รู้จักกับ CAD โปรแกรมที่ขาดไม่ได้สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต
Computer-Aided Design หรือที่เรียกสั้นๆ กันว่า CAD คือการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการออกแบบสิ่งต่างๆ ในระบบอุตสาหกรรรม ซึ่งมีทั้งรูปแบบ 2 และ 3 มิติ
ความพิเศษของการใช้ CAD มันถูกสร้างมาเพื่อการผลิตโดยเฉพาะ ทำให้มีความแม่นยำที่สูงมากเมื่อเทียบกับโปรแกรมสร้างโมเดลหรือโปรแกรมงาน 3D แบบอื่น อีกทั้งยังสามารถทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์ที่ช่วยด้านการผลิตในโรงงาน อย่าง Computer Aided Engineering (CAE) และ Computer Aided Manufacturing (CAM) ได้ง่าย
ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันที่ก้าวหน้ามากขึ้น ทำให้ตอนนี้ CAD เวอร์ชั่นใหม่ๆ มีการรองรับระบบ Reverse Engineer หรือวิศวกรรมย้อนกลับ เปิดให้สามารถสแกนวัตถุจริง และจำลองภาพเสมือนไปตรวจสอบความถูกต้องในโปรแกรมได้
ประโยชน์ของ CAD ในโรงงานอุตสาหกรรม
- เพิ่มความรวดเร็วในการออกแบบ เขียนแบบผลิตภัณฑ์
- เพิ่มความแม่นยำในการตรวจสอบและแก้ไขชิ้นงาน
- CAD สามารถช่วยในการนำเสนอชิ้นงานได้ชัดเจนมากขึ้นด้วยรูปแบบ 3 มิติ
- ผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อ CAD เข้ากับระบบอื่นๆ เพื่อการเก็บข้อมูลเชิงลึกได้
- สามารถใช้จำลองแบบชิ้นส่วนกรณีมีการเปลี่ยนแปลงการผลิตได้
CAM และ CAE คืออะไร ทำไมบางครั้งมีการทำงานร่วมกับ CAD
Computer Aided Manufacturing (CAM)
คอมพิวเตอร์ที่ช่วยในการผลิต หรือ CAM คือ คอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ในการจำลองรูปแบบการผลิตชิ้นงานจริงในโรงงานอุตสาหกรรม โดยตรวจสอบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดวัตถุดิบ รูปแบบการวาง เข้า ออก ชิ้นงาน รูปแบบเม็ดมีด จนถึงความเร็วในการผลิต
ประโยชน์ของการใช้งาน CAM คือทำให้ผู้ผลิตรู้ว่า ชิ้นงานไหน ยาก ง่าย เป็นไปได้หรือไม่ได้ อย่างไร และสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการผลิตอย่างไร และถ้ามีการเชื่อมต่อ CAM เข้ากับ CAD จะทำให้ทราบด้วยว่าชิ้นงานที่ทางโรงงานจะผลิตออกมานั้น จะมีการผลิตทั้งหมดกี่ขั้นตอน ใช้เครื่องจักรในระบบตัวไหน เพื่อให้ผลงานออกมาดีที่สุด
Computer Aided Engineering (CAE)
คอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ทางวิศวกรรม หรือ CAE จะเป็นคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ในการคำนวณปัญหาเชิงวิศกรรมต่างๆ ทั้งหมดในโรงงาน ยกตัวอย่างเช่นใช้ตรวจสอบชิ้นงานที่ผลิต ช่วงเวลาที่ใช้ผลิต และตรวจสอบความถูกต้องที่เกิดขึ้นในระบบ
