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CAD

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2025 AI CAD 軟體趨勢|7 款最佳 AI CAD 軟體評測與推薦

by 假許 2025-03-08

隨著 AI 技術的飛速發展,CAD(電腦輔助設計)軟體正迎來一場革命。AI CAD不僅提升了設計效率,還讓工程師能夠更快地進行 生成式設計(Generative Design)、自動化建模 和 智能優化。

在 2025 年,市場上有哪些 AI 驅動的 CAD 軟體 值得推薦?本文將介紹 7 款最佳 AI CAD 軟體,並比較它們的特色與適用場景。

AI 在 CAD 軟體中的應用,主要體現在以下幾個方面:

  1. 生成式設計(Generative Design):AI 依據材料、負載條件等參數,自動生成最優化的設計方案。
  2. 智能建模與自動特徵識別:AI 輔助建模,加速 CAD 操作並減少手動調整時間。
  3. AI 驅動的模擬與優化:即時分析設計的結構強度、材料使用率,提高產品可靠性。
  4. AI 輔助繪圖與錯誤修正:智慧建議設計變更,減少設計錯誤與重工。

2025 年 7 款最佳 AI CAD 軟體推薦

軟體AI 功能類型特色與優勢適用對象
PTC Creo✅ 生成式設計
✅ AI 模擬與優化
– 結合 Ansys 進行 AI 模擬
– 針對工業製造、機械設計優化
機械工程、產品開發
Autodesk Fusion 360✅ 生成式設計
✅ AI 特徵識別
– 整合 CAM、CAE 與 CAD
– 可用於 3D 列印與製造業
產品設計、製造工程
Autodesk AutoCAD✅ AI 智慧建議
✅ 自動繪圖修正
– AI 會學習使用者行為並提供快捷指令
– 適合 2D 繪圖與建築設計
建築、土木工程
SOLIDWORKS✅ AI 設計建議
✅ 拓撲優化
– AI 可提供最佳化結構
– 適合傳統機械設計
機械、產品開發
Siemens NX✅ 生成式設計
✅ AI 機器學習
– 可自動化 CAD 操作,提高設計效率
– 強大 AI 模擬能力
高階機械工程、汽車/航太設計
Onshape✅ AI 特徵識別
✅ AI 零件建議
– 雲端 AI 設計,可多人協作
– 自動推薦常用設計方案
雲端設計、團隊協作
Rhino + AI 插件✅ AI 生成式設計(需外掛)– 可透過 Finch3D 插件進行建築設計優化建築、3D 設計

1️⃣ PTC Creo(適用於機械工程、製造業)

  • AI 亮點:
    • Creo Generative Design:透過 AI 自動生成最優化的產品設計。
    • Creo Ansys Simulation:AI 驅動的即時模擬,提高設計強度與可靠性。
  • 適合對象:機械工程師、製造業專業人士。

2️⃣ Autodesk Fusion 360(適用於產品設計、3D 列印)

  • AI 亮點:
    • Generative Design:AI 自動生成多種最佳設計方案。
    • 智能 CAD 建模:可自動識別特徵,減少手動建模時間。
  • 適合對象:產品設計師、3D 列印愛好者。

3️⃣ Autodesk AutoCAD(適用於建築與 2D 繪圖)

  • AI 亮點:
    • My Insights AI 建議:學習使用者習慣,提供繪圖建議與快捷鍵。
    • 智能繪圖修正:自動修正不規則圖形,提高準確度。
  • 適合對象:建築師、土木工程師、平面設計師。

4️⃣ SOLIDWORKS(適用於機械與產品設計)

  • AI 亮點:
    • AI 設計分析與建議:根據設計歷史,自動建議最佳設計方案。
    • 拓撲優化(Topology Optimization):減少材料浪費並提升產品強度。
  • 適合對象:產品開發工程師、機械設計師。

5️⃣ Siemens NX(適用於高階製造與航太工程)

  • AI 亮點:
    • AI 驅動的生成式設計:分析並提供最符合工程需求的設計方案。
    • 機器學習輔助 CAD:透過 AI 預測使用者操作,提高建模效率。
  • 適合對象:汽車、航太、工業設備設計師。

6️⃣ Onshape(適用於雲端設計與團隊協作)

  • AI 亮點:
    • FeatureScript AI 自動建模:AI 自動識別建模特徵,提升建模速度。
    • 智能零件建議:根據過往設計,推薦適合的零件與參數設定。
  • 適合對象:需要多人協作的工程團隊。

7️⃣ Rhino(搭配 AI 插件)(適用於建築與曲面設計)

  • AI 亮點:
    • Finch3D AI 生成建築設計:根據參數自動生成建築方案。
    • Grasshopper AI 模型最佳化:優化建築形態與結構。
  • 適合對象:建築師、自由曲面建模設計師。

如何選擇最適合你的 AI CAD 軟體?

