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概要
不同領域的設計師和工程師將計算機輔助設計（CAD）軟件用于整個工藝流程當中。在設計、模擬、制造等各個環節，CAD軟件都是工作人員不可或缺的工具。這些軟件不僅有助于設計概念或草圖的視覺呈現，還能輔助做好記錄工作。有了CAD軟件，才能完成專利申請，合法保護專利設計，查驗設計是否合規。
探討的CAD軟件
Siemens NX, Dassault CATIA, SOLIDWORKS, Fusion 360
探討的掃描至CAD解決方案
Artec Studio, Geomagic Design X, Geomagic for SOLIDWORKS
適用操作系統
Windows, Mac, UNIX, Linux
簡介
不同領域的設計師和工程師將計算機輔助設計（CAD）軟件用于整個工藝流程當中。在設計、模擬、制造等各個環節，CAD軟件都是工作人員不可或缺的工具。這些軟件不僅有助于設計概念或草圖的視覺呈現，還能輔助做好記錄工作。有了CAD軟件，才能完成專利申請，合法保護專利設計，查驗設計是否合規。
長期以來，CAD軟件已經從一款基本的設計繪圖工具發展成為一套可以執行復雜功能的高級工具。這款專業級軟件的不同模塊可以進行高級計算，執行各類分析，并提供包括公差、材質等重要技術信息。
不同領域的專家采用CAD軟件來檢驗空氣動力學、熱性能、運動參數、應力等重要性能的設計。
我們將在本文中討論適合幾款機械工程師的知名CAD軟件。我們將羅列挑選產品時的具體考量，以及各自的優缺點、價格和主要功能。
如何為機械工程師選擇CAD軟件？
找到一款真正符合需求的CAD軟件能為您避開不少挫折。直接選擇價格貴的，看起來好像沒毛病，但選錯了軟件，除了一筆不小的金錢投入，還浪費了試錯時間。這可能是因為軟件沒有合適的功能，無法無縫集成至工作流程，甚至還有可能干擾了工作流程。
此外，無論您的專業水平如何，每個主流平臺都需要投入學習時間。因此，我們羅列了以下幾點考慮因素，以期為您在挑選軟件的過程中分憂解難。
確實有幫助嗎？
首先，確保軟件功能符合工作流程的需要。無論是設計、制造還是其他應用場景，都有自己依賴的重要功能。例如，你有一個多人協作的團隊，那么軟件功能是否適合協同工作？是否可以將電氣和機械的不同設計，融合至一個項目中？是否可以選擇管理不同版本？是否提供模板和自動化選項，提升工作流速度，并完成標準化設計？
要點
確保軟件功能符合工作流程的需要。是否能輕松集成至當前的工作流程？
此外，還需考慮軟件是否能支持您的制造工藝。例如，若采用增材制造，軟件是否能為3D模型的設計、打印、檢驗提供支持？若采用計算機輔助制造，軟件是否有加工、模具制造、銑削功能？
這些都是在挑選時需要考慮的重要方面。
軟件集成
即便您選擇了一款功能豐富多樣的應用程序，但機械工程師大部分工作都是在CAD建模軟件外進行的。因此，輕松集成非常重要，或者，這些平臺至少能夠達到基本的兼容。在和團隊外的成員合作時，即便他們使用了不同系統進行質量控制或逆向工程，交叉兼容功能也能讓協作順利進行。如果做不到本地集成，至少確保它能兼容您日常工作中接觸的主要文件類型。
客戶支持和用戶社區
另一個關注點是，用戶能否在遇到問題時輕松獲得幫助。如果能找到大量信息和客戶支持來幫我們適應新軟件，那就能省去不少麻煩。
要點
一個強大的用戶社區能在需要時提供高質量的支持和資源。
可以先搜索一下產品是否有活躍的社區共享資源。海量的支持資源，包括全面詳實的產品手冊、操作視頻，還有可以隨時提問的論壇，一定程度上預示著新軟件的潛力，也能看出新軟件的實際效用。
適合機械工程的3D CAD軟件
SOLIDWORKS
價格
實際價格按以經銷商報價為準
操作系統