โดย CAE ก็จะมีการทำงานร่วมกับ CAD เช่นกัน โดยจะใช้ CAE ในการตรวจสอบชิ้นงานจากโปรแกรม ตรวจสอบแม่พิมพ์ก่อนทำการขึ้นรูป เพื่อป้องกันความผิดพลาดในการผลิต เป็นต้น
การทำงานของ CAD ในยุคสมัยใหม่
นอกจากโปรแกรมที่เพิ่มความแม่นยำและรูปแบบการทำงานที่หลากหลาย รวมถึงทำงานร่วมกับระบบอื่นๆ ผ่านการเชื่อมต่อด้วยสายแล้ว ปัจจุบัน CAD เองก็มีการเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์ IoT เช่นกัน ทำให้สามารถออกแบบ ตรวจสอบชิ้นงาน และทราบความคืบหน้าการผลิตได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งจะครอบคลุมทั้งโรงงาน ไม่ใช่แค่เครื่องจักรและคอมพิวเตอร์บางเครื่องอีกต่อไป
สรุปบทความ
CAD, CAM และ CAE ถือเป็นโปรแกรมที่ขาดไม่ได้หากต้องการผลิตชิ้นงานสักชิ้น นอกจากทางผู้ผลิตจะได้เห็นชิ้นงานจริงก่อนดำเนินการแล้ว ยังสะดวกต่อการนำเสนอ สามารถควบคุมการผลิตจริงได้ และยังทำให้เห็นข้อผิดพลาดก่อนการผลิต ทำให้สามารถแก้ไขได้ทันท่วงทีอีกด้วย
ถ้าคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการออกแบบในระบบอุตสาหกรรมหรือต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบทความนี้ คุณสามารถสอบถามได้ที่นี่ ด้วยบริการให้คำปรึกษาจากทีมงานผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค เครื่องมือ และเครื่องจักรกลคุณภาพสูง พร้อมให้บริการกับคุณอย่างเต็มที่
บริการด้าน Machining Solution จากสุมิพล
สุมิพลให้คำปรึกษาเกี่ยวกับ Machining Solution เพื่อการผลิตชิ้นงานที่ดียิ่งกว่า ด้วยการวิเคราะห์การผลิตจากหน้างานจริงเพื่อพัฒนาวางแผนระบบควบคุมการผลิตและการใช้งานเครื่องจักรที่เกี่ยวข้อง ด้วยบุคลากรคุณภาพ อุปกรณ์อัตโนมัติที่ทันสมัยและระบบเก็บข้อมูลด้วย IoT
ถ้าคุณสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อมูลของสินค้าหรือบริการจากเรา คุณสามารถติดต่อเราได้ที่นี่ หรือ Call Center 02-7623000 เรามีผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคและเครื่องมือที่พร้อมให้บริการกับคุณอย่างเต็มที่
บทความนี้จะมาแนะนำโปรแกรมสำหรับการออกแบบโมเดล 3 มิติ เพื่อไปใช้กับ 3D Printer สำหรับใครที่อยากรู้ว่าเครื่องพิมพ์ 3D printer คืออะไร สามารถเข้าไปคลิ๊กอ่านได้ที่นี่ ซึ่งการเลือกโปรแกรมนั้นก็ต้องขึ้นอยู่กับงานที่ออกแบบด้วย เพราะในตอนนี้ มีโปรแกรมสำหรับออกแบบโมเดล 3 มิติมากมาย ที่ถูกสร้างขึ้นมาให้กับงานออกแบบในเฉพาะด้าน ยกตัวอย่างเช่น ถ้าอยากออกแบบงานที่เกี่ยวกับ เครื่องจักรและกลไก ก็เลือกโปรแกรมจำพวก Solidwork หรือ Autocad Inventor ถ้าออกแบบงานปั้นโมเดลรูปเหมือนหรือการทำ Animation ก็ไปทางสายโปรแกรม Zbrush หรือไม่ก็ Maya ส่วนถ้าจะออกแบบจิวเวลรี่ก็ไปทางโปรแกรม JewelCad และ Matrix