選擇 AI CAD 軟體時,建議考慮以下因素:
✅ 應用領域:機械設計、建築設計、3D 列印、製造業等。
✅ AI 功能:是否需要生成式設計、智能建模、AI 模擬等功能。
✅ 預算:一些軟體如 Onshape 為 SaaS 模式,適合中小型企業。
✅ 學習難易度:如 AutoCAD 適合入門用戶,而 Siemens NX、Creo 則適合專業人士。

結論:AI CAD 正在改變未來設計模式!

隨著 AI 技術的進步,CAD 設計變得更加智能、高效。無論是機械工程、建築設計還是 3D 列印,AI CAD 軟體將成為未來設計的核心工具。但以2025年的CAD AI技術,要落地仍然有段時間要成長。

如果你正在尋找最適合的 AI CAD 軟體,建議根據 行業需求 和 個人習慣 來選擇適合的工具,這樣才能真正提升設計效率!

💬 你有使用過 AI CAD 軟體嗎?歡迎在留言區分享你的經驗! 🚀


2025-03-08 0 comments
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proe-vs-creo
Creo

【Creo】32-Pro/E Wildfire與Creo的差異

by 假許 2022-08-06

來談談Pro/e Wildfire 5.0(以下簡稱WF)跟目前Creo Parametric(以下簡稱CREO)的差異,我問過機構資深同事,用了很久的WF版本,到目前還是堅持在使用,他的認知是WF跟CREO是不同的軟體,覺得WF比較好用。

坦白說可以說是不一樣,也可以說是一樣的東西,核心跟設計邏輯是一樣的,更多的是操作性跟方便性的不同,功能也加上了直覺建模的核心,使用上手後都會覺得設計與修改更人性化。

首先,最後一版 WF 在2009發行,而今年2022是Creo 9.0發行,13年相差9個版本。你會拿13年前的手機在用嗎? 那為什麼要用13年前的工具在做設計。(不過現在系統還能用WF真的是少數)

分享幾個差異

(1)設計邏輯(參數式設計 vs 參數+直覺式設計)

PTC在2007年末併購了直覺設計軟體CoCreate(OSD),並在三年後2010年推出了Creo系列取代了Pro/Engineer Wildfire。在Creo多了「彈性建模」(Flexible Modeling)直覺式設計的功能。

直覺設計跟參數設計差別在哪裡?

以思維來說參數是以特徵為建構模型來思考,而直覺設計則以考慮模型幾何的角度思考。軟體差異在「設計歷程」,以Creo來說是以模型樹紀錄建構歷程(Model Tree),直覺式軟體不需要紀錄建構歷程,設計變更後也不用重新計算(Regenerate)。

所以PTC併購了CoCreate,有了直覺設計的kernel,在Creo版本中陸續融入了許多直覺式設計的方法,在設計上更彈性方便,這樣參數式+直覺式的模式也是目前市面上CAD軟體的趨勢。

以下圖來說,WF要改變該圓柱體位置,必須從新除料與建立引伸,細節上還有倒圓角與倒角特徵要處理,花費不少時間。但在Creo裡面,只要把圓柱幾何選取起來使用”移動”就可以處理。

來源:PTC Creo Help

好處在於,用直覺式在參數軟體中設計,可以不用考慮設計歷程與特徵,也不用考慮父子關係,使用該功能時只要考慮模型幾何的狀態,修改後也不會影響先前的模型樹特徵。以前WF時代,大家花最多時間久是在解模型樹上的再生失敗特徵,所以現在後期設變時候,直接用直覺式的功能修改,可以省下很多時間。

(2)前瞻性(新興科技應用)

以前使用CAD軟體,大多著重在3D建模這塊,能畫出產品圖就好棒棒了。而現在CAD建模功能一直進化,指令也越來越簡單,軟體商能著重在建模的功能也有限(畢竟發展這麼多年了),於是近年在CAD軟體出現了AI(人工智慧)、AR(擴增實境)、物聯網、3D列印、內崁在CAD的分析模擬越來越準,協助工程開發出更好的產品品質與體驗,利用這些新興科技優化了製造製程,改善顧客體驗與客戶使用分析,縮短了產品開發週期,降低研發成本產生。

AI(人工智慧)

利用「生成設計」(Generative Design) ,依給定的條件如開模需求、加工製造、3D列印用產品,Creo可以將產品拓樸到最佳化設計,再提供多方案讓設計者決策

採用案例 : Volvo

來源:PTC Creo Help

AR(擴增實境)

自Creo4.0推出的擴增實境 (AR),可以將設計的模型發佈出去,體驗到企業設計共用服務,無疑讓沒有CAD經驗者也能有很好的體驗進行溝通

來源:PTC 官網

採用案例 : HITACHI

物聯網

透過智慧連網設計,可以收集來自測試機台或現場的實際產品資料,然後傳回 CAD 設計中。可以運用實際產品使用資料,因此產品設計也越來越智慧。

採用案例: Whirlpool

Additive Manufacturing (3D Printing)