Windows
優勢
· 操作簡單
· 大量文檔與支持資料
· 廣泛應用于一系列領域，包括工業產品研發
缺陷
· 創建雕刻復雜的形狀時存在問題
· 處理大型CAD組件時比較困難
Dassault Systèmes旗下產品SOLIDWORKS在CAD軟件界家喻戶曉。對于各種規模的商業公司和希望掌握三維機械CAD、設計檢驗、數據管理的用戶、企業家、初創企業而言，是一款不錯的解決方案。這款軟件十分強大，在過去三十年間，始終占據了市場上的主角地位，為三維設計和工程提供用戶友好的功能。SOLIDWORKS的工具適合3D建模、電氣原理圖設計，也適合繪制復雜程度不一的零件或組件的2D圖紙。SOLIDWORKS還提供了運動和應力分析、成本估算、制造可行性設計檢驗等功能，支持云計算，還提供各種協作和版本管理工具。您可以通過模擬來分析模型在各種真實應用場景下的行為。
Siemens NX
價格
經銷商可提供永久許可價
操作系統
Windows, Mac, UNIX, Linux
優勢
· 全面、高級的工具組
· 輕松處理多種格式
· 可與數控加工CAM文件配合使用
· 支持定制：可通過插件來拓展功能
· 有針對不同用途的模塊：鈑金、 自由形狀建模、運動學等。
缺陷
· 學習耗時較長
· 價格不菲
Siemens NX是公認的機械工程軟件佼佼者。只要了解下這款軟件的功能，就能明白背后的原因。軟件不僅包含了CAD工具，還包括用于協作、交流的綜合解決方案，工程分析、設計、拓撲優化等高級功能。軟件還有一整套功能，能滿足要求苛刻的復雜項目，提供自由曲面設計、參數化實體建模、管線設計、機械管道和電氣線路設計等諸多工具。
Dassault CATIA
價格
可咨詢經銷商
操作系統
Windows以及部分UNIX系統
優勢
· 功能多樣
· 可輕松配合多種格式
· 根據特征辦理許可，能避免購買整套功能而增加成本
· 云技術帶來了靈活性和延展性，可輔助多方協作
缺陷
· 價格不菲
· 用戶界面獨特，習慣其他系統的用戶可能不適應
· 客服支持不夠，曾有相關投訴
圖片來源：3DS_CATIA/YouTube
Dassault Systèmes推出的CATIA也是深受業界青睞的機械工程師CAD軟件。官方網站稱其為世界領先的產品設計與體驗解決方案，軟件也確實提供了不少功能。除了常規的CAD建模功能外，還包括一些優化功能，能對部件或組件進行細微調整，生成輕質對象，這項功能對于汽車工程而言十分關鍵。此外，還有一些工具可以降低零件重量，提升剛度，減少耗材和成本。
Dassault推動從計算機輔助設計到認知增強設計的轉變，格外吸引從事逆向工程和工業設計的用戶。CATIA可以根據特定設計空間提出設計方案，并根據銑削、鑄造、鍛造等制造工藝進行優化。您僅需為CATIA提供設計要求，包括設計空間的邊界、期望的負載量和力度、材料，軟件就能生成拓撲優化的設計概念，您可以微調、檢驗，也能在軟件內與其他團隊一同合作。
Fusion 360
價格
$495/年
平臺
Mac, PC
優勢
· 價格相對較低
· 支持團隊協作
· 操作簡單
缺陷
· 缺少高階的參數化建模工具
Fusion 360是Autodesk推出的CAD軟件，深受歡迎。這是一款云端程序，非常適合團隊內外共同協作，支持項目版本管理。軟件包括實體、網格、參數化建模功能。您可創建CAD模型，為機械圖紙增加細節，甚至還能進行3D動畫和渲染。Fusion 360還有2D繪圖工具、模擬功能，如使用計算機輔助制造，還支持車削和銑削工藝。
三維掃描至CAD的轉換方法
三維掃描具有獨一無二的優勢，不僅能提高效率，適用范圍更廣，還能改善各類工作流程。數據捕獲速度快，便于處理危險地帶或高難度區域的項目，支持無接觸采集，細節更豐富，還能避免測量中的人為失誤和遺漏，同時，效率提高也意味著節約金錢和時間成本。
