3/19/2012

Chapter 1-2 1

INTRODUCTION CAD/CAM/CAE SYSTEM

Didi Widya Utama, ST.,MT.

References

� Zeid I., CAD/CAM – Theory and Practice, McGraw-Hill, 1997.

� Kunwoo Lee, Principles of CAD/CAM/CAE System, Addison –Wesley, 1999.

� PN Rao, CAD CAM Principles And Applications, 2nd Ed , 2004

� Journals & Proceedings.� Autodesk Student Education Curiculum 2010.

3/19/2012

Chapter 1-2 2

Scoring

� Individual Assignment and group 10%

� Lab. CAD/CAM Test & presentation 30%

� Mid Test 25%

� Final Test 35%

What we learn ?

� Manufacturing Categories

� Definitions of CAD, CAM And CAE

� Integrating the Design and Manufacturing Process through a Common Database

� Using CAD CAM CAE system for Product Development – Example

3/19/2012

Chapter 1-2 3

Backgrounds

� Seiring meningkatnya kebutuhan kualitas suatuproduk, harus cepatnya produk meluncur dipasaran, keberlangsungan produk yang singkat,dan kebutuhan pelanggan untuk memperolehproduk yang berkualitas, maka dibutuhkanteknologi maju terhadap industri manufakturuntuk dapat bersaing.

� Contohnya seperti kita tahu bahwa produkmicroelectronics semakin hari semakin bertambahcanggih teknologinya namun harganya semakinmurah.

3 kategori industri manufaktur

� Produksi masal ( Large lots)

� Produksi Batch ( Medium lots)

� Fabrikasi ( small lots)

3/19/2012

Chapter 1-2 4

Produksi Masal

� Large lots� Jumlah produksinya antara ribuan s/d jutaan unit/tahun

� Menggunakan mesin yang didesain khusus sesuai denganunit yang diproduksi dan biasanya terdapat ban berjalanuntuk menghemat biaya transport antara jalur produksi

� Waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi tiap unitnyasingkat.

� Mempunyai efisiensi yang tinggi

� Biaya investasi awal tinggi

� Biaya produksi kecil.

EX: Automobiles, two wheelers, Consumer products.

Produksi Masal

3/19/2012

Chapter 1-2 5

Produksi Batch

� Medium Lots� Jumlah produksi antara ratusan sampai ribuan

unit� Mesin khusus diperlukan dalam produksi ini� Produktifitas tinggi� Dapat mengakomodir berbagai jenis produksi� Hasil kerja produksi yang baik sekali� Biaya produksi menengahEX: machine tools, Aircrafts, Vitrified tiles.

Produksi Batch

3/19/2012

Chapter 1-2 6

Fabrikasi

� Small lots � Jumlah produksi bisa satu unit sampai puluhan� Mesin yang dipakai jenis umum( Universal)� Biasanya hasil produksinya berukuran besar atau

spesifik� Biaya produksi tinggi� Waktu produksi panjang.EX: Costumized Machine Maker, maintenance part

maker, costumized medical parts maker, racing car.

Needs of Industrial Manufacturing

� High Quality Product : Desain dan proses manufaktur yangbaik akan menghasilkan high quality product (good design +good manufacturing)

� High Speed Manufacturing : Peningkatan kecepatanrangkaian proses manufaktur < kemudahan + kecepatandalam mendesain dan memperbaiki desain, kemudahandalam menyimpan + mengambil data desain, kemudahan +kecepatan proses pembuatan

� Low production cost : Penurunan biaya produksi : good management (production system, materials, persons and tools)

CAD/CAM System

3/19/2012

Chapter 1-2 7

PERAN KOMPUTER DALAM PROSES DESAIN DAN MANUFAKTUR

� Semakin berkembangnya teknologi di bidangmanufaktur maka mendorong manusia untukmengoptimalkan proses manufaktur denganbantuan komputer sehingga dicapai hasil yangoptimal.

� Peran komputer pada industri manufaktur dibagimenjadi 2 bagian:� Komputer sebagai monitoring dan control dari proses

manufaktur� Komputer sebagai alat bantu dalam persiapan proses

manufaktur maupun setelah proses manufaktur.

KOMPUTER MENGONTROL DAN MEMONITOR PROSES MANUFAKTUR

� Komputer terhubung langsung pada mesinmanufaktur dan dapat mengontrol jalannya prosesdan memonitor proses tersebut jika terjadikesalahan. Contohnya pada proses pengolahanbahan kimia, proses pengolahan minyak, dll.