3d列印發展也多年,對應產生晶格軟體也種類繁多,而近年趨勢能將產品分析後的強度需求,產生在晶格生成的結果,例如自動加強需要局部加強的區域加密晶格排佈。

內崁在CAD的分析模擬

CAD軟體裡的一直都有模擬分析功能,只是一直不被重視,礙於準確度與操作性被質疑,所以通常有產品模擬需求的企業比較倾向專業的CAE分析軟體,同時也是需要專業的分析工程師,而近年軟體公司也在尋求突破,邁向策略合作,將專業的CAE分析軟體整合在CAD之中,PTC與 Ansys 的合作便是。

案例: PTC and Ansys

結語

這些新技術在市面上的任何CAD軟體,應該都有相似工具可以使用,軟體的進步逐漸朝向多工的模式,整合也越來越緊密,可以感受到不再侷限在建模這件事,侷限的僅有設計者本身思維,觀察到國外設計者,許多都能善用這些模擬分析、擴增實境等工具去優化產品。

軟體只是工具,如何善用工具就是本事


2022-08-06 0 comments
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cad-manufacturing-trends
CreoTrend

【CAD】2022 製造業CAD趨勢

by 假許 2022-04-05

經歷了COVID的大流行的第二年,製造業設計者對於CAD相關技術領域的重視變化,可以觀察到設計行為的改變,企業認為那些技術領域對於企業的商業有利。當然會因為行業不同、企業層級不同、部門不同、關注的領域也會有些不一樣,但仍可以看出些端倪。

2022年19個CAD趨勢領域:

CAD Trends 2022 in MANUFACTURING
參考來源:Business Advantage-2022 CAD Trends in Manufacturing
  1. Digital Twins 數位雙生
  2. Model Based Definition (MBD) 基於模型的定義
  3. Systems Level Management (SLM)
  4. Artificial Intelligence 人工智慧
  5. Simulation/CAE 模擬/電腦輔助分析
  6. 3D Printing 3D列印
  7. PDM 產品資料管理
  8. CAM 電腦輔助製造
  9. PLM 產品生命週期管理
  10. Machine Learning 機器學習
  11. Augmented Reality 擴增實境
  12. Virtual Reality 虛擬實境
  13. Cloud Based CAD 基於雲的 CAD
  14. Generative Design 衍生式設計
  15. Design Automation 設計自動化
  16. Mobile access to CAD 移動訪問 CAD
  17. Collaborative Design 協同設計
  18. 2D Drafting 2D繪圖
  19. 3D Modelling 3D建模

2019(深藍色) v.s 2022(淺藍色) 技術領域對於企業的重要性

參考來源:Business Advantage-2022 CAD Trends in Manufacturing

有趣的2019至2022經歷COVID流行,相較於2019(深藍色)的調查,對企業的重要性趨勢前十名排名,Digital Twins、MBD、SLM、Design Automation是新進的排名的趨勢,而明顯增長的如 Cloud Based CAD (基於雲的CAD)、AI、Machine Learning其中AR/VR也增長不少。雖然企業認為重要性,但實際上還是要關注企業是否有採用該領域技術,所以再參考下圖四象限。

參考來源:Business Advantage-2022 CAD Trends in Manufacturing

LEADING

分別以「Importance(重用性)」、「Usage(採用性)」劃分。3D Modelling仍然是一切的基礎,重要性不可言喻,2D Drafting為次要,這與MBD趨勢也有關聯,許多企業界由PLM、PDM串起整個企業的數位模型資訊,將製造、製程訊息等透過系統直接傳遞模型數位數據,減少2D圖面產生。

Cloud Based CAD在兩年前仍在成長階段,今年調查可發現採用率已上升到LEADING地位,這跟許多軟體大廠近年推出的許多基於雲的CAD也有關聯(如Autodesk Fusion 360 、 PTC Onshape),相較傳統本機端的CAD,成本的降低與協同性的提高,對於疫情的遠距工作皆有幫助。

EMERGING

採用率高但重要性低的3D Printing ,對於製造業並非是必要的選項,雖然2020年定義為Additive2.0的元年,代表陸續3D Printing走向量產列印,高昂的列印機造價仍無法替代現行的製造行為,台灣區多數企業仍採用在打樣階段的樣品製作。

UPCOMING

值得關注的這塊重要性高,採用率低的趨勢,代表企業重視想發展的領域,可以發現從Digital Twins、Collaborative Design到PLM、PDM、MBD都是息息相關的,企業在採用時也是分階段應用。Design Automation、Simulation/CAE都協助設計的效率提升與提升產品品質。

未來1年與3-5年的增長率

參考來源:Business Advantage-2022 CAD Trends in Manufacturing

Augmented Reality (AR):
未來1年亞太地區採用趨勢降低,美國地區則增長,目前應用仍著重在消費性產品。而未來3-5年的採用仍屬大型企業為主。採納原因前五項依序為:
57%-創造更好更快的設計
ˋˋ48%-更好的溝通協作
47%-專案的即時性可視化
43%-提高安全性