โปรแกรมที่กล่าวมาด้านบนนั้น ถูกพัฒนาขึ้นมาสำหรับงานเฉพาะด้าน ซึ่งจะมีเครื่องมือในการขึ้นรูปให้เหมาะกับงานที่ออกแบบ แต่ถ้าใครอยากได้โปรแกรมที่ครอบคลุมเกือบทุกด้าน ก็ต้องไปใช้โปรแกรม Rhino ซึ่งจะมี Plug in หรือส่วนเสริมมาให้ใช้มากมาย สำหรับการออกแบบ ส่วนตัวผู้เขียนนั้น จะถนัดไปทางด้าน เครื่องจักรและกลไก ก็จะเลือกโปรแกรมจำพวก Onshape หรือ Solidwork ในการออกแบบ ดังนั้นการจะเลือกโปรแกรมออกแบบหรืออยากจะเรียนโปรแกรมออกแบบ 3 มิติ เราก็ควรจะต้องรู้แนวของตัวเองก่อนว่าจะไปทางด้านไหน ก็ให้เลือกโปรแกรมที่ถูกพัฒนามาให้ถูกด้าน เพราะจะทำให้การออกแบบโมเดล 3 มิตินั้นง่ายและรวดเร็วมากขึ้น
โปรแกรมส่วนใหญ่ที่พูดถึงด้านบนนั้นจะเป็นโปรแกรมที่ต้องเสียเงิน ซื้อลิขสิทธิ์มาเพื่อใช้งาน ซึ่งมีราคาตั้งแต่ 30000 บาทจนถึงหลักหลายแสน ขึ้นอยู่กับบริษัทที่พัฒนาโปรแกรม แต่ถ้ามีเงินไม่ถึงและอยากใช้โปรแกรมออกแบบ 3 มิติ ก็สามารถทำได้ ซึ่งตอนนี้หลายๆบริษัท ได้พัฒนาโปรแกรมออกแบบให้ทำงานอยู่บนก้อนเมฆหรือที่เรียกว่า Cloud Computing ผู้ใช้แค่ไปลงทะเบียนก็สามารถใช้โปรแกรมได้แล้ว
ก่อนที่จะใช้โปรแกรมออกแบบ 3 มิตินั้น เรามาทำความทำความเข้าใจการขึ้นรูปโมเดลกันก่อน ซึ่งโปรแกรมออกแบบโมเดลจะใช้วิธีการขึ้นรูปแตกต่างกัน เราสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ Solid กับ Mesh
ข้อแตกต่างระหว่างโปรแกรม Solid กับ Mesh
การขึ้นรูปแบบ Solid จะเหมาะกับงานออกแบบที่ต้องการความแม่นยำ เช่น สินค้า,เครื่องจักรและกลไกต่างๆ เช่น เฟือง ซึ่งพื้นฐานของโปรแกรมแบบ Solid นั้น จะเป็นรูปแบบการขึ้นที่เป็น Geometry ที่ต้องใส่ขนาดต่างๆ เข้าไป และทำการเจาะ ตัด หรือเพื่มเนื้อเข้าไปในก้อน Solid สำหรับโปรแกม Mesh นั้นจะเป็นลักษณะของโครงสร้างแบบ Wireframe หรือลวดตาข่าย และปูผิวทับลงบนโครงสร้างตาข่าย ซึ่งโปรแกรมประเภท Mesh จะเหมาะสำหรับงานออกแบบประเภท Free form เช่น ตัวละคร เป็นต้น ซึ่งในบางโปรแกรมนั้น สามารถออกแบบ Mesh และ Solid ได้ในคราวเดียวกัน หรือจะใช้ตัวช่วยจากโปรแกรมอื่นๆ ในการรวมงานจากทั้ง 2 แบบ ก็ได้
โปรแกรมฟรี สำหรับใช้ออกแบบงาน 3 มิติเพื่อไปพิมพ์กับ 3D Printer
123D Design
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ: Windows, iPad, & OS X (Mac)? ?
