Обзор российских САПР для проектирования и моделирования

Система автоматического проектирования (САПР) — незаменимый инструмент в арсенале инженера для решения рутинных задач: конструирования, моделирования, анализа, расчетов и подготовки документации. Применение САПР значительно сокращает риски ошибок, экономит время и минимизирует финансовые расходы.

Эффективность производства на всех этапах жизненного цикла изделия зависит от наличия целой экосистемы инструментов — CAD, CAM и CAE, специализирующихся на решении конкретных задач.

В условиях курса на технологическую независимость после ухода западных вендоров в 2022 году проблема выбора качественных российских продуктов стоит особенно остро и требует больших энергетических и временных затрат.

В этой статье мы решим эту проблему, перечислив основные отечественные САПР, которые полностью заменяют западные аналоги и соответствуют критериям зрелого решения: полностью проработанный функционал, регулярные обновления и наличие технической поддержки.

[text_with_btn btn=»Получить консультацию» link=»https://itglobal.com/ru-ru/own-solutions/gamma-teh/»]Узнать больше про решение ГАММА Тех [/text_with_btn]

Классификация САПР: CAD, CAM и CAE

Прежде всего стоит обозначить функциональные различия между тремя основными классами САПР:

CAD (Computer-Aided Design). Предназначены для создания 2D-чертежей и 3D-моделей и подготовки конструкторской документации.
CAM (Computer-Aided Manufacturing). Создают управляющие программы для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), преобразуя геометрию детали в набор команд, и моделируют процесс до начала фактической обработки для выявления возможных ошибок.
CAE (Computer-Aided Engineering). Используются для моделирования физических процессов, расчета и анализа. Помогают виртуально оценить характеристики проектируемых изделий в реальных условиях.

Интеграция систем друг с другом позволяет создавать программные комплексы, актуальные для каждого звена технологической цепочки. Все ключевые задачи решаются в одном месте, а форматы данных согласуются изначально.

CAD-системы на российском рынке

CAD-системы занимают особое место на российском рынке за счет востребованности в ключевых отраслях промышленности: машиностроении, приборостроении, промышленном дизайне, электронике, электротехнике, строительстве и инфраструктурном проектировании.

Это инструмент для создания 2D-чертежей и проектирования сложных 3D-объектов (сборки, здания, двигатели, приборы, печатные платы и др.), размеры которых могут быть заданы параметрически и меняться в один клик. Помимо этого главной функциональной особенностью CAD-систем является автоматическая генерация конструкторской документации, полностью отвечающей установленным правилам оформления.

Потребность в отечественных CAD-системах возникла задолго до сложившейся геополитической ситуации из-за необходимости решений, изначально учитывающих российские конструкторские стандарты (ЕСКД, ГОСТ). Поэтому на данный момент это полностью зрелые решения, конкурирующие с глобальными гигантами.

КОМПАС-3D

КОМПАС-3D — отечественная САПР для создания 2D-чертежей и трехмерных моделей, разработанная компанией «АСКОН».

Предназначена для проектирования деталей, механизмов, сложных сборок. Учитывает актуальные требования ГОСТ. Имеет собственное математическое ядро и мощные параметрические технологии, а также ускоренные алгоритмы рендеринга и оптимизированную графику. В программе есть функции для осуществления инженерных расчетов и прочностного анализа.

Есть пробная версия и бесплатная академическая лицензия.

nanoCAD

nanoCAD — российская платформа для автоматизированного проектирования и создания рабочей конструкторской документации, разработанная компанией «Нанософт». Есть возможность собрать пакет из специализированных приложений, например, подходящих только для машиностроения.

Пользователи отмечают удобный интерфейс, полный комплект инструментов для проектирования, автоматическую проверку чертежей на соответствие стандартам (общепринятым и корпоративным) и возможность командной работы.

T-FLEX CAD

T-FLEX CAD — российское ПО для 3D-проектирования и создания конструкторской документации, разработанная компанией «Топ Системы». Есть пробная, студенческая и платная версии программы.

Подходит для параметрического проектирования, создания сложных сборок, оптимизации конструкций, генерации фотореалистичных изображений и подготовки моделей к 3D-печати. Интегрирована со средствами анализа конструкций на прочность.

CAM-системы и цифровое производство

CAM-системы решают задачи автоматизации создания физических моделей путем генерации управляющих команд для станков с ЧПУ. Пользователями являются технологи, инженеры по ЧПУ и специалисты по цифровому производству.

Помимо генерации управляющих команд, типовыми функциями CAM-систем являются:

моделирование процесса обработки;
оптимизация траекторий движения инструмента;
интеграция с другим оборудованием.

На российском рынке представлен ряд CAM-решений для производств с разными уровнями сложности и направленностями.

Модули для работы с ЧПУ КОМПАС-3D

КОМПАС-3D может использоваться как интегрированная CAD/CAM система при подключении дополнительных модулей для работы с ЧПУ. Таким образом, после создания модель сразу используется для программной обработки.

