Rozwój programów i systemów CAD/CAM następuje prężnie, co powoduje, że ich analizy sprzed choćby 5 lat mają powinny w bibliotekach leżeć na półkach oznaczonych hasłem „historia”. Rozwój technik wytwarzania sprawia, że programy i systemy CAD/CAM muszą za nim nadążać, co z drugiej strony ułatwia ich wdrożenie. Przykładem tego może być druk 3D oraz obróbka frezowaniem z wykorzystaniem robota przemysłowego.

Od kilku lat w powszechnym użytku znajdują się tzw. obróbki szybkościowe (ang. HSM lub HSC – High Speed Machining/High Speed Cutting), które wymagają dobrego opracowania programów obróbkowych. Systemy CAD/CAM wspierają możliwości techniczne maszyn i razem tworzą kompleksowe rozwiązanie, którego wdrożenie – pomimo większych kosztów – rozszerza realne zdolności konstrukcyjne i technologiczne obrabiarek.

Nowe formy licencjonowania
Zmianie podlega nie tylko warstwa możliwości systemów CAD/CAM, jak wsparcie druku 3D czy wykorzystanie chmur wirtualnych, ale również kwestie zasad udzielania licencji. W tym zakresie przykładem jest istotna modyfikacja zasad licencjonowania produktów firmy Autodesk – zniesione zostały licencje wieczyste dla nowych stanowisk samodzielnych, a wprowadzono tzw. Desktop Subscription. Programy tego producenta dostępne są w formie wynajmu (subskrypcji) na różne okresy (od kilku do kilkunastu miesięcy) z opcją przedłużania ważności licencji. Znajdujące się już w użytkowaniu stanowiskowe wersje programów z licencją wieczystą zachowują ten rodzaj licencji. Według Autodesk subskrypcja programów w swoim założeniu zapewnia niższą cenę początkową dla użytkowników oraz elastyczne możliwości w doborze narzędzi oraz sposobów płatności. Poza tym firma ta wybrała kierunek rozwoju programów i oferowanych usług, stawiając na rozwiązania w chmurze. Umożliwia to m.in. lepszą integrację programów i usług, możliwość wykorzystywania oprogramowania według potrzeb i w wybranym czasie oraz minimalizowanie problemów z transferem danych, w tym związanych ze zgodnością formatu zapisu plików.

Wykorzystanie chmury wirtualnej jako platformy integracyjnej dla oferowanych programów i usług wydaje się być z jednej strony naturalną drogą rozwoju, z drugiej – stanowi platformę ułatwiającą wprowadzanie nowych programów i narzędzi. Przykładem w tym zakresie jest przejęcie przez Autodesk firmy Delcam i pozyskanie nowoczesnych rozwiązań w zakresie CAM i CAI (ang. Computer Aided Inspection), które zostały zintegrowane z innymi produktami firmy Autodesk i jednocześnie nadal mogą funkcjonować samodzielnie.

Obróbka hybrydowa
Postęp technologiczny w technikach wytwarzania, głównie o charakterze jakościowym, powoduje, że pojawiają się nowe wymagania odnośnie systemów CAD/CAM. Przykładami są tu obrabiarki hybrydowe, druk 3D czy frezowanie z wykorzystaniem robotów przemysłowych.

Skuteczne wdrożenia tego typu technik wytwarzania wymagają rozwiązań CAM zapewniających możliwości opracowania programów obróbkowych. Hybrydowa obrabiarka DMG MORI Lasertec 65 3D umożliwia realizację dwóch rodzajów obróbki: druku 3D poprzez napawanie laserowe, a następnie 5-osiowej obróbki jako frezarskie centrum CNC. Obecnie różne programy CAM (np. NX 11 firmy SIEMENS czy PowerMill firmy Autodesk) umożliwiają opracowanie programów obróbkowych dla tej obrabiarki, wspierając zarówno obróbkę addytywną, jak i 5-osiową obróbkę skrawaniem. Bez wzajemnej konwergencji technologii i systemów CAD/CAM wdrażanie rozwiązań hybrydowych byłoby istotnie utrudnione.

Wsparcie druku 3D jako przyrostowej techniki druku, szczególnie w kontekście szybkiego prototypowania na bazie tworzyw sztucznych czy ceramiki jest w zasadzie zaimplementowane w każdym rozwiązaniu CAD/CAM. Jednak ważniejsze znaczenie dla przemysłu metalowego mają addy tywne techniki druku 3D z metali, które obecnie są silnie rozwijającą się branżą.