Virtual Reality (VR):
目前歐洲、中東、非洲使用率最低,未來1年也逐漸降低,美洲則提升,未來 3~5 年VR的計劃使用量則在工業機械領域顯著增加。採納主要原因為:
72%-更好/更快的設計創建
54%-向客戶傳達設計意圖
46%-幫助教育/培訓
43%-幫助營銷/銷售

Digital Twins :
亞太地區和小公司對Digital Twins的認知最低,美洲則為最高,重要性最高為交通運輸領域中應用。用戶/計劃使用Digital Twins來加快流程,使用數位雙生的最主要好處是生產力的提高,採納的使用計劃:
73%-加快流程
59%-預測性維護
59%-確保准確性
56%-自動故障警報
45%-需求預測
33%-自動化品質控制
優點則有提高生產力、加快流程、改進的需求預測和、調度、故障預防、確保准確性、自動品質控制、降低維護成本、裁員。

本篇參考Business Advantage的報告,更多內容有興趣的可以到官網下載。

2022-04-05 0 comments
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creo-scale-mode
Creo

【Creo】25-如何整體縮放模型尺寸

by 假許 2022-04-02

在外觀設計過程中,有時因為內部結構需要,要將零件做整體比例調整,放大或縮小。而在Creo裡面提供的工具有 「設定模型比例 (Scale Model)」,具體上是針對零件與模型樹上的特徵做比例縮放。

零件

單一零件處理比較單純,直接點選「設定模型比例(Scale Model)」,建議可以將比例絕對精度勾選。如果零件或工程圖上已經有標註,也不需要重新標註,會直接更新縮放後的尺寸。

模型(Model) > 操作(Operations) > 設定模型比例(Scale Model)

Scale Model-1
零件設定模型縮放

組件

只是如果碰到了組立件,需要將組立件下的每個零件也做縮小放大調整,這時「設定模型比例 」會發覺沒有任何反應,這是正常的,因為在組立件的狀態是針對組立件階層的特徵在做比例縮放,如下圖:

引伸1(組件特徵:) 係數放大2倍後,由4變為8
而量測的實體零件尺寸(曲線長度4.5)則未改變

整體組件縮放

但如果是想將整組零件都調整尺寸縮放,筆者衍伸另一種方式處理,只是參數就無法保留著
轉成中繼格式iges為單一零件,縮放後再轉成STEP用組件開回

檔案 > 另存新檔 > 儲存副本 > IGES(*igs)

再將開啟的IGES以零件模式開啟

開啟後為零件模式,就可以使用「設定模型比例(Scale Model)」設定,這裡設置2倍

設定完,再存回STP格式

開啟後就是放大後的尺寸了

雖然這方式是把組件當成零件方式去縮放,但風險還是蠻高的,轉了兩次的中繼格式,有可能模型就會產生破面,那就要評估哪個花費時間比較多。如果是有原始設計檔案,還是會建議保留特徵參數,以後維護模型還是比較方便。


如果有更好的建議或方法,也歡迎加入Creo社群交流(加入請輸入creo)

2022-04-02 0 comments
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purchase-parts
Creo

【Creo】23-加入這個config管理市購件

by 假許 2022-02-22

設計產品時候,常常免不了有外購件或電子料,設計時需要組裝在組立件,圖面也可能要秀出來,但在出BOM的時候又不需要,或是只需要以一個料號或品名替代,以前可能需要在Creo drawing的表格慢慢挑,現在加入下面這個config選項(預設是沒開的),就可以方便管理這些零件。

enable_insep_asm_operations yes

以下圖模型為例:
ASM9527.asm (子組件)為市購件,所以出BOM時候,只需要ASM9527.asm這一階,而子組件裡的零件不需要秀在BOM裡面

加入enable_insep_asm_operations組態後,就有「不可分隔組件」(Inseparable Assemblies) 選單出現,選取「使之不可分隔」(Make Inseparable),進一步將零件使用「內嵌」or「不內嵌」

點選「進階」,零件內嵌在組件中時,會將模型複製到組件檔案。如果不再需要原始模型,可以將其從工作階段中拭除,並從資料庫中移除。

生成之後,可以發現內嵌零件後面帶有父組件名稱,而工程圖BOM表內嵌零件就沒計算進去。示圖仍有這些零件的幾何。


轉成內嵌零件後,我們可以將零件拭除,資料夾中的零件也可刪除。

之後想還原成零件狀態也可以利用「萃取」(Extract)方式。

如果不想一個一個零件點「萃取」(Extract)的話,在一開始的ASM9527.asm這父階點選「使之可分隔」(Make Separable),就可以用介面去挑選

不過這功能僅在Creo 8.0之後的版本才能使用這個設定。



2022-02-22 0 comments
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creo-sunflower-pattern
Creo

【Creo】22-SunFlower Pattern

by 假許 2022-02-08

過年間上網偶然看到有國外網友將向日葵 Pattern搭配 Excel VBA實現在 SolidWorks上,基於追求數學的美跟好奇心使然,我也嘗試在Creo中實現,最後利用了MathCAD Prime + Creo做出來,稍做分享。

SunflowerModel wiki

首先思路很重要,思考如何解決這問題:

