V dnešní době je navrhování pomocí technologie CAD (Computer-Aided Design) nedílnou součástí moderního strojírenství a architektury. CAD umožňuje vytvářet trojrozměrné modely s nebývalou přesností, což konstruktérům umožňuje vizualizovat, analyzovat a optimalizovat návrhy již ve velmi rané fázi. Díky technikám 3D modelování je možné testovat pevnost a funkčnost konstrukcí, předvídat jejich chování za různých podmínek a zejména se vyhnout nákladným chybám již ve fázi návrhu.

3D modely jsou klíčovým nástrojem, který mění způsob, jakým přemýšlíme o výrobních a konstrukčních procesech. V systému CAD se modely vytvářejí nejen proto, aby byly vidět, ale především proto, aby se daly analyzovat a zdokonalovat. CAD se používá téměř ve všech oblastech techniky - od navrhování budov a infrastruktury přes automobilový a letecký průmysl až po tvorbu šperků, nábytku a přípravu modelů pro 3D tisk. Pomocí CAD je možné vytvářet prototypy výrobků a přizpůsobovat je konkrétním potřebám, což zvyšuje kvalitu finálních návrhů a zkracuje dobu uvedení na trh.

Modelování těles - Jedná se o základní modelovací techniku, při níž se objekty vytvářejí sčítáním nebo odčítáním jednoduchých geometrických těles, jako jsou krychle, válce nebo koule. Modelování těles se široce používá ve strojírenství, architektuře a při navrhování výrobků. Umožňuje vytvářet jednoduché i složité tvary, které lze následně analyzovat z hlediska pevnosti a konstrukčních vlastností. Skupina zabývající se modelováním těles bude diskutovat o výhodách a omezeních této metody, o nástrojích, které lze použít, a o jejím využití v různých oblastech strojírenství.

Modelování povrchů - Modelování povrchů umožňuje vytvářet složité, hladké povrchy s přesně definovanými křivkami. Jedná se o pokročilejší techniku než modelování těles a vyžaduje lepší dovednosti a často i sofistikovanější počítačový hardware. Používá se především v automobilovém a leteckém průmyslu, kde se navrhují složité tvary, jako jsou karoserie vozidel, kryty zařízení nebo aerodynamické součásti křídel. Skupina odpovědná za modelování povrchů představí výhody této techniky, příklady použití a požadavky na hardware.

Parametrické modelování - Parametrické modelování umožňuje návrhářům vytvářet modely, které lze snadno upravovat změnou parametrů, jako jsou rozměry, úhly a proporce. Díky této metodě lze rychle a efektivně provádět změny návrhu, což je v oblasti strojírenství a průmyslového designu neocenitelné. Příkladem mohou být modely výrobků, které vyžadují několik změn v závislosti na požadavcích zákazníků nebo výrobních specifikacích. Skupina pro parametrické modelování se bude zabývat konceptem parametrizace, ukáže příklady jejího použití a představí výhody této metody, zejména v kontextu optimalizace návrhu.

3D tisk a příprava modelů CAD pro tisk - 3D tisk přináší revoluci v designu, umožňuje rychlou výrobu prototypů a malých sérií bez nutnosti použití forem nebo složitých strojů. Skupina věnující se 3D tisku se bude zabývat tím, jak připravit 3D modely s ohledem na tisk, s přihlédnutím k technologickým omezením a materiálovým požadavkům. Příklady aplikací zahrnují prototypování mechanických součástí, tisk lékařských implantátů a dokonce i architektonických prvků. Skupina také vysvětlí, jaké aspekty návrhu jsou klíčové pro správný tisk modelů, a prodiskutuje nejnovější trendy v této oblasti.

Seznam oblíbených programů pro navrhování CAD pro začátečníky i pokročilé uživatele:

• AutoCAD (Autodesk)

Jeden z nejoblíbenějších programů CAD, který nabízí rozsáhlé možnosti 2D a 3D navrhování. Používá se v architektuře, strojírenství a mnoha dalších odvětvích.

• Fusion 360 (Autodesk)

Program kombinující funkce CAD, CAM a CAE, ideální pro mechanický návrh, simulaci a výrobu. Fusion 360 je oblíbený ve strojírenství a pro aplikace 3D tisku.

• SolidWorks (Dassault Systèmes)

Profesionální 3D CAD software používaný především ve strojírenství, při navrhování výrobků a průmyslovém modelování.

• FreeCAD

Bezplatný program pro parametrické modelování s otevřeným zdrojovým kódem, užitečný zejména pro navrhování strojírenských a architektonických výrobků.

• Blender

Ačkoli byl Blender původně určen k uměleckému modelování, používá se také k jednoduchým projektům CAD. Nabízí pokročilé funkce 3D modelování a vykreslování.

• Tinkercad (Autodesk)

Díky snadnému použití je ideální pro začátečníky a vzdělávání. Tinkercad umožňuje online 3D navrhování a vytváření 3D modelů připravených k tisku.

• Nosorožec (Rhinoceros)

Software pro pokročilé povrchové a parametrické modelování, který se používá v průmyslovém designu, šperkařství, architektuře a dalších odvětvích vyžadujících přesné 3D modelování.

• SketchUp

Intuitivní program oblíbený v architektuře a interiérovém designu, známý pro své snadné použití a rychlou tvorbu 3D modelů. Základní verze je k dispozici zdarma.

• BricsCAD

Alternativa k AutoCADu, která nabízí 2D a 3D návrhové nástroje a podporu formátu DWG. Oblíbený pro architektonické a strojírenské navrhování.

• Creo (PTC)

Pokročilý návrhový software 3D CAD, často používaný ve strojírenství a průmyslové výrobě. Nabízí rozsáhlé parametrické a simulační funkce.

Každý z těchto programů má jedinečné funkce a aplikace, které vyhovují různým potřebám návrhu CAD.

Rozdělíte se do 4 skupin. Každá skupina bude pracovat na jednom z následujících témat a připraví prezentaci o vybrané technice 3D modelování. Prezentace by měla obsahovat podrobnou diskusi o technikách, jejich praktickém využití a jejich výhodách a omezeních.

Témata, která budou zadána:

Skupina 1: Modelování v tělese - diskuse o základních nástrojích a funkcích, aplikace této techniky v architektuře, strojírenství a průmyslovém designu.

Skupina 2: Modelování povrchu - charakteristika této metody a její využití při navrhování pokročilých tvarů, např. v automobilovém a leteckém průmyslu.

Skupina 3: Parametrické modelování - vysvětlení koncepce parametrického navrhování, jeho výhod při optimalizaci návrhu a praktické příklady ze strojírenského průmyslu.

Skupina 4: 3D tisk a příprava modelů CAD pro tisk - diskuse o zásadách navrhování modelů s ohledem na 3D tisk, technologických omezeních a dopadu této technologie na průmysl.

Během prezentace se jeden člen skupiny ujme role odborníka na probíranou techniku, zatímco ostatní budou vystupovat jako posluchači a budou klást otázky a iniciovat diskusi o aplikacích, výhodách a problémech.

Proč pracovat ve skupinách?

Každá skupina bude zodpovědná za jiný návrh CAD, což žákům umožní pochopit rozmanitost a specifičnost metod 3D modelování. Společná práce na úkolu rozvíjí schopnosti spolupráce, umožňuje výměnu nápadů a podporuje rozvoj individuálních prezentačních a argumentačních dovedností.