Desain berbantuan komputer
Desain berbantuan komputer (CAD) adalah penggunaan komputer (atau workstation) untuk membantu pembuatan, modifikasi, analisis, atau optimalisasi desain. Perangkat lunak ini digunakan untuk meningkatkan produktivitas perancang, meningkatkan kualitas desain, meningkatkan komunikasi melalui dokumentasi, dan membuat basis data untuk manufaktur. Desain yang dibuat melalui perangkat lunak CAD membantu melindungi produk dan penemuan ketika digunakan dalam aplikasi paten. Output CAD sering kali dalam bentuk file elektronik untuk cetak, pemesinan, atau operasi manufaktur lainnya. Istilah perancangan berbantuan komputer (CAD) dan desain dan perancangan berbantuan komputer (CADD) juga digunakan.
Penggunaannya dalam mendesain sistem elektronik dikenal sebagai otomasi desain elektronik (EDA). Dalam desain mekanik dikenal sebagai otomasi desain mekanik (mechanical design automation/MDA), yang mencakup proses pembuatan gambar teknis dengan menggunakan perangkat lunak komputer.
Perangkat lunak CAD untuk desain mekanik menggunakan grafik berbasis vektor untuk menggambarkan objek rancangan tradisional, atau dapat juga menghasilkan grafik raster yang menunjukkan tampilan keseluruhan objek yang dirancang. Namun, hal ini melibatkan lebih dari sekadar bentuk. Seperti dalam penyusunan gambar teknis dan teknik secara manual, output CAD harus menyampaikan informasi, seperti bahan, proses, dimensi, dan toleransi, sesuai dengan konvensi khusus aplikasi.
CAD dapat digunakan untuk mendesain kurva dan gambar dalam ruang dua dimensi (2D); atau kurva, permukaan, dan benda padat dalam ruang tiga dimensi (3D).
CAD adalah seni industri penting yang banyak digunakan dalam banyak aplikasi, termasuk industri otomotif, pembuatan kapal, dan kedirgantaraan, desain industri dan arsitektur (pemodelan informasi bangunan), prostetik, dan masih banyak lagi. CAD juga banyak digunakan untuk menghasilkan animasi komputer untuk efek khusus dalam film, iklan, dan manual teknis, yang sering disebut pembuatan konten digital DCC. Kemudahan dan kekuatan komputer saat ini berarti bahwa botol parfum dan dispenser sampo pun dirancang dengan menggunakan teknik yang tidak pernah terdengar oleh para insinyur pada tahun 1960-an. Karena kepentingan ekonominya yang sangat besar, CAD telah menjadi kekuatan pendorong utama untuk penelitian dalam geometri komputasi, grafik komputer (baik perangkat keras maupun perangkat lunak), dan geometri diferensial diskrit.Desain model geometris untuk bentuk objek, khususnya, kadang-kadang disebut desain geometris berbantuan komputer (CAGD).
Gambaran Umum
Desain berbantuan komputer adalah salah satu dari sekian banyak alat yang digunakan oleh para insinyur dan desainer dan digunakan dengan berbagai cara, tergantung pada profesi pengguna dan jenis perangkat lunak yang bersangkutan.
CAD merupakan salah satu bagian dari keseluruhan aktivitas pengembangan produk digital (DPD) dalam proses manajemen siklus hidup produk (PLM), dan dengan demikian digunakan bersama dengan alat bantu lain, yang merupakan modul terintegrasi atau produk yang berdiri sendiri, seperti:
- Rekayasa berbantuan komputer (CAE) dan analisis elemen hingga (FEA, FEM)
- Manufaktur berbantuan komputer (computer-aided manufacturing/CAM) termasuk instruksi ke mesin kontrol numerik komputer (CNC)
- Rendering fotorealistik dan simulasi gerakan
- Manajemen dokumen dan kontrol revisi menggunakan manajemen data produk (PDM)
CAD juga digunakan untuk pembuatan simulasi foto yang akurat yang sering kali diperlukan dalam persiapan laporan dampak lingkungan, di mana desain berbantuan komputer dari bangunan yang dimaksudkan ditumpangkan ke dalam foto-foto lingkungan yang ada untuk merepresentasikan seperti apa tempat itu nantinya, di mana fasilitas yang diusulkan diizinkan untuk dibangun. Potensi penyumbatan koridor pandangan dan studi bayangan juga sering dianalisis melalui penggunaan CAD.
Jenis
Ada beberapa jenis CAD yang berbeda, masing-masing mengharuskan operator untuk berpikir secara berbeda tentang cara menggunakannya dan mendesain komponen virtual dengan cara yang berbeda. Hampir semua alat CAD bergantung pada konsep batasan yang digunakan untuk mendefinisikan elemen geometris atau non-geometris dari suatu model.