找出 SunFlower Patter 的規律、規則
包含幾何規則、數學模型、數學公式、或是用code實現

決定採用的工具
能簡單就不要複雜,試過了草繪方式或是陣列增量方式,但都無法滿足

優化設計思路
將模型設計出來想辦法再優化,先求有再求好

最終設計思路→ 數學產生點資料 > 導入Creo > 點陣列生成

STEP1-數學產生點資料

為了控制Pattern的點資料與Creo模型連動,用MathCAD Prim將SunFlowerModel的點資料連動Creo參數
,我們需要種子的數量(n)到原點的距離(Δθ)來生成每個種子的座標(x,y),種子的數量會影響圖案。

MATHCAD
  • 「qty」=500 控制種子的數量
  • 「n 」每顆種子排序 0 到 500 (qty)
  • 「Δθ 」每一顆種子的增量
  • 將極坐標轉換為笛卡爾坐標
  • 「M 」矩陣每一點的增量座標位置
  • 可以插入一個「3D 繪圖」將點打出來參考

STEP2-導入Creo Parametric

  • 新建一個空白零件
  • 切換到分析頁籤 > 「Prime 分析」就是連結 Mathcad Prime
  • 載入剛剛 Mathcad Prime 建立的檔案
  • 新增一個Creo參數qty
  • 在「Creo Parametric 到 Prime」點選qty
  • 在「Prime 到 Creo Parametric 」類型切換到”Prime變數”
  • 點選輸出的變數out

STEP3-點陣列生成

連結Mathcad Prime後,會形成後台的運作模式,不需要一值開著Mathcad Prime軟體,只要透過Creo參數QTY 控制陣列數量就可以,執行再生後,系統會自行開啟Mathcad Prime運算新的數學資料,計算後結果會output到Creo裡,藉此保持連動。

進行陣列,類型切換至「點陣列」,設定選擇「來自基準點」選取剛產生的點資料分析

像這類型的大量陣列,建議將「選項」中的再生選項切換到「相同」,陣列運算速度會快好幾倍。預設是「一般」,最慢但也最容易陣列成功。


2022-02-08 0 comments
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creo-ar
Creo

【Creo】21-如何用Creo建立AR Design

by 假許 2022-01-27

都已經2022年了,Augmented Reality(AR)這個名詞應該不陌生,AR(Augmented Reality)擴增實境,是高度視覺化的互動方式,也是興新科技的技術,普遍對於擴增實境)認識是從Pokemon GO寶可夢開始接觸。

作為CAD設計者,應該學會善用這個新工具,可應用在產品設計上,讓設計者不用等實體樣品做出來就可以進行檢討,大幅降低成本和風險,也可以加快設計溝通,還能增加與客戶的互動與體驗。

不管是AR/VR/MR,數位模型都是基礎,我們直接來看如何利用3D CAD軟體 Creo Parametric 建立AR與檢視,利用Creo建立的好處是,帳號可以免費申請,另外Creo可以讀取其他3D CAD的原始檔案,例如SolidWorks(*.sldprt,*.sldasm)、Rhiino(*.3dm)、NX(*.prt)、CATIA、Inventor…等,直接無痛轉為AR模型,只需要先準備PTC帳號(可免費申請)、行動裝置(手機或平板皆可)、軟體Creo Parametric 4.0以上版本這三樣。

STEP1-申請PTC帳號

  • 進入https://www.ptc.com/tw/support
  • 點選「建立新的帳戶」
  • 選擇「基礎級(Basic)」(免費)填寫註冊資料
  • *為必填項目,內容可以隨意填,但電子郵件要認真填
  • 填寫完,按「建立帳戶」
  • 至填寫的電子郵件收信,啟動帳戶
  • 確認已啟動

STEP2-置放模型與發佈

  • 開啟所需的模型或組件
  • 切到「工具」頁籤找到擴增實境群組
  • 點選「空間目標」,用於定位模型的平面,作為檢視模型的置放面
  • 調整比例與大小
  • 點選「發佈模型」
  • 會跳出對話框輸入STEP1所申請的PTC帳號與密碼
  • 選取目標(剛所置放的空間目標)
  • 點選「確定」
  • 複製Experience URL或URL Code

STEP3-使用行動裝置檢視

  • 打開裝置的應用程式商店(Apple App Store、Google Play Store、Microsoft Store)
  • 搜尋下載 「Vuforia View」
  • 使用Vuforia View開啟 STEP2所產生的URL或掃描Code
  • 選擇要置放的平面
  • 檢視可以縮放、旋轉

2022-01-27 0 comments
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clearance-creepage
Creo

【Creo】10-clearance&creepage 電氣間隙和爬電距離

by 假許 2021-07-27

電氣間隙和爬電距離很多工程師是依照直覺與經驗來設計,有些則透過資料表手動計算,也是相當麻煩甚至資料不完整常常出錯,再接者透過後期的打樣品檢測,一來一往的浪費了很多時間成本,也不夠精準。在Creo裡面有電氣間隙和爬電距離分析功能(Clearance and Creepage Analysis,以下簡稱CCX),其目的就是提高產品的電氣安全性,可以在設計流程早期識別出並解決設計上的缺陷,從而避免產品發生故障,也可加快設計流程與準確性符合安規。

什麼是電氣間隙和爬電距離?

