Proiectarea Asistata de Calculator (cad)

4.4 Proiectare Asistată de Calculator (CAD)

CAD (Computer-Aided Design) , conceptul care desemnează proiectarea asistată de calculator și presupune utilizarea unor aplicații și programe speciale pentru a ușura creația, modificarea, analiza și optimizarea unor lucrări.

Au apărut inițial în industria aeronautică și automobilă, dar s-au răspândit în toate domeniile inclusiv în medicină. Primele aplicații au apărut spre sfârșitul anilor 60. În anii 80, odată cu apariția stațiilor grafice și a calculatoarelor personale, dezvoltarea și răspândirea aplicațiilor specializate în proiectare a crescut constant. La început aplicațiile disponibile pe minicalculatoare erau orientate spre realizarea unor desene 2D, după realizarea unor cercetări din cadrul firmelor CAD care au ridicat nivelul tehnic până la realizarea unor modele în spațiul 3D.

Aplicațiile CAD au adus o nouă orientare, respectiv înglobarea în acestea a proiectării parametrizate și mai apoi a geometriei variaționale.Modelelor geometrice realizate cu astfel de aplicații li se atașează în timpul construcției un ansamblu complet și coerent de parametrii și un sistem de ecuații care leagă parametrii .Modificarea unui parametru conduce la recalcularea configurației geometrice și la actualizarea reprezentării grafice. Tipuri de sisteme CAD:

Sistemele CAD se clasifică în următoarele categorii de aplicații informatice:

Aplicații pentru modelare geometrică și desenare asistate de calculator:(AutoCAD,TurboCAD,KeyCAD,Design CAD,SolidWorks

Domenii de utilizare a sistemelor CAD

Arhitectură

Construcții civile și industriale

Industria aeronautică

Industria de automobile

Industria chimică

Electronică și electrotehnică

Design Industrial

Inginerie Mecanică

Inginerie Medicală

Companii ce furnizează aceste sisteme CAD:

Autodesk:

Veteranul și liderul pe această piață. Este producătorul popularului program AutoCAD, dar și cel care deține alte 37 produse, cum este și Auto CAD LT (O versiune de preț redus, utilă în educație), Quick CAD (o versiune simplă, ușor de învățat), 3D Studio, AUtodesk Inventor, AutoCAD Mechanical, etc.

CADKey –

Produce instrumente pentru proiectare în mecanica pentru PC. Linia de produse CADKey este destinată proiectanților mecanici, inginerilor de producție și ilustratorilor tehnici din industrii, ca cea aerospațială, auto, produse medicale, mașini, echipamente pentru calcul, a navelor, a produselor de larg consum, electronice.

SolidWorks

Sistem de proiectare mecanică și de modelare a solidelor sub MS Windows. Este o generație mai nouă de AutoCAD și oferă o bibliotecă puternică de funcții. Există și o licență pentru studenți, care nu poate fi achiziționată de instituții și care este valabilă 18 luni.

Dassault Systemes CATIA

Mediu software integrat, de instrumente inginerești CAD/CAM produs de Dassault Systemes și distribuit de IBM, popular mai ales în industriile automobilistice, navale și aviatice, dar este folosit și de proiectanții de bunuri de larg consum și electronice.

Cele mai utilizate Sisteme CAD:

AUTOCAD

SOLIDWORKS

TeklaStructures [Sisteme CAD/CASE 2014]

Exemple de modele CAD în diferite aplicații:

Fig.4.1 Disc Intervertebral realizat in SolidWorks

Fig.4.2 Realizarea unui tălpic în CADKey

4.5 Modelul CAD al Valvei Mecanice Cardiace

Modelul CAD al Valvei Mecanice Cardiace a fost realizat cu ajutorul softului de proiectare CATIA . Programul permite proiectarea modelelor în planuri 2D,3D, respectiv dimensionarea și asamblarea componentelor specifice .

Pentru proiectarea componentelor am folosit următoarele dimensiuni:

Diametrul inelului exterior D1=24 mm

Diametrul orificiului interior D2=20 mm

Diametrul bratețelor coliviei D3=1,2 mm

Fig.4.3 Dimensiunile inelului exterior și al orificiului interior

Cele 3 brațe ale coliviei au fost poziționate unul față de celălalt la un unghi de 1200, distanță optimă pentru a nu permite bila să iasă din inel.

Fig.4.4 Poziționarea brațelor coliviei

Înălțimea inelului H1=12mm

Înălțimea brațelor H2=20 mm

Fig.4.5 Dimensionarea Brațului Coliviei

La finaliazarea schițelor 2D ,programul a generat automat modelele 3D al inelului și al brațelor.

Fig.4.6 Modelul 3D al inelului valvei mecanice cardiace

Fig.4.7 Modelul 3D al Brațului Coliviei

Cele trei brațe au fost fixate și poziționate în cele trei puncte prezentate în fig.4.4. Astfel a rezultat forma finală a valvei mecanice cardiace .

Fig.4.7 Modelul 3D Valva Mecanică Cardiacă

În etapa finală s-a proiectat bila de obturare al orificiului interior.Diametrul acestei bile coincide cu cel al orificiului interior D4=20mm.

Fig.4.7 Modelul 3D final al valvei mecanice cardiace.

4.6 Biomateriale Folosite pentru construcția valvei mecanice cariace

Biomaterialele sunt materiale inerte ce tratează, înlocuiesc și asigură funcția unui țesut sau organ natural, acestea vin în contact fluidele biologice. Ele sunt parți constitutive ale implanturilor medicale, proiectate să îndeplinească, în interiorul biomatricii, funcții specifice – pentru suportul mecanic, pentru detectarea a unor metaboliți sau a debitoarelor de medicamente.