Tasarımın çeşitli adımlarında çizimler kullanılır. Tasarımı açıklayan ve imalatla tasarım arasındaki iletişimi sağlayan çizimlerdir. Klasik teknik resim çizim mantığı, çizim tahtası, cetvel gibi çizim aygıtlarının kullanımıyla ve teknik resim prensiplerine bağlı kalınarak açıklanır. Tasarımda fikrin çizgilere dönüşmesi, detaylandırma ve imalatla olan iletişimi kurma tasarımcının çabası ile olmakta, tecrübe önemli rol oynamaktadır. İnsan çabası ve bilgi birikimi klasik mantıkta en önemli etkendir, dolayısıyla tecrübeye dayalı bilgi birikimi olan elemanlar gerektirir. Özellikle daha önce yapılmış tasarım çalışmalarının eniyilenmesi veya bazı kısımlarının değiştirilmesi gerektiğinde, çizimlerin ve detayların yeniden oluşturulması aşırı zaman kaybına sebep olur. Bu zaman kaybı yeni fikir üretme dinamizminin alt düzeye inmesi demektir. Tasarımın üç boyutlu modellenmesi klasik mantığın yetersiz kaldığı tasarım aşamalarından birisidir.
Klasik mantığın olumsuzluklarını gidermek için CAD mantığı geliştirilmiştir. CAD çizim mantığında klasik çizim araçları yerini bir cismi iki veya üç boyutlu görüntüleyecek bilgisayar donanım ve programları almıştır. CAD için kullanılan diğer bir terim CADD (computer aided design and drafting: bilgisayar destekli tasarım ve çizim) tasarım ve çizimi birlikte ifade eder. Klasik mantıkla CAD mantığının ortak yanı çizim için vazgeçilmez bir kural olan teknik resim prensipleridir. CAD çizim mantığı üç temel grupta incelenir:
1. İki boyutlu çizim sistemi: CAD çizim sistemlerinin temeli iki boyutlu çizim modülüdür. Sistem donanım ve programları klasik mantıktaki çizim tahtası, cetvel, silgi gibi araçlara karşılıktır. Çoğu uygulamalarda tasarımın iki boyutlu açıklanması yeterlidir. Bu sistemlerin klasik araçlarla yapılan çizimlere göre, kopyalama, elemanların tekrarı, otomatik boyutlandırma, standart makine elemanlarının çizimlerinden oluşan hazır çizim kütüphanelerinden yararlanma, çizimlerde kolaylıkla ve hızlı bir şekilde değişiklikler yapılabilmesi yönünden üstünlükleri vardır. Cismin 2D görüntülenmesinde yardımcı çizgiler (construction lines) bir görüntüden diğerine geçilmesinde kolaylık sağlar.
2. Üç boyutlu modelleme: CAD çizim sistemlerinin en önemli modellerinden birisidir. Üç boyutlu cisimlerin iki boyutlu ekranda görüntülenebilmesi için üç boyutlu CAD yazılımları geliştirilmiştir. Cismin iki boyutlu çizimlerini kullanarak veya önceden oluşturulmuş geometrik model elemanlarını birleştirerek üç boyutlu modelleme yapılır. Üç boyutlu modelleme CAD/CAM içindeki bir çok işlevin başlangıç noktasıdır. Tasarımın iki boyutlu sistemlerde göremeyeceğimiz gerçeğe yakın görüntülerini üç boyutlu sistemler verir. Böylece çizim sırasında fark edilemeyen hataların imalata geçmeden önlenmesi ve oldukça maliyetli olabilecek bir tasarım yenileme işleminin önlenmesi mümkün olur. Üç boyutlu (3D) sistemlerde tasarımdan imalata geçiş daha güvenli ve kısa zamanlıdır. 3D sistemlerde modelleme için üç yöntem vardır; a. Wire frame: tel çerçeve modeli, b. Surface model: yüzey modelleme, c. Solid modelling: katı modelleme.
Tel Çerçeve Yöntemi:
Tel çerçeve yöntemi ile modellemede cisimler ekranda yüzey kenar çizgileri ile tanımlanır. Tel çerçeveye benzediği için bu adı almıştır. Bir çelik konstrüksiyonu bu şekilde görüntülemek daha uygundur. Modelleme yöntemleri içinde tel çerçeve yöntemi birçok mühendislik uygulaması için uygun olan ve en basit modelleme yöntemlerinden birisi olması açısından tercih edilir. Hafıza ve işlem zamanı olarak da en uygun yöntemdir. Yüzeylerde olabilecek süreksizliklerin açıkça belli olmasını sağlar. Karmaşık yapıya sahip objelerde elde edilen görüntüden şeklin anlaşılması zorlaşabilir. Tel çerçeve modelleme uzayda noktalar ve çizgilerin tanımlanması ile meydana gelir.
Yüzey Metodu:
Tel çerçeve yönteminin yapısında bulunan birçok dezavantaj bu yöntemde giderilmiştir. cismin dış görüntüsünün açıkça tanımlanması ve ayrıca NC kodu üretiminde avantaj sağlar. Kullanıcı tarafından belirtilen çizgiler esas alınarak birleştirilen yüzeyler modeli oluşturur. Kullanılış şekli olarak bu açıdan tel çerçeve yönteminin görüntüleme yapısına benzemektedir, yöntemin esası çeşitli şekildeki yüzeylerin dijital formda bilgi kütüklerine tanımlanmasıdır. NC parça programı ile CAD arasında gerekli olan güçlü bir bağı da sağlar. Tanımlanan yüzey üzerinde kesicinin hareketleri kolaylıkla simule edilebilir. Yöntemin zayıf noktalarından birisi toplam modelin tanımlanmasındaki eksikliktir. Her yüzey birbirinden ayrı tanımlandığı için yüzeyler arası kopukluk, uyumsuzluk olabilir. Yüzeylerin tüm cismi tam olarak kapladığına, hacmi oluşturduğuna ve birbirlerini kesmediklerine dikkat edilmelidir.