  • 電氣間隙(Clearance)-是指通過空氣測量得到的兩導體之間的最短距離。
  • 爬電距離(Creepage)-是指沿著絕緣體表面的兩導體之間的最短路徑。

一般來說,爬電距離要求的數值比電氣間隙要求的數值要大,佈線時須同時滿足這兩者的要求,所以考慮表面的爬電距離時候,也要考慮到空間的電氣間隙,開槽只能增加爬電距離但不能改善空間的電氣間隙,另外爬電距離要求也取決於材料的CTI,也就是絕緣材料的電擊穿(電痕破壞)性能的指數,這指數在Creo也會使用到,CTI指数值越高,爬電距離越短。

相對漏電起痕指數(Comparative Tracking Index,縮寫為 CTI)
漏電起痕發生在絕緣材料表面,由於介質損耗的存在,固體電介質在電場中會逐漸發熱升溫,溫度的升高又會導致固體電介質電阻的下降,使電流進一步增大,損耗發熱也隨之增大。在電介質不斷發熱升溫的同時,存在一個通過電極及其他介質向外不斷散熱的過程。如果同一時間內發熱超過散熱,則介質溫度會不斷上升,以致引起電介質分解碳化,而碳化的材料導電性比原先的絕緣材料更好,放電電流進一步增大,產生更多熱量使碳化部分擴大,最終延伸至電極導致短路。(參考來源wiki)

如何使用Creo進行電氣間隙和爬電距離分析
在組立件模式下,從分析頁籤可以找到「間隙和絕緣面漏電分析」 CCX 功能,在點擊CCX之前可以先將不需要分析的零件隱藏,進入之後CCX就只會載入組件的可見零件來進行分析(在啟動 CCX 並開始分析之後,隱藏與取消隱藏元件並不會影響分析。)

分析流程:

  1. 指派中繼資料
  2. 定義電網
  3. 設定分析參數
  4. 審核分析結果
  5. 儲存分析結果

1.指派中繼資料

a.定義零件的CTI值

  • 導體的 CTI 值為 0。
  • 絕緣元件的 CTI 值>0。(CTI 值越大,絕緣效果越好。)
  • 未定義的零件CTI值預設為(-1)

CTI 值會自動指派給零件的所有曲面,如果零件有異質材料,則可針對該曲面個別定義CTI值。(CTI值從IEC標準規範中有紀載測試方法與分組)

b.定義零件類型

定義零件類型可以使分析更加準確,除了預設有四種類型鉚釘、螺絲、彈簧、凸的,零件的幾何形狀會影響絕緣面漏電和間隙路徑的控制,所以若準確定義可以幫助分析結果。

• 「鉚釘」(Rivet)
鉚釘鉚接的元件會被視為膠接元件。若將零件類型設為「鉚釘」(Rivet),系統會自動執行膠接任務。

• 「螺絲」(Screw) /「彈簧」(Spring)
螺絲與彈簧是旋轉體,在 CAD 組裝中的位置與真實製造組裝上不一定一樣,指定後才能簡化模型獲得具一致性的結果。

• 「凸的」(Convex)
針對夾具之類等具有彈性的傳導零件使用Convex,就彈性元素在實際組件中的最終方位而言,此類零件具有很大的自由度,Convex一次可表示彈性元素的多個方位,讓分析更加準確。

c.定義膠接元件對
若有在絕緣零件有相接合的絕緣材質零件則需要定義膠接元件,否則計算時會穿透接觸面的路徑。

d.定義排除元件
不影響計算的零件則可以加入排除元件,若不想手動挑選排除零件,可以在啟動CCX之前將零件隱藏。

2.定義電網

電網定義區分三種無電位/電位/接地,目的將導電零件進行電位分類並給予電壓值,可以將辨識出來的電網重新命名方便查看。

比較零散的零件則可以透過「自動合併距離」將間隙內的導電零件進行電網合併,經合併的電網零件將顯示為藍字,再將電網分類屬於電位或接地、無電位。

設置的過程可以將數值先儲存,否則關閉後數值與設置都必須從新設置,點選左上角「選單」> 「另存工作階段」,將存成 *.ccxs 格式,將來重新開啟模型要載入數值,則可以透過選單的 「載入工作階段」來讀取。

3.設定分析參數

這部份針對電網設置規範的標準,要求的「間隙距離」與 「 漏電距離 」 ,分析的結果會依據這邊設置的尺寸判斷合格與否,而違規公差可設置要求的公差範圍內,設置完成後需選取一電網當來源,其餘為目標電網,若要求距離都一致,可先設置一個目標電網,再點右鍵選「設定所有來源的值 」就會複製數值上去。