ประเภทโปรแกรม: Solid
โปรแกรม 123D Design นั้นเป็นของบริษัท Autocad ถูกพัฒนาสำหรับนักออกแบบโมเดล จำพวกชิ้นงานเครื่องจักรหรืออะไหล่ ที่ต้องการความแม่นยำสูง เพราะสามารถใส่ขนาดได้ตามความต้องการ รวมถึงมี GUI ที่ใช้งานง่าย มีโมเดลสำเร็จรูปให้เลือกใช้หลากหลายรูปแบบ สามารถที่จะตัด เจาะและรวมผิวงานได้ ซึ่งโปรแกรม 123D Design จะมีลักษณะคล้ายกับโปรแกรม Solidwork ซึ่งตัวโปรแกรมสามารถที่จะ Save เป็น File นามสกุล STL เพื่อไปพิมพ์กับ 3D Printer ได้เลย
Fusion 360
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ: PC(Windows), Mac OS, Ipad, Android
ประเภทโปรแกรม: Mesh and Solid
สุดยอดโปรแกรมออกแบบในยุคนี้ ที่เรียกได้ว่าเป็นโปรแกรมออกแบบโมเดลแบบครอบจักรวาล เพราะสามารถขึ้นโมเดล 3 มิติได้หลากหลายแบบ ทั้ง Mesh และ Solid ซึ่งวิธีการใช้โปรแกรมก็ไม่ยาก อารมณ์คล้ายกับ Sketch Up แต่ได้โมเดลที่เรียบร้อยกว่า เหมาะสำหรับเอาไปพิมพ์กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer นอกจากออกแบบได้แล้ว ยังสามารถทำ Render และ Simulation ให้โมเดลเคลื่อนไหวได้อีกด้วย รวมไปถึงยังมีโปรแกรมสำหรับออกไฟล์เพื่อไปใช้งานกับเครื่องจักร CNC รวมไปถึง Laser Cutter เรียกได้ว่า ใช้โปรแกรมแค่ตัวเดียว ก็ทำได้ทั้งงานออกแบบ และงาน Fabricate แถมยังให้ใช้ฟรีอีกด้วย สำหรับคนที่เป็นนักเรียน อาจารย์และกลุ่มบริษัท SME (แต่จำกัดระยะเวลาใช้ฟรีประมาณ 3 ปี)
123D Sculpt+
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ: iPad, Android Tablet
ประเภทโปรแกรม: Mesh
สำหรับโปรแกรม 123D Sculpt+ นั้นเหมาะสำหรับ งานปั้น เช่นตัวการ์ตูน หรือตัวละครในเกม ซึ่งสามารถปรับแต่ง โดยการดึง กด เหมือนกับการปั้นดินน้ำมัน ตัวโปรแกรมยังสามารถที่จะใส่สีให้กับหุ่นที่ปั้นได้ เพื่อเพิ่มความสมจริงให้กับงาน ซึ่งโปรแกรมนี้เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นหรือเด็กๆ ที่ต้องการเรียนรู้การปั้นโมเดล ในคอมพิวเตอร์ สำหรับโปรแกรม 123D Scultp+ นั้นไม่สามารถบันทึกเป็นไฟล์ STL ได้ จำเป็นต้องใช้โปรแกรมอื่นเข้าช่วยเพื่อเปลี่ยนนามสกุลเป็น STL สำหรับไปพิมพ์กับ 3D Printer
Blender
ทำงานบนระบบปฎิฐัติการ: PC (Windows, Linux, FreeBSD), Mac
ประเภทโปรแกรม: Mesh
Blender เป็นอีกโปรแกรมที่ฟรี ที่มีความสามารถมากมาย ซึ่งถ้าใช้ครั้งแรกอาจจะงง ต้องมีการทำความเข้าใจ เพราะมีเครื่องมือที่ช่วยในการออกแบบมากมาย ตัวโปรแกรมเหมาะสำหรับงานขึ้นโมเดล หรือทำฉากประกอบ ที่มีความสลับซับซ้อน แต่ไม่ต้องกลัว เพราะจำนวนคนที่ใช้ Blender นั้นมีเยอะมากในต่างประเทศ และมีการตั้งกระทู้ เพื่อแลกเปลี่ยนความรู้มากมาย รวมถึงวิดีโอที่สอนการใช้งานใน Youtube
