea „reflexelor umane” pe instrumentele noastre, acum familiare, care sunt sistemele informatice. Pe acest teren numeroase tehnologii cu o mai mare sau mai scăzută precizie, flexibilitate sau rapiditate converg spre un singur obiectiv : achiziţia şi modelarea 3D.
O definiţie simplificată precizează că achiziţia se realizează printr-o interfaţă materială, cu ajutorul palpatoarelor cu senzori, şi modelarea printr-o interfaţă „soft” cu ajutorul algoritmilor.
Digitizarea sau numerizarea 3D consta în recuperarea dintr-un mediu informatic a unei imagini numerice a unui obiect. În aceste zile, 5 mari familii de aplicaţii se disting în procedeele de digitizare-numerizare :
- reverse-engineering, destinată micşorării timpilor de concepţie asupra sistemelor CAD când se folosesc machete; în acest caz, prelucrarea norului de puncte obţinut trebuie integrat într-o fază de reconstrucţie a suprafeţelor prin intermediul unor softuri speciale;
- metrologie-control-calitate, pentru măsurarea precisă a pieselor omogene cu forme complexe cu dimensiuni foarte variabile: controlul pe linia de fabricaţie, în scopul selectării sau stăpânirii statistice a unui proces, pentru corelarea anumitor parametrii a lanţului de fabricaţie .fig 3.

- biomedical, pentru adaptarea protezelor înaintea intervenţiilor sau în cadrul tratamentelor estetice, dar totodată şi pentru caracterizarea volumică a organelor plecând de la ecografie, scanare,etc;
- digitizarea, înainte sau după prototiparea rapidă a sistemelor de copiere prin prelucrare pe maşini-unelte cu comandă numerică;
- cinematografie şi animaţie video (imagini virtuale).
1.4 Tipuri de palpatoare
Pe plan tehnic, majoritatea instrumentele de digitizare a formelor folosesc principii elementare de trigonometrie, triangulaţie pentru determinarea coordonatelor unui punct în spaţiu.
Astăzi, pentru achiziţionarea punctelor de pe o suprafaţă, există mai multe tipuri de palpatori de digitizare.
Palpatorii se împart în două categorii:
- palpatori cu contact;
- palpatori fără contact.
1.4.1 Structura şi principiul de funcţionare al unui palpator cu contact
Palpatorul este constituit dintr-o parte fixă legată de carterul palpatorului, o parte mobilă şi un arc, aşa cum se arată şi în figura 3.4. Partea fixă cuprinde o bucşă în care sunt trei perechi de bile poziţionate la 1200 şi legate printr-un circuit electric.
Partea mobilă cuprinde un palpator montat pe un tripod ale cărui braţe sunt cilindrii. Cum aceşti cilindrii sunt aşezaţi pe perechile de bile, legătura dintre partea mobilă şi cea fixă este o legătură încastrată izostatic. Ea este menţinută de către arc. Motivul izostatismului acestei legături constă în faptul că dacă un efort de contact se exercită asupra bilei de palpare, eforturile rezistente pe cele 6 puncte de sprijin variază rapid până la desprinderea unuia dintre punctele de sprijin.
Circuitul electric trecând prin 6 puncte de sprijin montate în serie este astfel deschis şi interfaţa este capabilă să detecteze această deschidere printr-o creştere a impedanţei circuitului electric (fig.3.4).
Atunci când efortul de contact dintre bilă şi suprafaţa palpată este suprimat, repunerea în poziţie a parţii mobile în raport cu partea fixă beneficiază de o repetabilitate excelentă a cărei eroare indusă este neglijabilă vis a vis de alte cauze ce produc erori.
Acest lucru este adevărat atunci când palpatorul este în stare bună, adică atunci când suprafeţele de contact sferă-cilindru nu au fost deteriorate datorită unui şoc.
Palpatori cu contact :
- palpator mecanic punct cu punct;
- palpator mecanic analogic.
Senzorii cu contact sunt standard pe maşinile de măsurat tipice. În ceea ce priveşte abilitatea de a măsura caracteristici geometrice 3D pentru localizare, mărime şi formă, tehnologia cu senzor cu contact este dovedită viabilă de-a lungul unui număr mare de aplicaţii metrologice. Multe fabricări sunt mai confortabile cu tehnologia cu senzori cu contact deoarece este foarte asemănătoare măsurării. Şi abilităţile măsurării cu contact avansează continuu.
