Tietokoneavusteinen suunnittelu

Esimerkki CAD-piirroksesta

Tietokoneavusteinen suunnittelu eli CAD (engl. Computer-aided Design) on tietokoneen käyttöä apuvälineenä etenkin insinöörien ja arkkitehtien harjoittamassa suunnittelutyössä.

Tietokonelaskennan ja -grafiikan tehokäyttöä

Tietokoneavusteinen suunnittelu sisältää muun muassa numeerista laskentaa, 2D-piirtämistä, 3D-mallinnusta ja tietokonesimulointia:

• Numeerinen laskenta liittyy matemaattisiin kaavoihin, esimerkiksi rakennuksen rakennusosia rasittavien voimasuureiden laskentaan. Saatua tulosta käytetään hyödyksi rakennesuunnitelmissa. Numeerista laskentaa on harrastettu koko tietokoneiden olemassaolon ajan.
• 2D-piirtäminen oli vaihe jossa tarvittavat suunnitelmapiirustukset tuotettiin tietokoneella. Samalla saatiin piirustuksiin uusia ominaisuuksia, esimerkiksi symbolien nopea lisäys ja pinta-alan automaattinen laskenta. Ensimmäiset kaupalliset CAD-piirtämiseen soveltuvat graafisen näytön sisältävät tietokoneet ja ohjelmistot tulivat markkinoille 1960-luvun alkupuolella. Tietokoneavusteinen 2D-piirtäminen yleistyi 1980-luvulla ja 1990-luvulla se teollistuneissa maissa syrjäytti käsin tehtävät tekniset piirustukset. 2000-luvulla 2D-piirtäminen on syrjäytymässä kolmiulotteisten mallien avulla tapahtuvan suunnittelun yleistyessä. "CAD"-termi mielletään nykyisin usein nimenomaan 2D-piirtamiseen liittyväksi.
• 3D-mallit kehitettiin CAD-suunnitteluun 1980-luvulla. Suunniteltavasta kappaleesta tai ilmiöstä valmistetaan ohjelmallinen malli, jota voidaan näytöllä tarkastella eri kuvakulmista.
• Simulointi tapahtuu esimerkiksi 3D-mallien avulla. Simulointiin on 1990-luvulta lähtien kehitetty runsaasti erilaisia sovelluksia. Simuloimalla voidaan tarkastella esimerkiksi lentokoneen ohjaamon hallintalaitteiden toimintaa, molekyylibiologiaa ja kemiallisia reaktioita, ydinräjähdyksiä, rakennuksen ilmastointijärjestelmän ilmankiertoa tai tulipalon leviämistä suunnitellussa rakennuksessa. Simulointia voidaan tehdä myös numeerisesti, se ei aina vaadi 3D-mallia.

Tietokoneella tehtävän suunnittelutyön monimutkaistuessa, esimerkiksi simulointien yhteydessä puhutaan usein tietokoneavusteisesta tekniikasta (CAE, engl. Computer Aided Engineering) erotuksena vanhemmasta, piirtämiseen liitetystä CAD-termistä.

CNC-valmistus ja CAM-koneistus

Tietokoneavusteisen suunnittelun tuloksia on käytetty valmistustekniikan laitteiden numeeriseen ohjaukseen jo 1950-luvulta asti. Tällöin valmistustieto koneelle saadaan ilman välissä olevaa piirustusten tulkintavaihetta, suoraan tiedostoina. Esimerkiksi auton pellit saadaan leikattua teräsrullalta tarkasti oikean kokoisina tiedostojen perusteella. Menetelmästä käytetään lyhennettä CNC ((englanniksi) computerized numerical control), laitteesta nimitystä NC-kone.

Järjestelmän ohjausta varten on 1980-luvulta lähtien kehitetty erityisiä CAM-ohjelmia – (engl. Computer Aided Manufacturing, suom. tietokoneavusteinen valmistus). Ruiskupuristusmuoviosien, valuosien ja koneistettavien osien valmistuksessa CAD-CAM -tekniikka on yleinen menetelmä.

Ohjelmistoja

QCAD, avoimen lähdekoodin kaksiulotteinen CAD-ohjelma.

Suunnitteluohjelmistoja

• ArchiCAD
• AutoCAD
• Alibre Design
• CADS
• EPLAN
• Foran
• FreeCAD
• Tribon
• NUPAS
• CATIA
• I-DEAS
• Inventor
• IronCAD
• MasterCAM
• MicroStation
• Microsoft Visio
• Novapoint
• NX
• Pro/ENGINEER
• Revit
• Solid Edge
• SolidWorks
• SurfCAM
• Google SketchUp
• eMachineShop

Suomessa kehitetyt

• CADS
• JCAD
• Novapoint Virtual Map
• Tekla Structures
• Vertex
• CADMATIC

Katso myös

• Arkkitehtuurin informaatiotekniikka
• Mallintaminen
• Koneenpiirustus
• Tekninen piirtäminen