전산응용설계 (Computer Aided Design) CATIA (Computer Aided Three dimensional Interactive Application) 기계자동차공학부자동차공학전공
Chapter 1 학습목표 CAD/CAM/CAE 기술 자동차및기계관련산업체에서이용되고있는 CAD/CAM/CAE 기술의개념과 CATIA 의활용에대하여이해한다. 학습내용 CAD/CAM/CAE 의정의 생산주기와 CAD/CAM CIM 환경에서의 CAD/CAM 2
CAD (Computer Aided Design) 제품의설계, 수정, 해석및최적설계등의작업을컴퓨터의도움을받아수행하는컴퓨터응용기술 CAD (Computer Aided Design) 형상정보를매개로하여사람과컴퓨터가정보를교환 (Interactive procss) 하며설계작업을진행 유연성있는설계작업수행 Computer Aided Drafting 컴퓨터와도면출력장치를이용하여제품의도면을작성 Automatic Design 대상물의초기변수를입력하면, 컴퓨터가자동으로계산하여대상물의설계값을출력 일정한수식으로형상이결정되는프로그램화된제품이외의설계가불가능 유연성이없음 3
CAD 4
CAM (Computer Aided Manufacturing) 생산계획, 제품의생산등생산에관련된일련의작업을컴퓨터를이용하여직접, 혹은간접적으로제어하는시스템 직접응용기술 공정을감시 (Monitoring) 하거나제어 (Control) 하기위하여생산공정에직접컴퓨터를연결하여이용 간접응용기술 생산작업의효율화를위한보조작업에컴퓨터를이용 NC 파트프로그래밍, 생산계획, 일정계획, 자재수급계획, 수요예측등의작업에이용 5
CAM 6
CAE(Computer Aided Engineering) 협의 ( 狹意 ) CAD 의상류계획과기본설계및시작의단계에대한컴퓨터이용기술 광의 ( 廣義 ) 제품설계및제품개발의전과정이유기적으로결합된시스템으로서, CAD 단계, CAD/CAM 단계및 CAT 단계를포함 7
CAE - Process 8
CAE Design 과 Analysis 9
CAE - Analysis 10
CAE Design 과 Analysis 의통합 Styling Design Analysis Build Test Design 과 Analysis 통합 Styling Design Build Test Analysis 11
제품의생산주기와 CAD/CAM/CAE 품질관리, 출하 -Inspection -Testing 제품구상및개념설계 - Conceptual Design 생산 ( 가공, 조립 ) -NC Part Program -Simulation 공정계획, 생산계획 - Computer Aided Process Planning CAD/CAM Database 제도 상세설계 ( 형상, 해석 ) -Geometric Modeling -Analysis -Simulation - Computer Aided Drafting 12
CAD/CAM 과 CAE 의범위 개념설계 해석, 평가 상세설계 제도 생산가공 CAD CAD/CAM 13
설계과정 제출 수요예측문제파악 상품사양결정 설계과정 종합 상품시스템개념화, 구체화 설계안의문서화 평가 사양과의비교평가 분석, 최적화 분석, 개선, 최적화 14
설계에서의컴퓨터응용기술 1/3 형상모델링 (Geometric modeling) 종합단계에서의컴퓨터이용기술 대상물체를컴퓨터에알맞게수학적으로표현 그래픽터미널에대상물체표현 ( 디스플레이 ) 모델의조작 ( 회전, 이동, 확대, 축소...) 15
설계에서의컴퓨터응용기술 공학해석 (Engineering analysis) FEM (Finit Element Method, 유한요소법 ) 구조해석, 유체해석, 열해석등에서가장널리보급된수치해석방법 물체를단순화된유한개의영역 ( 요소 ) 으로세분하고, 각점들에대한응력, 변형등을해석함으로써전체시스템의거동을해석하는해석기법 FDM (Finit Difference Method, 유한차분법 ) 편미분방정식을차분방정식으로근사시켜수치해석을하는방법 특히유체해석에유용 선처리기 (pre-processor) 요소분할을자동으로수행 솔버 (solver) 연립 1 차방정식의해를산출 후처리기 (post-processor) 해석결과를그래픽스로표시 2/3 16
설계에서의컴퓨터응용기술 설계의평가 Simulation : 컴퓨터상의모의실험을통하여설계안을평가함으로써始作을통한평가시험시간단축 Kinematics : 기구학적운동의궤적으로시스템요소간의간섭평가 자동제도 Data base 의설계데이터를이용하여도면을자동생성 모든시점 (view point) 에서의도면을자유로이작성 정확하고명확한도면작성가능 3/3 17
형상모델링 (Geometric modeling) 대상물체의형상을컴퓨터에알맞게수학적 ( 수치데이터 ) 으로표현하여, 그래픽터미널에대상물체의형상을나타내고필요한조작을하는행위 형상모델의종류 Wire frame model ( 선모델 ) Surface model ( 면모델 ) Solid model ( 솔리드모델 ) 18
Wire frame model 철사세공으로형상을상상시키듯이모서리, 윤곽선, 교차선등입체형상의특징을나타내는공간상의선을형상데이터로하여형상을정의한모델 모델의모서리를나타내는모든선이그려짐 형상을이해하기어려움. 19
Surface model Wire frame model 의데이터내용에입체를경계짓고있는각면에관한데이터를부가하여모델의형상을정의 자유곡면형상모델링에주로사용 데이터내용 꼭지점리스트 모서리리스트 면리스트각면에대하여그면을이루는모서리를정의 20
Solid model 사용자의형상에대한명확한이해를위하여물체를 Solid( 고형체 ) 형태로화면에나타내는기법 완벽한형상데이터를가지고있으므로각종응용분야에활용될수있다 1/2 21
Solid model CSG (Constructive Solid Geometry) 법 컴퓨터에미리정의해둔기본입체 (Primitive) 들과오퍼레이션의조합으로복잡한형상을정의. 2/2 22
Digital Mock-Up (DMU) Digital Mock-Up 이란? 제품디자인을모두 3D Solid 나 surface 로표현하여이를실시간으로컴퓨터에서조립하고가시화하여설계단계에서제작성및조립성을검토하고설계품질을검증함으로써많은시간과비용이필요한시제품의제작을최소화하기위한시스템 Digital Mock-Up 의효과 순차적설계에서동시병행적설계 제품개발시간단축 가상조립과설계검토로시작품최소화 설계변경의획기적감소 비용절감 설계품질향상 동일데이터공유 23
요약 제품의생산주기 CAD, CAM, CAE의정의 CAD/CAM/CAE에서의기본적인정보 형상모델링 (Geometric Modeling) 형상모델의종류 전산응용설계강좌에서익힐 CATIA의주요기능 24