पॉलीटेक्निक 4th सेमेस्टर (ME 40052) | मैकेनिकल इंजीनियरिंग
यूनिट 2: कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD)
1. परिचय (Introduction)
कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) एक सॉफ़्टवेयर-आधारित डिज़ाइन प्रणाली है, जिसका उपयोग इंजीनियरिंग, वास्तुकला, उत्पाद डिज़ाइन, और निर्माण में किया जाता है। यह प्रणाली इंजीनियरों को 2D और 3D मॉडल बनाने, विश्लेषण करने और अनुकूलित करने की सुविधा देती है।
CAD की परिभाषा:
"CAD एक कंप्यूटर तकनीक है, जो डिज़ाइनिंग और ड्राफ्टिंग की प्रक्रिया को तेज़ और सटीक बनाती है।"
CAD के उपयोग:
✔ मैकेनिकल इंजीनियरिंग: मशीन पार्ट्स और मैकेनिज़्म डिज़ाइन करने के लिए।
✔ सिविल इंजीनियरिंग: इमारतों, पुलों और संरचनाओं की योजना बनाने के लिए।
✔ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग: सर्किट डिज़ाइन और इलेक्ट्रिकल लेआउट के लिए।
✔ मेडिकल फील्ड: कृत्रिम अंग और बायोमेडिकल उपकरणों के डिज़ाइन के लिए।
2. CAD के हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर (CAD Hardware & Software)
2.1 CAD हार्डवेयर (Hardware Required for CAD)
CAD सॉफ़्टवेयर को सुचारू रूप से चलाने के लिए कुछ आवश्यक हार्डवेयर घटक होते हैं:
| हार्डवेयर घटक | कार्य |
|---|---|
| वर्कस्टेशन (Workstation) | उच्च-गति वाला कंप्यूटर, जो CAD सॉफ़्टवेयर को आसानी से चला सके। |
| GPU (Graphics Processing Unit) | 3D मॉडलिंग और रेंडरिंग के लिए उच्च-क्षमता वाला ग्राफिक्स कार्ड। |
| RAM (Memory) | CAD सॉफ़्टवेयर के डेटा प्रोसेसिंग के लिए कम से कम 16GB रैम। |
| इनपुट डिवाइसेस | माउस, कीबोर्ड, ग्राफिक्स टैबलेट, 3D स्कैनर। |
| आउटपुट डिवाइसेस | मॉनिटर (4K डिस्प्ले), प्लॉटर, लेजर प्रिंटर। |
2.2 CAD सॉफ़्टवेयर (CAD Software)
CAD सॉफ़्टवेयर विभिन्न डिज़ाइनिंग कार्यों के लिए उपयोग किया जाता है।
लोकप्रिय CAD सॉफ़्टवेयर:
| CAD सॉफ़्टवेयर | उपयोग |
|---|---|
| AutoCAD | 2D और 3D डिज़ाइनिंग और ड्राफ्टिंग के लिए। |
| SolidWorks | मैकेनिकल इंजीनियरिंग और उत्पाद डिज़ाइन के लिए। |
| CATIA | ऑटोमोबाइल और एयरोस्पेस डिज़ाइन के लिए। |
| Fusion 360 | क्लाउड-आधारित 3D मॉडलिंग के लिए। |
3. उत्पाद मॉडलिंग (Product Modelling in CAD)
उत्पाद मॉडलिंग का अर्थ है CAD सॉफ़्टवेयर में डिज़ाइन किए गए उत्पाद का डिजिटल रूप तैयार करना।
3.1 उत्पाद मॉडलिंग के प्रकार:
✔ वायरफ्रेम मॉडल (Wireframe Model):
-
केवल रूपरेखा दिखाता है।
-
कोई भौतिक विशेषताएँ नहीं होतीं।
✔ सरफेस मॉडल (Surface Model): -
वस्तु की बाहरी सतह को प्रदर्शित करता है।
✔ सॉलिड मॉडल (Solid Model): -
उत्पाद का पूरा 3D वर्चुअल रूप दिखाता है।
✔ पैरामीट्रिक मॉडल (Parametric Model): -