Oprogramowanie Power-Mill umożliwia tworzenie idealnych ścieżek narzędzia oraz ich edycję na bieżąco

Szybkie prototypowanie
W przypadku szybkiego prototypowania konieczna jest możliwość niezwłocznej akwizycji danych o kształcie przedmiotu. Technologia szybkiego prototypowania oprócz niezaprzeczalnych zalet dotychczas cechowała się wysokimi kosztami oraz czasochłonnością.

Pomiaru powierzchni przedmiotu, który ma powstać w systemie CAD/CAM, dokonuje się metodą stykową lub bezstykową. Obecnie coraz powszechniej stosowane są metody skanowania przedmiotów z zastosowaniem skanerów fotooptycznych, które zajmują mniej czasu. Z kolei pomiar z wykorzystaniem współrzędnościowej maszyny pomiarowej jest wykonywany z większą dokładnością. Jednak opracowanie modelu powierzchniowego na podstawie chmury punktów wymaga właściwej obróbki, m.in. obsługi nieciągłości. Istotną cechą tak uzyskanego modelu jest to, że można go uznać za model powierzchni rzeczywistej przedmiotu. Opracowywany od podstaw model bryłowy w CAD stanowi wręcz idealny wzorzec matematyczny przedmiotu.

Problematyka ta wymaga poszerzenia możliwości narzędzi obróbki modeli powierzchniowych, czego przykładem jest NX Simensa w wersji 11, który wprowadza modelowanie konwergentne (tzw. moduł Convergent Modeling), co wyróżnia go na tle innych systemów CAD/CAM. Moduł ten udostępnia możliwość szerokiego wykorzystania opcji konstrukcyjno-inżynierskich dedykowanych dla modelu powierzchniowego oraz przygotowanie programu dla drukarki 3D. Dotychczas systemy CAD/CAM zapewniały przede wszystkim możliwość syntezy i obróbki modeli bryłowych. Wprowadzone rozwiązania w NX 11 umożliwiają w zasadzie jednoczesną obróbkę w oparciu o dane w postaci siatki (STL) oraz modeli bryłowych.

Wymiana danych
Prace rozwojowe w przypadku obszaru CAM obejmują także zagadnienia transferu danych do obrabiarki CNC. Obecnie stosowany standard ISO 6983 nie spełnia już wymagań w zestawieniu z możliwościami technologicznymi i nowymi potrzebami. Program obróbkowy opracowywany jest w CAM na podstawie modelu bryłowego z CAD, lecz nie jest zapisywany bezpośrednio w formacie zgodnym dla układu sterowania, lecz w pliku pośrednim. Konieczne jest stosowanie tzw. postprocesorów, które tłumaczą program z CAM na kody G dla układu sterowania. Samo opracowanie postprocesora nie jest zagadnieniem wolnym od potencjalnych błędów.

W opozycji do ISO 6983 jest standard SETP-NC (rodzina norm ISO 14649) pochodny STEP (STandard for the Exchange of Product Model Data), opisanego w serii norm ISO 10303. STEP-NC stanowi zastosowanie zasad i metod STEP w syntezie programów obróbkowych dla obrabiarek CNC. Program obróbkowy opracowany w STEP-NC zawiera w sobie szczegółowe opisy, które umożliwiają rezygnację z konieczności stosowania postprocesorów. Potrzeba zastosowania danego programu na innej obrabiarce nie wymaga jego modyfikacji (więcej na ten temat w „MM Magazynie Przemysłowym” 11/2016, s. 58).

Nie można pominąć rozwiązań CAD w formie produktów on-line. Przykładem jest tu platforma On-Shape firmy Belmont Technology Inc. (USA). Dostęp do programu (w chmurze wirtualnej) realizowany jest poprzez przeglądarkę internetową, co pozwala m.in. na wykorzystywanie różnych platform sprzętowych.

Nie sposób wymienić choćby większości istniejących systemów CAD/CAM i wszystkich funkcjonalności, które oferują. Podsumowując jednak obecne kierunki rozwoju tego typu oprogramowania, trzeba przede wszystkim wskazać wspieranie nowoczesnych technik wytwarzania, wykorzystywanie chmur wirtualnych, rozszerzanie możliwości analitycznych, a także doskonalenie transferu danych między CAM a obrabiarkami CNC.