凹槽寬度代表距離分析的過程,若遇到絕緣材質的轉角尺寸

設置完成點選 「全部計算」,計算的速度跟零件多寡相關。

4.查看/儲存分析結果

分析完成後,點選「結果」頁籤,可以看到從來源電網至目標電網的違規狀態,點選其一電網,則會帶出分析後的距離路徑,左邊的圖示將三個狀態與 「 分析 」 頁籤設定的參數比較後,顯示綠色為合格、紅色為不合格、黃色則代表分析後落在違規公差區間內。

若零件被遮蔽或不易查看,可勾選畫面中的 「僅顯示涉及項」,就會只顯示該電網路徑的相關零件

分析後可將結果儲存下來, 點選左上角「選單」> 「另存工作階段」,將存成 *.ccxs 格式 。

備註:

模型在分析前一定要先整理過,例如不能有干涉,會影響判斷,如果是彈性的零件(如鈑金、彈簧),可以透過模型屬性中的「彈性設置」,設置可變項目(例如受力後的鈑金狀態),使之裝配中成為組裝狀態的模式,就可避免干涉。


最後提供此模型範例參考:

CCX_Tutorial_model下載


2021-07-27 0 comments
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3d-modeling-cad
CreoTrend

【CAD】淺談三維建模 (3D Modeling/CAD) 3D模型涵蓋產業及常用軟體

by 假許 2021-04-25

電腦建模基本上可分為2D與3D,通常會直接簡稱CAD (Computer aided design/manufacturing, 電腦輔助設計/製造)。在智慧工廠與虛擬實境的浪潮下,程式語言是軟體設計的必備能力,而3D建模可以說是硬體設計的基本能力,數位化/智慧化如果沒有3D數位模型做為基礎,要如何發展AR、VR、IIOT,在整個工業製造,CAD更是設計源頭,還可衍伸應用於CAE/CAM/CAID,以下先對3D CAD做點介紹。

3D模型以建模方式可分為四種:

  • 多邊形建模(Polygon Modeling )
  • 參數建模(Parametric Modeling)
  • 曲面建模(NURBS Modeling)
  • 逆向建模(Reverse Modeling)
3D Modeling type

3D模型涵蓋產業及常用軟體

3D Modeling以應用產業可區分為三大類:

  • 工業設計
    • CATIA
    • NX(UG)
    • Creo(Pro/E)
    • Solidworks
    • Inventor
    • Alias
    • Rhino
  • 傳媒娛樂
    • 3Ds MAX
    • Maya
    • Cinema 4D
    • Houdini
    • Blender
  • 建築設計
    • SketchUP
    • 3Ds MAX
    • Revit
    • Rhino

工業設計考慮到量產,需要較精準的方式建模,所以會以參數式與直覺式建模為主。ˋ傳媒娛樂是不需要生產出現實產品(周邊商品算工業設計),注重視覺、虛擬為需求,所以在處理模型上,以多邊形建模是最有效率的方式。建築過去以多邊形建模為主,但近年來逐漸有設計師喜歡以參數式的建模邏輯設計模型。整體來說,近年來3D軟體的進步與需求提高,設計上都需要多種軟體來完成。而許多軟體公司以併購或合作的方式,把建模核心做整合,在一套軟體上也逐漸包含多種類型的建模方式。每個軟體都有專精的領域及特色,依照產業選擇即可。


3D軟體與公司

大型CAD軟體公司為了擴展領域的解決方案廣度與多樣性,不斷的併購其他軟體商,成為品牌旗下軟體或是被整併原有軟體之中,可以發現單一軟體中,也包含了曲面建模(NURBS Modeling)的功能,或是直覺建模,甚至可以在CAD軟體中做到AR/VR。而以製造業領域企業用戶為例,一般相似產業的研發人員使用的3D設計軟體偏好同一品牌軟體廠,考慮客戶與供應商之間的檔案交流便利性、設計人員慣用熟悉的軟體工具或是研發資料的可維護性,不太容易替換其他家品牌軟體,製造業領域主流的CAD軟體公司與旗下產品如歐特克(Autodesk)、西門子(Siemens)、達梭系統(Dassault Systemes S.A.)、參數科技(PTC)

3D Modeling 公司
  • 歐特克(Autodesk, Inc.)

美國,1982年所建立,AutoCAD同年上市,為最知名2D軟體。歐特克涵蓋領域建築、基礎建設、工業設計、傳媒暨娛樂。產品可以說是最多樣,包含Inventor、Alias、3Ds MAX、Maya、Revit 皆屬於Autodesk公司,而從2016年開始全面產品轉為訂閱模式,屬於製造業中第一個轉租的軟體商。

Inventor,1999年Autodesk所推出產品,在整合AutoCAD,2D圖面上可以說是Inventor其中之一優勢,但進入3D市場較晚,知名度與穩定性都低對於競爭對手(Pro/e、SolidWorks)。所以藉由併購各公司及合作來強化軟體核心,有豐富的機械零件library與動畫,在大型組合件上表現出色,多為機械設備業使用,主要對手為SolidWorks。

  • 西門子(siemens)

