1.CAD , CAM , CAE คืออะไร และเกี่ยวข้องกับงานอุตสาหกรรมอย่างไร

ตอบ คือ CAD เป็นคำย่อของ Computer Aided Design ซึ่งแปลเป็นภาษาไทยว่าคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ เป็นการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการสร้างชิ้นส่วน (Part) ด้วยแบบจำลองทางเรขาคณิตวิศวกรเครื่องกลหรือวิศวกรออกแบบใช้ CAD software ในการสร้างชิ้นส่วน หรือเรียกว่า แบบจำลอง (Model) และแบบจำลองนี้สามารถแสดงเป็นแบบ (Drawing) หรือไฟล์ข้อมูล CAD สำหรับวิศวกรการผลิตใช้CAD software เพื่อ
• พัฒนาแบบจำลองชิ้นส่วนจากแบบที่ได้รับ
• ประเมินและแก้ไขข้อมูล CAD ของชิ้นส่วนที่ออกแบบบนระบบ CAD เพื่อให้ยอมรับได้ในการผลิต
• เปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนที่ออกแบบเพื่อให้สามารถผลิตได้ สิ่งนี้อาจรวมถึงการเพิ่มมุมสอบ
(Draft angle) หรือพัฒนาแบบจำลองของชิ้นส่วนที่แตกต่างกันออกไป สำหรับขั้นตอนที่แตกต่างกัน

ในกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน
• ออกแบบอุปกรณ์จับยึด โพรงแบบ (Model cavity) ฐานแม่พิมพ์ (Mold base)

หรือเครื่องมืออื่น ๆ
การใช้ CAD ในการสร้างรูปร่างชิ้นส่วนสามารถทำได้ 3 ลักษณะ คือ ปริมาตรตัน (Solid) พื้นผิว (Surface) และโครงลวด (Wire frame) ซึ่งแต่ละแบบจะเหมาะกับงานเฉพาะอย่าง นอกจากการใช้ CAD ในการสร้างชิ้นส่วนแล้วปัจจุบัน CAD software บางตัวยังสามารถใช้ใน งานวิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse engineering) ได้ คุณภาพของพื้นผิวที่สร้างขึ้นมาจากซอฟต์แวร์ วิศวกรรมย้อนกลับส่วนมากขึ้นอยู่กับ 2 องค์ประกอบ คือ คุณภาพของแบบจำลองหรือส่วนประกอบที่ นำมาสแกน และคุณภาพของข้อมูลเชิงตัวเลข บางครั้งในการทำงานจริงเราไม่สามารถได้แบบจำลองที่ สมบูรณ์ หรือคุณภาพของข้อมูลเชิงตัวเลขที่ได้ไม่ดี เนื่องจากชิ้นส่วนชำรุดหรือถูกทำลาย CAD software บางตัวสามารถแก้ไขปัญหาพื้นผิวของแบบจำลองในบริเวณที่ชำรุดได้ หรืออาจแต่งเติม ดัดแปลงให้ดีกว่าของเดิมที่สแกนมาได้

CAM คือคำย่อของ Computer Aided Manufacturing แปลเป็นภาษาไทยว่า คอมพิวเตอร์ ช่วยในการผลิต เป็นการนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการสร้างรหัสจี (G-code) เพื่อควบคุมเครื่องจักร ซีเอ็นซีในการกัดขึ้นรูปชิ้นส่วน โดยใช้ข้อมูลทางรูปร่างจาก CAD CAM เริ่มต้นในปี 1950 ซึ่งได้รับการพัฒนาขึ้นที่ MIT ด้วยภาษา Automatic Program Tool (APT) ผู้เขียนโปรแกรมทำงานจากพิมพ์เขียว และใช้ APT สร้างโปรแกรมรหัสจี หรือเขียนโปรแกรมรหัสจีด้วยมือCAD ยังไม่สามารถใช้ร่วมกับ CAM ได้จนกระทั่งปี 1970 ในบางจุดเราใช้CAM เพื่อแก้ไข รูปเรขาคณิตของชิ้นส่วนซึ่งได้มาจาก CAD เรียบร้อยแล้วเพื่อให้เครื่องซีเอ็นซีสามารถทำการกัดขึ้นรูปได้ ซึ่งนำไปสู่การใช้งานร่วมกันของ CAD และ CAM จากความก้าวหน้าของเทคโนโลยี IT CAM สามารถใช้ข้อมูลจาก CAD ในการกำหนดว่าจะใช้ เครื่องจักรใดในการผลิต วัสดุชิ้นงานมีขนาดเท่าใด วางตำแหน่งอ้างอิงอย่างไร ใช้เครื่องมืออะไรในการตัด เฉือน จะใช้วิธีตัดเฉือนแบบไหนกี่ขั้นตอน รวมไปถึงการจำลองขั้นตอนการทำงานเพื่อดูเส้นทางการตัด เฉือนของเครื่องมือตัดเฉือน และตรวจสอบความผิดพลาดในการผลิต ด้วยการพัฒนา CAM software อย่างต่อเนื่อง ปัจจุบัน CAM software ได้รับการพัฒนาให้ ช่วยส่งเสริมการกัดหยาบได้รวดเร็วขึ้น และสามารถกัดละเอียดด้วยความเร็วสูง รวมถึงการกัด 5 แกน