Palpatori fără contact:
- palpator laser;
- palpator optic.
Senzorii cu laser noncontact şi cei vizuali s-au dezvoltat ca şi alternativă pentru înlocuirea celor cu contact, unde contactul fizic nu este posibil în cazul suprafeţelor fine sau finisate delicat, superfinisate sau cu asperităţi mari şi cele cu muchii ascuţite.
Senzorii cu laser au de asemenea posibilitatea de a măsura suprafeţe finisate. Sistemele cu camera video sunt folosite în cazurile în care ceilalţi senzori nu pot fi folosiţi, precum măsurarea razelor microscopice cum ar fi găurile cu diametre mai mici de 1 mm care pot fi uşor deformate elastic sau au caracteristici moi.
O maşină de măsurat cu cameră video poate creşte semnificativ viteza măsurării unor repere care în alte condiţii ar necesita consum de timp, poziţionare precisă, sau în cazurile caracteristicilor multiple şi mici sau ansamblurilor mici care pot fi vizualizate în acelaşi timp.
Într-o lume perfectă, sau într-un mediu de producţie integrat, sistemele metrologice ar fi capabile să măsoare toţi parametri necesari într-o singură etapă, fără erori, şi să redea rezultatele în acelaşi fel către reţelele de fabricare dotate cu calculatoare, în formate folositoare pentru controlul maşinilor şi managementul proceselor.
Un aspect al acestei viziuni utopice este abilitatea unui instrument automat de a măsura o piesă, sau o familie de piese într-o singură etapă. Această viziune este ceea ce a condus la creşterea folosirii maşinilor de măsurat în coordonate, şi acum, din ce în ce mai mult spre folosirea maşinilor de măsurat cu mai mulţi senzori.
Maşinile de măsurat cu mai mulţi senzori pot fi numitorul comun în aceasta ecuaţie. Maşinile de măsurat pot combina mai mulţi senzori, inclusiv palpatori cu contact şi fără contact, care conduc la entităţi 3D prin achiziţie de puncte şi senzori vizuali ce sunt capabili să facă măsurări de toate tipurile.
Maşina de măsurat are abilitatea de a lucra în proximitatea procesului de fabricaţie. Daca maşinile de măsurat sunt deja în uz, acţionarea capacităţii multisenzor poate fi mai uşoară, mai ieftină şi să ofere mai multă funcţionalitate decât s-ar crede.
Daca profilul aplicaţiei o justifică, şi configuraţia maşinii de măsurat o îngăduie, senzorul şi pachetul de soft, de azi poate fi înlocuit cu abilităţile multisenzor.
În industrie, achiziţia de forme se adresează reverse engineering-ului sau reconcepţiei, care permite crearea unui model numeric al unui obiect în scopul realizării unui prototip sau a unei scule de fabricare (exportul datelor achiziţionate spre un soft CAD).
Nu se poate ignora importanţa instrumentelor de achiziţie care sunt senzorii cu laser, optici, ultrasonici sau video.
Intervenţiile în lanţul de achiziţie (senzori, sisteme integrate sau autonome) sunt într-o evoluţie constantă încă de la apariţia universului tridimensional virtual. Fiabilitatea, precizia, uşurinţa integrării şi costurile sunt factorii importanţi care necesită ameliorare şi suport „soft”, din ce în ce mai inteligent permiţând o automatizare a calcului şi expresiei rezultatelor în termeni imediat utilizabili (nori de puncte, reconstrucţia suprafeţelor poligonale, export direct spre instrumente de CFAC sau maşini de prototipare).
Înainte de a obţine un rezultat optim cu o tehnologie particulară, este primordial a se asigura că „senzorul de achiziţie” corespunde cu aplicaţia. Trebuiesc să se ia în considerare criterii de precizie, de rezoluţie, de rapiditate a achiziţiei, de rapiditate a măsurării, de gradele de libertate sau de configuraţia adecvată şi de repetabilitatea procesului.
Precizia globală a unui sistem de achiziţie 3D depinde înainte de toate de precizia senzorului şi de dispozitivul de achiziţie (achiziţie cu contact) sau structura de achiziţie (achiziţie fără contact). Această precizie poate varia de la micron la milimetru şi mărimea achiziţiei de la câteva puncte la câteva mii de puncte pe secundă.