डिज़ाइन को मापदंडों के अनुसार बदला जा सकता है।
उदाहरण:
एक मोबाइल फोन डिज़ाइन पहले वायरफ्रेम मॉडल में बनाया जाता है, फिर इसे सॉलिड मॉडल में बदला जाता है, और अंत में इसे स्ट्रेस और ड्यूरेबिलिटी टेस्ट के लिए जांचा जाता है।
4. स्वचालित ड्राफ्टिंग (Automatic Drafting in CAD)
ड्राफ्टिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें उत्पादों के तकनीकी चित्र बनाए जाते हैं। पहले यह कार्य मैन्युअल रूप से किया जाता था, लेकिन अब यह स्वचालित (Automatic Drafting) हो गया है।
✔ विशेषताएँ:
-
स्वचालित माप (Automatic Dimensioning)
-
मानकीकरण (Standardization) - ड्रॉइंग के लिए टेम्पलेट्स
-
लेयरिंग (Layering) - अलग-अलग भागों को अलग-अलग लेयर में रखना
5. इंजीनियरिंग विश्लेषण (Engineering Analysis in CAD)
CAD सॉफ़्टवेयर डिज़ाइनिंग के अलावा इंजीनियरिंग विश्लेषण करने के लिए भी उपयोग किया जाता है।
✔ संरचनात्मक विश्लेषण (Structural Analysis): किसी डिज़ाइन की मजबूती और स्थायित्व की जाँच।
✔ थर्मल विश्लेषण (Thermal Analysis): गर्मी और तापमान के प्रभाव का परीक्षण।
✔ गति विश्लेषण (Motion Analysis): किसी मशीन के चलने की गति और उसके प्रभावों का परीक्षण।
उदाहरण:
एक कार चेसिस डिज़ाइन को सड़क के झटकों और लोड टेस्टिंग के लिए जाँचा जाता है।
6. फाइनाइट एलिमेंट मेथड (FEM in CAD)
फाइनाइट एलिमेंट मेथड (FEM) डिज़ाइन की जाँच करने की एक गणितीय तकनीक है, जिसमें संपूर्ण डिज़ाइन को छोटे-छोटे एलीमेंट्स में विभाजित करके परीक्षण किया जाता है।
✔ FEM प्रक्रिया:
-
मॉडलिंग (Modeling)
-
मेशिंग (Meshing) - डिज़ाइन को छोटे भागों में तोड़ना
-
सिमुलेशन (Simulation) - विभिन्न परिस्थितियों में परीक्षण
-
विश्लेषण (Analysis) - परिणामों की समीक्षा करना
उदाहरण:
एक ब्रिज डिज़ाइन को भूकंप और उच्च भार क्षमता परीक्षण के लिए FEM द्वारा विश्लेषण किया जाता है।
7. डिज़ाइन समीक्षा और मूल्यांकन (Design Review and Evaluation in CAD)
✔ त्रुटियों की पहचान (Error Detection)
✔ डिज़ाइन का अनुकूलन (Design Optimization)
✔ उद्योग मानकों का अनुपालन (Industry Standards Compliance)
✔ लागत और सामग्रियों का मूल्यांकन (Material & Cost Analysis)
उदाहरण:
एक एयरक्राफ्ट विंग डिज़ाइन को उत्पादन से पहले स्ट्रेंथ और एयरोडायनामिक्स टेस्टिंग के लिए समीक्षा की जाती है।
8. निष्कर्ष (Conclusion)
कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) आधुनिक इंजीनियरिंग और विनिर्माण क्षेत्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन चुका है। यह डिज़ाइन प्रक्रिया को तेज़, सटीक और स्वचालित बनाता है, जिससे निर्माण उद्योग अधिक कुशल और लागत प्रभावी हो जाता है।
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