德國,西門子的業務領域與產品是非常廣泛,是2016年評選的全球500大企業中排行第71名。在電機和電子領域是全球業界先驅,並在能源、醫療、工業及基礎建設等領域活躍。2007年收購UGS公司,為西門子自動化與驅動集團下西門子PLM軟體(Siemens PLM Software)。

Solid Edge,Solid Edge的V1的發布於1995年,1997年鈑金環境推出V3.5版本。Solid Edge同步建模技術於2008年推出。Solid Edge多數用於板金設計上,直接建模不需考慮設計歷程,3D建模手法跟2D設計概念較接近,也是多數從2D設計者轉至3D比較能接受之原因。

NX(以前名為UG)起源於美國麥道(MD)公司的產品,1991年併入美國通用汽車公司EDS分部。是第一個CAM產品。最後在2007年被西門子收購,而改名NX,多數用於航太、汽車、通用機械以及模具等的設計,定位於高階軟體。

  • 達梭系統(Dassault Systemes)

法國,達梭集團業務主要在航空製造、國防、工業系統上。達梭系統成立於1981年,原為輔助飛機建造而研發的電腦輔助設計軟體,為了持續研發軟體而成立了達梭系統,並將其軟體命名為CATIA。為搶攻低端市場軟體,達梭系統也在1997年收購SolidWorks,並成為旗下子公司。

CATIA,由法國達梭系統公司開發的軟體,原為達梭集團為輔助製造飛機而研發的軟體,早期是在Uni系統上使用,主要為航空產業輔助製造,後來也切入汽車產業使用,軟體費用相當昂貴,定位於高階軟體。

SolidWorks,公司所開發成立於美國1993年,現為達梭系統(Dassault Systemes)旗下子公司,為全球市佔率最高之3D軟體,多為產品設計師和機械工程師使用的軟體,因為操作容易、軟體價格便宜,為學生與機械設備業中多數人使用,但在設計多組件,曲面上表現則未具優勢。主要競爭對手為Inventor、Creo Parametric。

  • 參數科技(PTC)

美國,創立於1985年,與Autodesk一樣為專注於電腦軟體及服務公司,為全球第一個發表3D實體參數建模軟體,在近年收購物聯網、擴增實境公司,往工業互聯網與擴增實境整合發展。

Creo Parametric,舊稱Pro/ENGINEER,1987由美國參數科技推出,為第一個參數式實體建模軟體。因整合了CoCreate直覺建模的特性於軟體中,於2011年改名為Creo Parametric,強調直覺與參數建模的整合。為電子產業最大宗使用軟體,台灣系統廠大多使用Creo(pro/e),競爭對手為SolidWorks,因為曲面能力較好定位於中高階軟體。因價格比NX低,也有一部分模具產業使用Creo設計及加工。

Creo Elements/Direct,舊稱CoCreate,於2007被PTC收購,並改名為Creo Elements/Direct,為直覺建模軟體,沒有建模歷程,對於簡單零件建模速度優異,競爭對手為Solid Edge,在機械鈑金產業中,也有許多人使用,繪圖概念比較接近2D工具,為多數2D使用者轉3D者選擇。

Onshape由CAD先驅和技術傳奇人物於2012年成立,其中包括發明家、SolidWorks的前高階主管Jon Hirschtick、John McEleney和Dave Corcoran。Onshape已從領先的創投公司募得了逾1.5億美元的資金,在全球擁有5,000多家訂戶。該公司的軟體產品以SaaS模式提供,可從任何連網的位置或設備進行存取,無需昂貴的硬體和管理人員進行維護。

那要學哪一套軟體使用?

依照產業來選擇軟體,或上104查詢工作需求,通常都會寫出要求的軟體技能。如果還不知道要做什麼產業,其實選擇Creo來學習,可以培養不錯的建模邏輯,而且學會Creo再去學Solidworks或Inventor,會上手很快。

  • 航太與交通運輸:CATIA、NX(UG)
  • 機械設備業:Solidworks、Inventor、Solid Edge、Creo(Pro/E)、NX(UG)
  • 電子業、消費型產品:Creo(Pro/E)、Solidworks、Solid Edge
  • 模具與加工業:NX(UG)、Creo(Pro/E)

說這麼多,基本上老闆買什麼,你就得用什麼,因為每個軟體都是數十萬到百萬。如果你專業夠到位,就有本事要求老闆買給你用。軟體是工具,是幫助設計師將想法實現,不要被工具駕馭了,CAD不是只當繪圖工具,而是設計工具,還須考慮到產品開發的每個階段,電子、模具、分析、模擬、組裝、BOM…等,就能避免很多生產後才出現的問題,所以老話一句

『工欲善其事,必先利其器。』


最後提供大家幾個3D 模型下載網址,有的是全免費,有的是部分免費。

3D 模型下載資源

  • GrabCAD
  • TurboSquid
  • Thingiverse
  • My Mini Factory
  • SketchUP 3D Warehouse
  • Clara.io
  • Free3D
  • Sketchfab
  • cgtrader

2021-04-25 0 comments
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