Модуль «КОМПАС-Обработка» позволяет создавать управляющие команды для токарных, фрезерных и сверлильных станков.

В программе задаются параметры инструмента и настройка режимов работы. Далее происходит графическая симуляция работы для проверки корректности выполнения операций.

СПРУТКАМ

СПРУТКАМ — российская CAM-система, предоставляющая автономные функции для программирования станков с ЧПУ, разработанная компанией «СПРУТ-Технология». Предназначена для создания программ управления обработки деталей на фрезерных, токарных, режущих станках.

Среди особенностей:

расчет с траектории с учетом кинематики станка;
симуляция процесса обработки;
учет остаточного материала;
поддержка прямого импорта файлов из CAD-систем;
доступный интерфейс;
наличие обучения и учебных пособий.

T-FLEX ЧПУ

T-FLEX ЧПУ — программный комплекс, совместимый с CAD-системой T-FLEX, предназначенный для создания управляющих команд для фрезерования, точения, сверления, лазерной и электроэрозионной резки, гравировки.

Программа обладает рядом особенностей, среди которых:

настройка постпроцессоров;
параметризация;
встроенный редактор инструментов для изменения модели;
создание библиотек инструментов.

CAE-системы для инженерного анализа

CAE-системы выполняют роль виртуальной лаборатории для тестирования спроектированного устройства. Это средство для анализа и проверки инженерных гипотез в идеальных и реальных условиях, которое значительно снижает число физических прототипов и затраты на их изготовление.

Основные направления систем CAE:

прочностный анализ конструкций;
тепловой анализ;
гидрогазодинамика;
электродинамическое моделирование;
многопрофильные расчеты.

Отдельным сегментом выделяются CAE для СВЧ-устройств: антенн, СВЧ-трактов, волноводных и микрополосковых структур. Они требуют отдельных специализированных программ с мощным математическим ядром для расчета электромагнитных процессов, в то время как остальные направления зачастую совмещены в одном решении.

ГАММА

ГАММА — универсальная CAE-платформа для электромагнитного моделирования и анализа СВЧ-устройств, разработанная компанией «ГАММА Тех». Полностью покрывает основной функционал ушедшей зарубежной программы Ansys HFSS и CST Microwave studio. Предоставляет уникальный набор инструментов для моделирования активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Программа работает в четырех режимах:

метод конечных элементов (МКЭ);
метод конечных разностей (МКР);
трассировщик лучей;
схемотехнический анализ.

Отличается удобным редактором трехмерной геометрии, высокоточными расчетами, поддержкой параллельных вычислений, параметрической оптимизацией и яркой визуализацией. Поддерживает полный цикл проектирования: идея, построение геометрии, электромагнитный анализ и оптимизация параметров.

[text_with_btn btn=»Оставить заявку»]Получить консультацию[/text_with_btn]

Есть бесплатная студенческая лицензия. Платная полнофункциональная версия программы может быть адаптирована под специфические требования заказчика.

Fidesys

Fidesys — программный комплекс, разработанный компанией «Фидесис», для моделирования конструкций, а также расчета и анализа прочности, динамики, теплопередачи и геомеханики. Ориентирован на машиностроение, горное дело и строительство.

Разработчики предоставляют базовую и расширенные версии программ с возможностью подключения узкоспециализированных дополнительных модулей (например, для решения нелинейных динамических задач методом спектральных элементов или проведения высокопроизводительных расчетов).

FlowVision

FlowVision — программный комплекс от компании “ТЕСИС”, предназначенный для моделирование сложных процессов течения жидкостей и газов с сопряженными физическими явлениями (турбулентность, горение и др.).

Основан на численном решении трехмерных уравнений гидрогазодинамики. При необходимости анализа физических явлений в математическую модель включаются дополнительные уравнения. Программный комплекс имеет модульную архитектуру, что позволяет легко расширять функциональные возможности.

Активно применяется в аэрокосмическом приборостроении, автомобилестроении, химической промышленности, биомеханике и строительстве.

CADFlo

CADFlo — программное обеспечение, разработанное компанией “КАДФло” для анализа и моделирования явлений динамики жидкости и газов, теплообмена, прочности и электромагнетизма.

Легко интегрируется с CAD-системами за счет использования нативной геометрии без упрощений и конвертации. Пользователи отмечают удобство автоматического построения сетки, применимость к широкому спектру задач и возможность мультифизического анализа, который ускоряет процесс проектирования.

Подходит для работы в авиационной и атомной промышленности, беспилотной авиации, машиностроении, космической отрасли и приборостроении.

Заключение

Современный российский рынок САПР представляет собой сформировавшуюся экосистему продуктов под разные инженерные отрасли и профили. Она охватывает все ключевые классы САПР — CAD, CAM и CAE. Интеграция решений между собой формирует уникальные комплексные инструменты для создания единой рабочей среды на производстве.

Поддержка отечественных разработчиков и вклад ресурсов в развитие отечественных САПР — важный шаг на пути к устойчивости внутренней инженерной и производственной инфраструктуры.