CAE เป็นคำย่อของ Computer Aided Engineering แปลเป็นไทยว่าคอมพิวเตอร์ช่วยงาน วิศวกรรม โดยพื้นฐานแล้วเป็นการใช้คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ในการแก้ปัญหา CAE เป็นสาขาหนึ่ง ของวิศวกรรม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งยากเกินไป หรือ เป็นไปไม่ได้ที่จะแก้ปัญหาโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ปัญหาแบบเดิม CAE เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพ สูงสำหรับการทำนายพฤติกรรมของชิ้นส่วน ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นมาจะประกอบกันได้หรือไม่ ถ้าอยากทราบว่าผลจากการให้ภาระ (Load) กับ ชิ้นส่วนเป็นระยะเวลา 6 เดือนหรือ 1 ปี ที่สภาวะอุณหภูมิแวดล้อมที่เปลี่ยนไปจะทำให้รูปร่างของชิ้นส่วน บิดเบี้ยว หรือสมบัติทางกลเปลี่ยนแปลงอย่างไร เราสามารถใช้ CAE หาคำตอบได้ โดยทั่วไปการใช้ CAE มีจุดประสงค์เพื่อ
• ประเมินความสำเร็จของการออกแบบชิ้นส่วนที่กำหนด
• ค้นหาจุดอ่อนก่อนที่จะลงมือทำต้นแบบ
• ทำให้ชิ้นส่วนหรือเครื่องมือมีราคาต่ำสุด

• หาสาเหตุและทำการแก้ไขชิ้นส่วนที่ล้มเหลว
การใช้ CAE จำลองชิ้นส่วนในสภาวะแวดล้อมใช้งานเมื่อรับภาระหรือภาระทดสอบ ปฏิกิริยาของ ชิ้นส่วนต่อภาระสามารถทำนายได้ แล้วเลือกใช้ค่าที่เหมาะสมที่สุด

CAD/CAM/CAE เกี่ยวข้องกับงานอุตสาหกรรม

กระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมก็ต้องมีการแข่งขัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการเปิดการค้าเสรีการแข่งขันย่อมเพิ่มมาก ขึ้นอีกเป็นเท่าทวีคูณ สิ่งที่ทุกคนต้องคิดและทำในเวลานี้ก็คือจะทำอย่างไรจึงจะผลิตสินค้าได้คุณภาพดี รวดเร็วทันความต้องการของลูกค้า ต้นทุนการผลิตต่ำ เพื่อที่จะสามารถแข่งขันกับผู้อื่นได้ ด้วยความ เจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการพัฒนากระบวนการผลิตแบบอัตโนมัติก็มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะกระบวนการผลิตที่ต้องการความละเอียด ความถูกต้อง ความเที่ยงตรงของชิ้นงาน ความ
น่าเชื่อถือ และความยืดหยุ่นในกระบวนการสูง เทคโนโลยีที่เข้ามามีบทบาทอย่างยิ่งในกลุ่มอุตสาหกรรม
การผลิตได้แก่ CAD/CAM/CAE

2. CAD , CAM , CAE มีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร
ตอบ การใช้งานร่วมกันของระบบ CAD , CAM , CAE การผลิตโดยทั่วไปจะเริ่มต้นจากการใช้ CAD ในการออกแบบชิ้นส่วนหรือแก้ไขข้อมูลเชิงตัวเลขที่ได้จากการสแกนชิ้นงาน หลังจากนั้นจะใช้ CAEในการวิเคราะห์ชิ้นส่วนต่าง ๆ ว่ามีคุณสมบัติตามที่ต้องการไหม ถ้ามีปัญหาก็จะใช้ CAD แก้ไขจุดบกพร่อง แล้วใช้ CAE จนกว่าจะได้ชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ หลังจากการใช้ CAE วิเคราะห์ชิ้นงานจนได้ตามที่ต้องการแล้วก็จะใช้ CAM แก้ไขเส้นทางเดินทางของเครื่องมือกัดขึ้นรูปแล้วจาก นั้นก็ใช้ CAM สร้างรหัสจีเพื่อส่งไปให้เครื่องจักรซีเอ็นซี ทำการกัดขึ้นรูปชิ้นงานหรือ กัดแม่พิมพ์ เมื่อซีเอ็นซี กัดชิ้นงานเสร็จแล้ว เรายังสามารถใช้ CAE ในการตรวจสอบชิ้น งานที่สร้างขึ้นมาว่ามีขนาดตรงตามแบบหรือไม่ในกรณีที่งานต้องการความเที่ยงตรงสูง ระบบ CAD/CAM/CAE ไม่จำเป็นที่ดีที่สุดที่ขายในท้องตลาด สิ่งที่สำคัญคือการเลือกใช้ งานตามความเหมาะสมกับความต้องการกับการใช้งานของโรงงานหรือบริษัทนั้น ๆ ถึงแม้ว่าโรงงานที่ใช้ระบบงานนี้ได้ดี สิ่งที่สำคัญที่จะทำให้การใช้งานระบบประสิทธิภาพคือบุคลากร ที่ปฏิบัติงาน ต้องมีความรู้ความเข้าใจในระบบดีพอสมควร เช่น งานทำแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก เราใช้ CAE ทบทวนชิ้นส่วนที่ออกแบบก่อนที่จะใช้เครื่องจักรซีเอ็นซีทำการกัดขึ้นรูป เพื่อยืนยันว่าแม่พิมพ์เมื่อนำไปฉีดแล้วพลาสติกจะไหลเข้าไปเต็มแม่พิมพ์อย่างถูกต้องแน่นอนซึ่งการวิเคราะห์นี้จะทำให้เราเห็นว่าพื้นที่ส่วนไหนที่พลาสติกไม่สามารถไหลเข้าไปได้เต็มหรือทำให้เกิดโพรงอากาศ หรือเส้นรอยเชื่อมต่อ การเปลี่ยนแปลงแบบเพื่อปรับปรุงให้สามารถฉีดพลาสติกได้เต็มแบบสามารถทำได้ในจุดนี้ซึ่งแบบยงไม่ได้ทำจริง สิ่งนี้จะช่วยประหยัดเงินทุน จำนวนมากซึ่งเกี่ยวเนื่องกันการเปลี่ยนเครื่องมือกัดชิ้นงาน