CAD 2D
Ada banyak produsen sistem sketsa 2D kelas bawah, termasuk sejumlah program gratis dan sumber terbuka. Ini memberikan pendekatan terhadap proses menggambar di mana skala dan penempatan pada lembar gambar dapat dengan mudah disesuaikan pada draf akhir sesuai kebutuhan, tidak seperti pada draf tangan.
CAD 3D
Gambar kerja 3D merupakan perluasan dari gambar 2D ke dalam ruang tiga dimensi. Setiap garis harus dimasukkan secara manual ke dalam gambar. Produk akhir tidak memiliki properti massa yang terkait dengannya dan tidak dapat memiliki fitur yang ditambahkan secara langsung, seperti lubang. Operator melakukan pendekatan ini dengan cara yang mirip dengan sistem 2D, meskipun banyak sistem 3D yang memungkinkan penggunaan model wireframe untuk membuat tampilan gambar teknik akhir.
Benda padat "bodoh" 3D dibuat dengan cara yang serupa dengan manipulasi objek dunia nyata. Bentuk geometris tiga dimensi dasar (misalnya, prisma, silinder, bola, atau persegi panjang) memiliki volume padat yang ditambahkan atau dikurangi darinya seolah-olah merakit atau memotong objek dunia nyata. Tampilan proyeksi dua dimensi dapat dengan mudah dihasilkan dari model. Solid 3D dasar biasanya tidak menyertakan alat untuk dengan mudah memungkinkan gerakan komponen, mengatur batas gerakannya, atau mengidentifikasi gangguan antar komponen.Ada beberapa jenis pemodelan benda padat 3D:
- Pemodelan parametrik memungkinkan operator untuk menggunakan apa yang disebut sebagai "maksud desain". Objek dan fitur yang dibuat dapat dimodifikasi. Modifikasi di masa mendatang dapat dilakukan dengan mengubah cara pembuatan komponen asli. Jika sebuah fitur dimaksudkan untuk ditempatkan dari pusat bagian, operator harus menempatkannya dari pusat model. Fitur dapat ditempatkan menggunakan objek geometris apa pun yang sudah tersedia di bagian tersebut, tetapi penempatan acak ini akan merusak maksud desain. Jika operator mendesain komponen sesuai fungsinya, pemodel parametrik dapat membuat perubahan pada komponen dengan tetap mempertahankan hubungan geometris dan fungsional.
- Pemodelan langsung atau eksplisit memberikan kemampuan untuk mengedit geometri tanpa pohon riwayat. Dengan pemodelan langsung, setelah sketsa digunakan untuk membuat geometri, sketsa tersebut akan dimasukkan ke dalam geometri baru, dan perancang hanya perlu memodifikasi geometri setelahnya tanpa memerlukan sketsa asli. Seperti halnya pemodelan parametrik, pemodelan langsung memiliki kemampuan untuk menyertakan hubungan antara geometri yang dipilih (misalnya, garis singgung, konsentrisitas).
- Pemodelan rakitan adalah proses yang menggabungkan hasil pemodelan satu bagian sebelumnya ke dalam produk akhir yang terdiri dari beberapa bagian. Perakitan dapat bersifat hirarkis, tergantung pada vendor perangkat lunak CAD tertentu, dan model yang sangat kompleks dapat dicapai (misalnya dalam rekayasa bangunan dengan menggunakan perangkat lunak desain arsitektur berbantuan komputer).
CAD bentuk bebas
Sistem CAD kelas atas menawarkan kemampuan untuk menggabungkan lebih banyak fitur organik, estetika, dan ergonomis ke dalam desain. Pemodelan permukaan bentuk bebas sering kali dikombinasikan dengan benda padat untuk memungkinkan perancang membuat produk yang sesuai dengan bentuk manusia dan persyaratan visual serta antarmuka dengan mesin.
Teknologi
Pada awalnya perangkat lunak untuk sistem CAD dikembangkan dengan bahasa komputer seperti Fortran, ALGOL, namun dengan kemajuan metode pemrograman berorientasi objek, hal ini berubah secara radikal. Pemodel berbasis fitur parametrik modern yang khas dan sistem permukaan bentuk bebas dibangun di sekitar sejumlah modul C utama dengan API mereka sendiri. Sistem CAD dapat dilihat sebagai hasil interaksi antarmuka pengguna grafis (GUI) dengan geometri NURBS atau data representasi batas (B-rep) melalui kernel pemodelan geometris. Mesin pembatas geometri juga dapat digunakan untuk mengelola hubungan asosiatif antara geometri, seperti geometri wireframe dalam sketsa atau komponen dalam perakitan.
Kemampuan tak terduga dari hubungan asosiatif ini telah menghasilkan bentuk prototipe baru yang disebut prototipe digital. Berbeda dengan prototipe fisik, yang memerlukan waktu pembuatan dalam desain. Meskipun demikian, model CAD dapat dibuat oleh komputer setelah prototipe fisik dipindai menggunakan mesin pemindaian CT industri. Tergantung pada sifat bisnis, prototipe digital atau fisik dapat dipilih pada awalnya sesuai dengan kebutuhan spesifik.Saat ini, sistem CAD tersedia untuk semua platform utama (Windows, Linux, UNIX, dan Mac OS X); beberapa paket mendukung beberapa platform.