盡管專業三維掃描儀能生成高度準確的高清3D模型，但這些掃描數據并不能立刻用于工程設計。下一步就是要把分解模型，進行分析并完善。三維掃描儀輸出的點云或網格數據存在一個問題，就是這些模型都是像雕塑一樣整塊存在的，而工程師需要參數化模型，這些模型可以由數學公式和參數來定義。這時，我們就需要軟件將掃描數據轉換成CAD。
掃描至CAD軟件將三維掃描數據作為參照，創建CAD模型，以便后續操作。這種做法要比從零開始創建CAD模型更高效、更精確。高精度的三維網格能提供尺寸、截面等幾何信息。參考三維掃描數據，進行CAD建模，可以讓整個工藝更加高效準確。目前，市面上有多種掃描至CAD解決方案。以下為幾款熱門產品：
Artec Studio
價格
· 年度訂閱： US $1200
· 終身許可，免費更新： US $2900
操作系統
Windows, BootCamp啟動macOS
優勢
· 出色工具組，適合3D網格的檢驗和編輯
· 每次軟件更新都會拓展CAD功能
· 掃描至CAD無縫工作流程，兼容主流CAD軟件
缺陷
· 無法從零開始建模
· 如需進行高級逆向工程操作，需要使用Geomagic產品
Artec Studio是一款三維掃描和三維數據處理平臺，一年一更新，不斷推出新功能和新技術，能簡化、提升工程流程。軟件可完成掃描至網格工作流程自動化，是一款人工智能引擎，能改善數據采集，獲得更高品質的網格。此外，軟件還能處理高達5億多邊形的超大型數據集。此外，Artec Studio還配備超強攝影測量功能。您可以導入圖片并生成點云，并用于測量相關的應用，或者也能作為參照數據，用于大型物體和場景的三維掃描。
而吸引機械工程師的一點是，Artec Studio能讓掃描至CAD流程盡可能無縫銜接。您可以將掃描數據轉換為CAD模型，用于逆向工程或檢驗，也能用于動畫或CGI。將CAD基本圖元擬合至3D模型，并精確定位，變得輕而易舉。軟件還能與大部分工作流程無縫對接。您可以將STEP文件直接導出至SOLIDWORKS，或將復雜網格導出至Geomagic Design X或Geomagic for SOLIDWORKS，讓應用場景靈活度更高，適用范圍更廣泛。
Geomagic Design X
價格
US $19950
操作系統
Windows
優勢
· 可以將三維掃描數據轉換成特征型CAD模型的解決方案
· 能幾乎滿足所有逆向工程需求
缺陷
· 價格較高，但物超所值
Geomagic Design X 能幫您將三維數據制作成3D模型，輕松為真實物體制作可編輯的數字副本，簡化逆向工程流程。Design X 能快速處理大型數據集，生成實體、表面、網格等不同格式的3D模型。
Geomagic for SOLIDWORKS
價格
按需報價
操作系統
Windows, macOS
優勢
· 可直接在SOLIDWORKS中打開
· 自動化向導，輕松創建精準草圖、表面和特征型可編輯模型
· 實用工作流程，適合處理NURBS和自由形狀
缺陷
· 新手學習難度較大
Geomagic for SOLIDWORKS可直接集成至SOLIDWORKS，可在SOLIDWORKS環境下使用Geomagic功能。產品網站顯示，Geomagic for SOLIDWORKS能優化掃描至CAD工作流程，大幅提升工藝效率。例如，在制作有機部件CAD時，整個逆向工程能比一般CAD建模速度快50%。
歸根結底，軟件是否合適，還是要看您的獨特需求，對您的工作流程而言，必備功能有哪些？您愿意投入的方面是什么？試試文中這些產品，我們希望您能找到心儀產品，找到更強大的解決方案，邁向更大成功！
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