FreeCAD
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ:Windows, Linux, Mac
ประเภทโปรแกรม: Soild
โปรแกรม FreeCAD นั้นเหมาะสำหรับวิศวกร หรือการออกแบบโมเดลที่ต้องการความแม่นยำสูง ซึ่งโปรแกรมสามารถให้ผู้ใช้กำหนดขนาดในส่วนต่างๆได้ ซึ่งข้อดีของโปรแกรม FreeCAD ก็คือสามารถบันทึกขั้นตอนการออกแบบ และย้อนกลับไปแก้ใขงานออกแบบได้ โดยที่มันจะไป Link กับส่วนต่างๆ ของงานที่ออกแบบโดยอัตโนมัติ ซึ่งข้อดีตัวนี้ จะคล้ายกับโปรแกรม Solidwork
Onshape
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ:Web Browser
ประเภทโปรแกรม: Soild
Onshape เป็นโปรแกรมที่ผู้เขียนอยากแนะนำ เพราะสามารถทำงานบน Web Browser แต่ต้องมีการเชื่อมต่อ Internet จึงจะใช้งานได้ ซึ่งตัวโปรแกรม Onshape นั้นจะคล้ายกับโปรแกรม Solidwork มากๆ เพราะมาจากผู้พัฒนาเดียวกัน ซึ่งถ้าใครเคยใช้โปรแกรม Solidwork แล้ว ก็จะสามารถใช้ Onshape ได้อย่างง่ายดาย ข้อดีของ Onshape คือการอนุญาติให้นักออกแบบคนอื่นๆ เข้ามาช่วยกันในการออกแบบงานได้ หรือที่เรียกว่า Collaboration
OpenSCAD
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ: Windows, Linux, OS X
ประเภทโปรแกรม: Soild
OpenSCAD เป็นอีกโปรแกรมหนึ่งที่ไม่เหมือนกับโปรแกรมออกแบบอื่นๆ เพราะผู้ใช้จำเป็นต้องมีความรู้ในเรื่องของการเขียน Code เพราะตัวโปรแกรม จะเป็นในลักษณะเขียนคำสั่ง เพื่อให้โปรแกรมทำโมเดล 3 มิคิขึ้นมา ข้อดีของ OpenSCAD ก็คือเหมาะสำหรับคนที่ไม่มีพื้นฐานทางด้านการเขียนแบบ เพราะแค่ใส่หรือป้อนคำสั่งไม่กี่บรรทัดก็จะได้งานโมเดล 3 มิติขึ้นมา นอกจากนั้น OpenSCAD เหมาะกับนักออกแบบที่ชอบสมการและการคำนวน เพราะสามารถใส่สูตรลงไปได้ ทำให้เกิดโมเดล ที่มีรูปร่างแปลกตา OpenSCAD ยังเหมาะกับงานที่ต้องการปรับแต่งได้ โดยแค่ใส่ตัวเลขหรือขนาดที่ต้องการลงไป ก็จะทำให้โมเดลมีขนาดตามความต้องการ ซึ่งใน Thingiverse นั้นก็มีนักออกแบบหลายคนที่ Upload ไฟล์ประเภท OpenSCAD ขึ้นไปมากมาย เพื่อให้ผู้ Download สามารถนำไปปรับแต่ง ให้ได้ขนาดตามที่ต้องการ
Sketchup Make
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ: Windows,OS X
ประเภทโปรแกรม: Mesh และ Solid แบบง่ายๆ