3. จงยกตัวอย่าง งาน หรือ ระบบงาน หรือ เครื่องมือ เครื่องจักร ที่มี CAD , CAM , CAE
เป็นองค์ประกอบ โดยค้นคว้าจากแหล่งข้อมูลต่าง ๆ
ตอบ การนำ CAMไปใช้ในงานอุตสาหกรรม การใช้งาน CAM นี้หากจะให้ได้ผลเต็มที่ทั้ง 3 ส่วนคือ CAD/CAM/CAE จะต้องสามารถส่งข้อมูลถึงกันและกันได้ เวลาใช้งานมันต้องต่อกันทั้ง 3 ส่วน ส่วนไหนมีการแก้ไข (Up Date) ข้อมูลอีก 2 ส่วน ก็จะถูกแก้ไขด้วยโดยอัตโนมัติ เช่นเริ่มต้นที่ CAD ช่างเขียนแบบก็จะเริ่มจินตนาการขึ้นมา ข้อมูลที่ได้จาก CAD ก็จะถูกส่งไปให้ทั้งหน่วยผลิตและวิศวกร หน่วยผลิตก็จะดูว่ารูปร่างหน้าตาแบบนี้จะต้องเตรียมเครื่องมืออะไรบ้าง กระบวนการผลิตจะใช้แบบไหนขณะเดียวกันวิศวกรก็จะเริ่มดูว่า ความแข็งแรง อายุการใช้งานเหมาะสมไหม หรือมีตรงไหนที่ต้องปรับปรุงบ้าง จะมีการสื่อสารกันตลอดเวลา หากทางหน่วยผลิตบอกว่าตรงนี้ต้องมีการแก้ไขเนื่องจากเครื่องมือที่เรามีนั้นไม่สามารถจะทำตรงนี้ได้ ก็จะต้องมีการเปลี่ยนรูปร่างใหม่ ข้อมูลการเปลี่ยนแปลงนี้ก็จะส่งถึงทุกคนแบบทันทีทันใด หรือในกรณีวิศวกรทำการวิเคราะห์แล้วเห็นว่าตรงนี้มันค่อนข้างอ่อนแอ จำเป็นที่จะต้องเพิ่มเนื้อวัสดุเข้าไป ทั้งช่างเขียนแบบ CAD และหน่วยผลิตก็จะทราบเหตุการณ์นี้ในเวลาเดียวกัน ทำให้แก้ไขแบบได้ในทันท่วงทีไม่ใช่ผลิตออกมาก่อนแล้ว มานั่งไล่แก้กันทีหลัง ในระบบปัจจุบัน CAD/CAM/CAE ได้ถูกพัฒนาให้ทำงานร่วมประสานกันโดยผ่านเข้าสู่อินเตอร์เน็ตทำให้สามารถดำเนินการออกแบบและแก้ไขแบบของผลิตภัณฑ์ได้ทุกแห่งของโลก เช่น อุตสาหกรรมผลิตรถยนต์ ผู้ออกแบบซึ่งอยู่ที่อังกฤษจะส่งรายละเอียดของแบบไปยังวิศวกรที่อเมริกา จากนั้นข้อมูลต่างๆ ที่จำเป็นในการผลิตจะถูกส่งต่อไปยังผู้ผลิตที่อยู่ที่อิตาลี ทำให้การเลือกใช้ความสามารถของบุคลากรและทรัพยากรต่างๆ มีอย่างไม่จำกัด