V súčasnosti je navrhovanie pomocou technológie CAD (Computer-Aided Design) neoddeliteľnou súčasťou moderného inžinierstva a architektúry. CAD umožňuje vytvárať trojrozmerné modely s nevídanou presnosťou, čo konštruktérom umožňuje vizualizovať, analyzovať a optimalizovať návrhy už vo veľmi skorej fáze. Vďaka technikám 3D modelovania je možné testovať pevnosť a funkčnosť konštrukcií, predpovedať ich správanie v rôznych podmienkach a, čo je obzvlášť dôležité, vyhnúť sa nákladným chybám už vo fáze návrhu.

3D modely sú kľúčovým nástrojom, ktorý mení spôsob, akým uvažujeme o výrobných a konštrukčných procesoch. V systéme CAD sa modely nevytvárajú len preto, aby sa videli, ale predovšetkým preto, aby sa analyzovali a zdokonaľovali. CAD sa používa takmer v každej oblasti techniky - od navrhovania budov a infraštruktúry, cez automobilový a letecký priemysel až po tvorbu šperkov, nábytku a prípravu modelov na 3D tlač. Pomocou CAD je možné vytvárať prototypy výrobkov a prispôsobovať ich špecifickým potrebám, čo zvyšuje kvalitu konečných návrhov a skracuje čas ich uvedenia na trh.

Modelovanie telies - ide o základnú modelovaciu techniku, pri ktorej sa objekty vytvárajú pridávaním alebo odoberaním jednoduchých geometrických telies, ako sú kocky, valce alebo gule. Modelovanie telies sa široko používa v strojárstve, architektúre a pri navrhovaní výrobkov. Umožňuje vytvárať jednoduché aj zložité tvary, ktoré možno následne analyzovať z hľadiska pevnosti a konštrukčných vlastností. Skupina pre modelovanie v pevných telesách bude diskutovať o výhodách a obmedzeniach tejto metódy, o nástrojoch, ktoré možno použiť, a o jej aplikáciách v rôznych oblastiach strojárstva.

Modelovanie povrchov - Modelovanie povrchov umožňuje vytvárať zložité, hladké povrchy s presne definovanými krivkami. Je to pokročilejšia technika ako modelovanie telies a vyžaduje si lepšie zručnosti a často aj zložitejší počítačový hardvér. Používa sa najmä v automobilovom a leteckom priemysle, kde sa navrhujú zložité tvary, ako sú karosérie vozidiel, kryty zariadení alebo aerodynamické súčasti krídel. Skupina zodpovedná za modelovanie povrchov predstaví výhody tejto techniky, príklady použitia a požiadavky na hardvér.

Parametrické modelovanie - Parametrické modelovanie umožňuje návrhárom vytvárať modely, ktoré možno ľahko upravovať zmenou parametrov, ako sú rozmery, uhly a proporcie. Vďaka tejto metóde možno zmeny v návrhu vykonávať rýchlo a efektívne, čo je neoceniteľné v strojárstve a priemyselnom dizajne. Príkladom môžu byť modely výrobkov, ktoré si vyžadujú viacero zmien v závislosti od požiadaviek zákazníka alebo výrobných špecifikácií. Skupina pre parametrické modelovanie sa bude zaoberať koncepciou parametrizácie, ukáže príklady jej použitia a predstaví výhody tejto metódy, najmä v kontexte optimalizácie návrhu.

3D tlač a príprava modelov CAD na tlač - 3D tlač prináša revolúciu v dizajne, umožňuje rýchlu výrobu prototypov a malých sérií bez potreby foriem alebo zložitých strojov. Skupina 3D tlač bude skúmať, ako pripraviť 3D modely s ohľadom na tlač, pričom sa zohľadnia technologické obmedzenia a požiadavky na materiál. Príklady aplikácií zahŕňajú prototypovanie mechanických komponentov, tlač lekárskych implantátov a dokonca aj architektonických komponentov. Skupina tiež vysvetlí, aké aspekty návrhu sú kľúčové pre správnu tlač modelov, a prediskutuje najnovšie trendy v tejto oblasti.

