ทำความรู้จักกับ CAD/CAM/CAE/CNC ตอน 1

ในอุตสาหกรรมการผลิตในปัจจุบันมีการแข่งขันที่สูงไม่ว่าจะเป็นในด้านของคุณภาพ ราคา และความรวดเร็วของการตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคและการเปลี่ยนแปลงของตลาด ทำให้ผู้ผลิตและบริษัทต่างๆ ต่างต้องพากันพัฒนารูปแบบการผลิตให้สามารถตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคและการเปลี่ยนแปลงของ

ตลาดตามกล่าวไปแล้วให้ได้ เนื่องจากการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการผลิตแบบอัตโนมัติและการนำคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการผลิต ทำให้ทุกวันนี้เราสามารถผลิตงานที่มีความละเอียดและความเที่ยงตรงสูง นอกจากนี้ยังสามารถลดเวลาในการผลิตลงได้ รวมทั้งยังสามารถลดต้นทุนในการผลิตลง และเทคโนโลยีที่เข้ามามีบทบาทอย่างยิ่งในกลุ่มอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆคือ CAD/CAM/CAE/และ CNC วันนี้เราจะมาแนะนำแล้วทำความรู้จักกันว่า CAD/CAM/CAE/และ CNC คืออะไร

CAD คืออะไร

CAD เป็นคำย่อของ Computer Aided Design ซึ่งแปลเป็นภาษาไทยว่า คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ เทคโนโลยีนี้คือการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการสร้างชิ้นส่วนหรือ Part ด้วยแบบจำลองทางเรขาคณิต (Geometry) ชิ้นส่วนที่ถูกสร้างขึ้นมาเรียกว่าแบบจำลองหรือ Model และแบบจำลองนี้ก็สามารถแสดงเป็นแบบ Drawing หรือไฟล์ข้อมูล CAD

การนำ CAD software ไปใช้ประโยชน์

  • สร้างแบบจำลองหรือ model ขึ้นตามแบบที่ได้ทำการออกแบบ
  • วิเคราะห์ ประเมินและแก้ไขข้อมูล CAD ของ Part ที่ได้ทำการออกแบบไว้เพื่อให้สามารถทำการผลิตได้จริงในการผลิตและมี function การทำงานตามแต่ละวัตถุประสงค์ของ Part นั้นๆ
  • ใช้เป็นข้อมูลในการผลิต jig, fixture และเครื่องมืออื่นๆ สำหรับใช้ในขั้นตอนการผลิต

 การใช้ CAD ในการสร้างรูปร่างต่างๆของ Part สามารถทำได้ 3 ลักษณะ คือ ปริมาตรตัน (Solid modeling), พื้นผิว (Surface modeling) และโครงลวด (Wire frame modeling) ซึ่งแต่ละแบบจะเหมาะสมกับการทำงานเฉพาะอย่าง

 

Wire-frame modeling

การแสดงผลแบบนี้มักจะพบในซอฟต์แวร์รุ่นเก่าๆ ซึ่งจะเก็บข้อมูลของแบบจำลองเฉพาะ เส้นขอบ(ทั้งเส้นตรงและเส้นโค้ง) และพิกัดของจุด การแสดงผลแบบนี้ทำได้รวดเร็ว แต่ภาพที่ได้จะดูค่อนข้างยาก ว่าแสดงผลอยู่ในมุมมองใด

wireframe modeling

wireframe modeling

 

Surface modeling

การแสดงผลแบบนี้จะคล้ายกับการนำผืนผ้าสี่เหลี่ยมซึ่งถือเป็น 1 ผิวหน้า (face) มาเย็บต่อ ๆ กัน จะได้เป็นพื้นผิว (surface) บาง คล้ายเปลือกนอก การเก็บข้อมูลแบบนี้จะเก็บข้อมูล เส้นขอบ พิกัดของจุด และข้อมูลของขอบผิวที่ติดกัน

surface-modeling

surface-modeling

 

Solid modeling

ข้อมูลแบบจำลอง 3 มิติ แบบนี้จะถูกเก็บในลักษณะของ ลำดับของการนำรูปทรงตันพื้นฐาน (Solid Primitives) เช่น ก้อนลูกบาศก์, ลูกกลม, ทรงกระบอก, ลิ่ม, ปิรามิด ฯลฯ มาสร้างความสัมพันธ์กันด้วย Boolean Operator เช่น union (รวมกัน), subtract (ลบออก), intersection (เฉพาะส่วนที่ซ้อนทับกัน) และ difference (เฉพาะส่วนที่ไม่ทับกัน) เพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการ รูปทรงที่ใช้วิธีนี้สร้างจะมีความถูกต้องสูง เนื่องจากใช้วิธีการทำ Boolean Operation เท่านั้นซึ่งเป็นวิธีที่ธรรมดาและโครงสร้างของข้อมูลก็ไม่ซับซ้อน

solid modeling

solid modeling

 

นอกจากการใช้ CAD ในการสร้าง Part แล้วในปัจจุบัน CAD software บางตัวยังสามารถใช้ในงานวิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse engineering) โดยคุณภาพของพื้นผิวที่สร้างขึ้นมาจากซอฟต์แวร์วิศวกรรมย้อนกลับส่วนมากขึ้นอยู่กับ 2 องค์ประกอบ คือ คุณภาพของ modeling หรือ Part ที่นำมาสแกน และคุณภาพของข้อมูลเชิงตัวเลข บางครั้งในการทำงานจริงเราไม่สามารถได้แบบจำลองที่สมบูรณ์เนื่องจากชิ้นส่วนชำรุด หรือคุณภาพของข้อมูลเชิงตัวเลขที่ได้มาอาจไม่ดี software บางตัวสามารถแก้ไขปัญหาพื้นผิวของแบบจำลองในบริเวณที่ชำรุดได้ หรืออาจแต่งเติมดัดแปลงให้ดีกว่าของเดิมที่สแกนมาได้

อ่านตอนอื่นๆได้ที่ ทำความรู้จักกับ CAD/CAM/CAE/CNC ตอน 2 และ ทำความรู้จักกับ CAD/CAM/CAE/CNC ตอน 3