Saat ini, tidak ada perangkat keras khusus yang diperlukan untuk sebagian besar perangkat lunak CAD. Namun, beberapa sistem CAD dapat melakukan tugas-tugas yang intensif secara grafis dan komputasi, sehingga kartu grafis modern, CPU berkecepatan tinggi (dan mungkin beberapa) dan RAM dalam jumlah besar mungkin direkomendasikan.
Antarmuka manusia-mesin pada umumnya melalui mouse komputer, tetapi bisa juga melalui pena dan tablet grafis digital. Manipulasi tampilan model pada layar juga terkadang dilakukan dengan menggunakan Spacemouse/SpaceBall. Beberapa sistem juga mendukung kacamata stereoskopik untuk melihat model 3D. Teknologi yang di masa lalu terbatas pada instalasi yang lebih besar atau aplikasi khusus, kini telah tersedia untuk kelompok pengguna yang luas. Ini termasuk CAVE atau HMD dan perangkat interaktif seperti teknologi penginderaan gerak
Perangkat lunak
Dimulai dengan IBM Drafting System pada pertengahan tahun 1960-an, sistem desain berbantuan komputer mulai memberikan lebih banyak kemampuan daripada sekadar kemampuan untuk mereproduksi drafting manual dengan drafting elektronik, dan keuntungan bagi perusahaan untuk beralih ke CAD menjadi jelas. Perangkat lunak ini mengotomatiskan banyak tugas yang dianggap biasa dari sistem komputer saat ini, seperti pembuatan bill of material secara otomatis, tata letak otomatis di sirkuit terpadu, pemeriksaan interferensi, dan banyak lagi. Pada akhirnya, CAD memberi perancang kemampuan untuk melakukan perhitungan teknik. Selama masa transisi ini, perhitungan masih dilakukan dengan tangan atau oleh orang-orang yang dapat menjalankan program komputer. CAD merupakan perubahan revolusioner dalam industri teknik, di mana peran juru gambar, perancang, dan insinyur yang sebelumnya terpisah mulai bergabung.
CAD adalah contoh dari efek luas yang mulai dirasakan oleh komputer pada industri ini. Paket perangkat lunak desain berbantuan komputer saat ini berkisar dari sistem perancangan berbasis vektor 2D hingga pemodel solid dan permukaan 3D. Paket CAD modern juga sering kali memungkinkan rotasi dalam tiga dimensi, sehingga memungkinkan untuk melihat objek yang dirancang dari sudut mana pun yang diinginkan, bahkan dari dalam ke luar. Beberapa perangkat lunak CAD mampu melakukan pemodelan matematika dinamis.Teknologi CAD digunakan dalam desain alat dan mesin serta dalam perancangan dan desain semua jenis bangunan, mulai dari tipe hunian kecil (rumah) hingga struktur komersial dan industri terbesar (rumah sakit dan pabrik).
CAD terutama digunakan untuk desain detail model 3D atau gambar 2D komponen fisik, tetapi juga digunakan di seluruh proses rekayasa mulai dari desain konseptual dan tata letak produk, melalui analisis kekuatan dan dinamika rakitan hingga definisi metode pembuatan komponen. CAD juga dapat digunakan untuk mendesain objek seperti perhiasan, furnitur, peralatan, dll. Selain itu, banyak aplikasi CAD sekarang menawarkan kemampuan rendering dan animasi yang canggih sehingga para insinyur dapat memvisualisasikan desain produk mereka dengan lebih baik. 4D BIM adalah jenis simulasi teknik konstruksi virtual yang menggabungkan informasi terkait waktu atau jadwal untuk manajemen proyek.
CAD telah menjadi teknologi yang sangat penting dalam lingkup teknologi berbantuan komputer, dengan manfaat seperti biaya pengembangan produk yang lebih rendah dan siklus desain yang sangat singkat. CAD memungkinkan desainer untuk menata letak dan mengembangkan pekerjaan di layar, mencetaknya, dan menyimpannya untuk pengeditan di masa mendatang, sehingga menghemat waktu dalam pembuatan gambar.
Perangkat lunak manajemen lisensi
Pada tahun 2000-an, beberapa vendor perangkat lunak sistem CAD mengirimkan distribusi mereka dengan perangkat lunak manajer lisensi khusus yang mengontrol seberapa sering atau berapa banyak pengguna yang dapat menggunakan sistem CAD: 166 Perangkat lunak ini dapat berjalan di mesin lokal (dengan memuat dari perangkat penyimpanan lokal) atau server berkas jaringan lokal dan biasanya terkait dengan alamat IP tertentu dalam kasus terakhir.
Disadur dari: en.wikipedia.org