Katı Modelleme:
En üst düzey modelleme tekniğidir, gerçek anlamda cismin iç ve dış geometrisinin tanımı yapılmış olur. Tel çerçeve veya yüzey modelleme yöntemlerinin zayıf kaldığı birçok nokta bu yöntemde giderilmiştir. Katı modellemenin esas özelliği görüntünün ötesinde cismin iç ve dış geometrisinin bilgi kütüğü şeklinde bilgisayara geçmiş olmasıdır. Modelin hacim, moment, ağırlık gibi fiziksel özellikleri hakkında bilgi edinilebilir ve kesitler alınarak cismin iç geometrik formu incelenebilir. Cisimlerin yüzeylerindeki renkler, geçirgenlik, ışık yoğunluğu ve gölgeleme yapılabilir. Katı modelleme için CAD sistemlerinde iki temel yöntem kullanılır;B-rep (boundary representation) ve C-rep (constructive representation – C-rep; constructive solid geometry – CSG). B-rep yöntemi cisimlerin kenar ve yüzeylerinin detaylı tanımlanmasını sağlar. C-rep yönteminde cismin modeli bazı standart geometrik parçaların (primitives) Boolean işlemleriyle birleştirilmesi, çıkarılması ve kesiştirilmesi ile oluşturulur. Kullanım kolaylığı ve genelde cisimler silindir, dikdörtgen gibi parçalardan oluştuğu için tercih edilir. Yüzey sınırlarının tanımı ve bu sınırlar boyunca iki boyutlu yüzeyler taraması ile cismin tüm hacmi tanımlanır. Eksenel simetri olan bir parça dönme şeklinde bir tarama ile veya üçüncü bir boyut vererek üretilmiş hacimlerden model oluşur. Karmaşık yüzeylerde tanımlanan eğriler boyunca yapılan tarama yüzeyi oluşturur. Tasarımlanacak cismin yapısına göre bu iki yöntemden birisi tercih edilir.
3. Parametrik Tasarım: Bilgisayar destekli tasarımda benzeşim esasına dayalı olarak yer alan tasarım mantığıdır. Uygulamalarda birçok tasarım benzer konfigürasyonda ancak farklı ölçüdedir. Parametreler ile kodlanmış ölçü değerleri ile yeni tasarım boyutlarını oluşturmak mümkündür. Parametrik tasarım sistemi belirlenen ölçüm setlerine karşılık gelen konfigürasyon değişimini ve tasarımın yapısını yeni ölçülere göre belirler.
SONUÇLAR
Günümüzde ürünlerden beklenen istekler hassasiyet, fonksiyonel işlevlerde güvenirlilik, kullanım ve bakım kolaylığı, kalite ve estetiktir. Bu gereksinimleri sağlayacak ürünlerin kısa terminlerde ve düşük maliyette üretimi gerekmektedir. Tasarım ve tasarımdan imalata geçiş, ürüne dönüşüm için geçen zamanın en aza indirilmesi şarttır. Ayrıca, yüksek hızlar ve karmaşık işlemler için tasarlanan günümüz ürünlerinde hata oranları belli toleransların üzerine çıkması kabul edilemez. Bilgisayar kullanımı bu gereksinimlere yönelik termin ve doğruluk faktörlerinde iyileşme sağlamıştır. Tasarımda değişiklikler hızla yapılabilmekte, alternatif çözümler çok kısa sürelerde denenebilmektedir. Bilgisayarın tasarımın düşünme mekanizmasında kullanımına yönelik günümüzdeki çalışmalar konsepsiyonda bilgisayarın bazı kararları alabilmesi (intelligent CAD) olarak adlandırılan yaklaşım tasarımda tasarımcının ilk taslak çalışmalarından bilgisayarın optimum sonuca gidebilmesidir. Tasarım aşamasında imalat için gerekli bilgileri CAD sisteminden sağlaması, proses planlama gibi işlemlerde CAD’ın destek olması ICAD sistemlerinin hedefidir.
İş istasyonları bilgisayar destekli uygulamalarda işlem gücü gelişimi açısından önümüzdeki yıllarda öncülüğünü koruyacaktır. Gelecekte iş istasyonları uygulama alanının genişleyeceği, yapay zeka uygulamalarını içereceği ve günümüzde mevcut iş istasyonlarından yüzlerce defa daha güçlü birimler şeklini alacağı tahmin edilmektedir. Ana çatı bilgisayar ve iş istasyonları arasındaki değerlendirmeler devam edecek ve kesin sonuç açık olarak kalacaktır. Bilgi işlem dünyasında her birimin kendi özelliklerine bağlı kullanımı korunacaktır. Mini bilgisayarlar mühendislik uygulamalarında önemli rol oynayacak, ana çatı veya iş istasyonu yapısına benzerlik sürecek fakat fiyat ve fonksiyonel farklılıklar mevcut olacaktır. Departman bazından veri tabanı yönetimi çözümlendiği sürece teknolojik gelişime uyum açısından mini bilgisayar (server) ve iş istasyonları yapısı geleceğin sistemleri olarak CAD ve makine mühendisliği tasarım otomasyonunda yer alacaktır. Mini bilgisayar ve iş istasyonlarında gözlenen performans/fiyat oranlarındaki hızlı gelişim de bunu göstermektedir.
CAD sadece bir çizim sistemi olarak düşünülmemelidir, kuruluş içinde organizasyon, teknolojik donanım ve iş gücünün yeniden düzenlenmesi gerekir.
belgesi-2874