โปรแกรมนี้คงไม่ต้องพูดถึงมาก เพราะเป็นที่นิยมอย่างมากในประเทศไทย ส่วนใหญ่เอาไปใช้ในการออกแบบสถาปัตยกรรม ซึ่งจริงๆแล้วตัวโปรแกรม Sketchup ก็มี Version ที่เรียกว่า Make เอาไว้สำหรับออกแบบงานแบบอื่น ที่ไม่ใช่สถาปัตยกรรมอย่างเดียว ข้อดีของโปรแกรม Sketchup ก็คือ มี Plug in หรือส่วนเสริมให้ติดตั้งมากมาย ทำให้ง่ายสำหรับการออกแบบโมเดล 3 มิติ
TinkerCAD
ทำงานบนระบบปฎิบัติการ: Web Browser
ประเภทโปรแกรม: Soild
เป็นอีกโปรแกรมที่ยากจะแนะนำสำหรับผู้ที่เริ่มสนใจในการออกแบบโมเดล 3 มิติเพื่อไปใช้กับ เครื่องพิมพ์ 3D Printer เพราะมีรูปแบบการใช้งานที่แสนง่าย เหมาะให้เด็กเรียนรู้ แถมยังมีโมเดลให้โหลดเพิ่ม เพื่อมาปรับแต่ง เป็นโมเดลของเราเอง ซึ่งเจ้าของโปรแกรม TinkerCAD ก็ไม่ใช่ใครที่ไหน ก็คือบริษัท Autodesk นั้นเอง ซึ่งตัวโปรแกรมนั้นก็จะคล้ายกับ 123D Design แต่เครื่องมือจะไม่ครบเท่ากับ 123D Design ?ข้อแตกต่างที่สำคัญก็คือ TinkerCAD นั้นรันบน Cloud หรือบนเว็บ นั้นเอง ทำให้สามารถออกแบบงานจากที่ไหนก็ได้ ขอแค่มี Internet ซึ่งในเว็บของ สยาม เรปแรป ก็มีบทเรียนสอนเกี่ยวกับการใช้โปรแกรม TinkerCAD อยู่ ใครสนใจก็เข้าไปลองอ่านและทำตามได้ที่นี่
สรุปโปรแกรมออกแบบตัวไหนน่าใช้สุด
ในความคิดเห็นส่วนตัวผม ผมอยากแนะนำให้ใช้ Fusion 360 เพราะเป็นโปรแกรมออกแบบ ที่ทำอะไรได้เยอะมาก แถมยังให้ใช้ฟรีอีกด้วย ถึงแม้จะจำกัดเวลาในการใช้ฟรี อยู่ที่ 3 ปี แต่เอาจริงๆ ราคาโปรแกรม Fusion 360 ก็ไม่ได้แพง เพราะคิดเป็นรายปี ปีละประมาณ 7000 กว่าบาท ซึ่งราคานี้บอกเลยว่า คุ้มสุดๆ เพราะได้ฟีเจอร์ทีเรียกว่าครบครัน ตั้งแต่ออกแบบ ยันเอาไปใช้ทำงานกับเครื่องจักร CNC และเครื่อง Laser Cutter แถมยังสามารถทำ Simulation จำพวก Finite Element ก็ได้ สำหรับการทดสอบความแข็งแรง หรือวัดค่าต่างๆของชิ้นงานที่ออกแบบ
นอกจากนั้น โปรแกรม Fusion 360 ยังเป็นโปรแกรมที่สามารถหาวิธีใช้ Tip และ Trick รวมถึงวิดีโอสอนได้เยอะมาก ในโลก Online โดยเฉพาะ Youtube เรียกว่าถ้านั่งดูสัก 1 – 2 ชั่วโมง ยังไงก็ใช้โปรแกรมนี้เป็นแน่นอน
ส่วนโปรแกรมที่ไม่อยากแนะนำ สำหรับคนที่คิดว่าจะเอาไปใช้กับเครื่องพิมพ์ 3D Printer นั่นก็คือ โปรแกรม SketchUp โปรแกรมนี้ คนคิดเขาต้องการโปรแกรมขึ้นแบบที่มันรวดเร็วและใช้งานง่าย ซึ่งมันก็ตอบโจทย์ แต่ถ้าเอาไปใช้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ส่วนใหญ่จะมีปัญหา เพราะโมเดลที่ได้มานั้นจะไม่เรียบร้อย ทำให้เวลาพิมพ์งานจะมีปัญหา ซึ่งผมแนะนำให้หลีกเลี่ยงโปรแกรม SketchUp แต่ถ้าใครอยากใช้ ก็แนะนำให้ทำการตรวจเช็คหรือซ่อมโมเดลก่อนทุกครั้ง ที่จะเอาไปใช้กับเครื่องปริ้น 3D ซึ่งสามารถไปดูวิดีโอที่ผมทำเอาไว้ สำหรับโปรแกรมที่ใช้ซ่อมโมเดล 3 มิติ ได้ที่ Link นี้