Zoznam populárneho softvéru na navrhovanie CAD pre začiatočníkov aj pokročilých používateľov:

• AutoCAD (Autodesk)

Jeden z najobľúbenejších programov CAD, ktorý ponúka rozsiahle možnosti 2D a 3D navrhovania. Používa sa v architektúre, strojárstve a mnohých ďalších odvetviach.

• Fusion 360 (Autodesk)

Program kombinujúci funkcie CAD, CAM a CAE, ideálny na mechanické navrhovanie, simuláciu a výrobu. Fusion 360 je obľúbený v strojárskom priemysle a pri aplikáciách 3D tlače.

• SolidWorks (Dassault Systèmes)

Profesionálny softvér 3D CAD používaný najmä v strojárstve, pri navrhovaní výrobkov a priemyselnom modelovaní.

• FreeCAD

Bezplatný program na parametrické modelovanie s otvoreným zdrojovým kódom, užitočný najmä na navrhovanie mechanických a architektonických výrobkov.

• Blender

Hoci bol Blender pôvodne navrhnutý na umelecké modelovanie, používa sa aj na jednoduché projekty CAD. Ponúka pokročilé funkcie 3D modelovania a renderovania.

• Tinkercad (Autodesk)

Vďaka jednoduchému používaniu je ideálny pre začiatočníkov a vzdelávanie. Tinkercad umožňuje online 3D navrhovanie a vytváranie 3D modelov pripravených na tlač.

• Rhino (Rhinoceros)

Softvér na pokročilé modelovanie povrchov a parametrické modelovanie, ktorý sa používa v priemyselnom dizajne, šperkárstve, architektúre a iných odvetviach vyžadujúcich presné 3D modelovanie.

• SketchUp

Intuitívny program obľúbený v architektúre a interiérovom dizajne, známy pre svoje jednoduché používanie a rýchle vytváranie 3D modelov. Základná verzia je k dispozícii zadarmo.

• BricsCAD

Alternatíva k programu AutoCAD, ktorá ponúka 2D a 3D nástroje na navrhovanie a podporu formátu DWG. Obľúbený pre architektonické a strojárske navrhovanie.

• Creo (PTC)

Pokročilý softvér 3D CAD na navrhovanie, ktorý sa často používa v strojárstve a priemyselnej výrobe. Ponúka rozsiahle parametrické a simulačné funkcie.

Každý z týchto programov má jedinečné funkcie a aplikácie, ktoré vyhovujú rôznym potrebám návrhu CAD.

Rozdelíte sa do 4 skupín. Každá skupina bude pracovať na jednej z nasledujúcich tém a pripraví prezentáciu o vybranej technike 3D modelovania. Prezentácia by mala obsahovať podrobnú diskusiu o technikách, ich praktickom využití a ich výhodách a obmedzeniach.

Témy, ktoré sa majú priradiť:

Skupina 1: Pevné modelovanie - diskusia o základných nástrojoch a funkciách, aplikácie tejto techniky v architektúre, strojárstve a priemyselnom dizajne.

Skupina 2: Povrchové modelovanie - charakteristika tejto metódy a jej využitie pri navrhovaní pokročilých tvarov, napr. v automobilovom a leteckom priemysle.

Skupina 3: Parametrické modelovanie - vysvetlenie koncepcie parametrického navrhovania, jeho výhody pri optimalizácii návrhu a praktické príklady zo strojárskeho priemyslu.

Skupina 4: 3D tlač a príprava modelov CAD na tlač - diskusia o zásadách navrhovania modelov s ohľadom na 3D tlač, technologických obmedzeniach a vplyve tejto technológie na priemysel.

Počas prezentácie jeden člen skupiny prevezme úlohu odborníka na diskutovanú techniku, zatiaľ čo ostatní budú vystupovať ako poslucháči a budú klásť otázky a iniciovať diskusiu o aplikáciách, výhodách a problémoch.

Prečo pracovať v skupinách?

Každá skupina bude zodpovedná za iný problém CAD dizajnu, čo študentom umožní pochopiť rozmanitosť a špecifickosť metód 3D modelovania. Spoločná práca na úlohe rozvíja schopnosti spolupráce, umožňuje výmenu názorov a podporuje rozvoj individuálnych prezentačných a argumentačných zručností.