3/19/2012

Chapter 1-2 8

KOMPUTER SEBAGAI ALAT BANTU PERSIAPAN PROSES

� CAD (Computer Aided Design) adalah penggunaankomputer untuk mengembangkan pemodelan geometriksuatu produk secara 3Demensi, sehingga dapat diolahuntuk proses manufaktur selanjutnya.

� CADD (Computer Aided Design & Drafting) adalahmengkombinasikan antara fungsi CAD dengan fungsiDrafting sehingga menghasilkan gambar kerja.

� CAE ( Computer Aided Engineering) adalah penggunaankomputer untuk melakukan error cheking, analisis,optimasi, dan kemampuan mesin dari sebuah produk

� CAM ( Computer Aided Manufacturing) adalah penggunaankomputer untuk menghasilkan part program dari sebuahproduk yang akan diproses dengan menggunakan mesinComputer Numerical Control

� CAPP (Computer Aided Process Planing) adalahpenggunaan komputer untuk menghasilkan process planingpada proses manufaktur yang kompleks.

Pengaruh Komputer dalam aplikasimanufakturing

3/19/2012

Chapter 1-2 9

KOMPUTER PADA INDUSTRI MANUFAKTUR

� Apa itu komputer? � Komputer adalah sebuah alat untuk

memanipulasi data berdasarkan dari aturan yangdigunakan.

� Apa itu mikroprosesor?� Microprocessor adalah komponen elektronik

digital yang mampu diprogram ulang yangmewakili fungsi CPU (Central Processing Unit)pada sebuah IC saja.

� Sejarah komputer.

Definisi COMPUTER AIDED DESIGN (CAD)

� CAD : Perangkat lunak yang mampu mendefenisikan dan memodelkan komponen mekanik secara geometri, permukaan(surfaces) dan solid.

3/19/2012

Chapter 1-2 10

Definisi COMPUTER AIDED MANUFACTURING (CAM)

Aplikasi komputer untuk membantudalam desain, mengembangkan,mengatur, dan mengontrol darisistem maufaktur.

CAM Machining : Perangkat lunakyang digunakan untuk membuatlintasan pahat dan program NCberdasarkan model pada CAD.

Berbagai macam kegiatan dalamCADPRODUCT ENGINEERING• Product functions• Product spesification• Conceptual design• Ergonomics and Aesthetics• Standarts• Detailed design• Prototype Dev• Testing• Simulation• Analisys• Strength

• Kinematics

• Dynamics• Heat• Flow• Design of Manufacturing• Design of Assembly• Drafting

3/19/2012

Chapter 1-2 11

Berbagai macam kegiatan dalamCAM

MANUFACTURING ENGINEERING

• Process Planning• Process sheets• Route sheets• Tooling• Cutting tools• Jigs & Fixtures• Dies & Mould• Manufacturing Information

Generation• CNC Part Programmes• Robot Programmes

• Inspection (CMM) Programmes• Product Organization• Bill of materials• Material requirement Planning• Production Planning• Shop Floor Control• Plant Simulation• Marketing & Distribution• Packaging• Distribution• Marketing

MANFAAT TEKNOLOGI CAD

� CAD lebih cepat dan akurat dibanding teknologi konvensional.� Dengan berbagai macam fasilitas yang ada dalam CAD mememungkinkan

pembuatan model dan gambar kerja saling berhubungan dan mudah.� Mampu memanipulasi dimensi, atribut, posisi pada gambar kerja secara

mudah dan cepat.� Pembutan part yang sama , simetris, terskala mampu dilakukan dengan

mudah dengan mengcopy saja.� Dapat secara akurat menghitung masa, volume, luasan, dan berbagai

macam properties pada model tanpa harus membuatnya.� Mudah dalam memodifikasi objek, memanipulasi bentuk geometri sehingga

memungkinkan membuat bermacam-macam varian dalam sebuah part.� Terdapat standard part libraries (baut, bearing, vbelt, rodagigi, sproket, dll)

untuk mempercepat dalam mendesain produk.� Mampu melakukan desian secara fungsional dalam arti bahwa engineer

hanya fokus kepada inputan fungsional seperti gaya, kecepatan, daya,dimensi fungsional, dan untuk pembuatan geometeri partnya secaraotomatis dihasilkan oleh CAD.

3/19/2012

Chapter 1-2 12

KEUNGGULAN CAM

� CAM terintegrasi dengan CAD sehinggamemudahkan dalam editing.

� Produktifitas tinggi� Proses manufaktur dapat menjadi fleksibel� Waktu kerja menjadi lebih singkat� Waktu yang dibutuhkan dari desain ke proses

manufaktur menjadi singkat.� Memperkecil gagal produksi (dengan adanya

Simulator ierintegrasi dalam CAM )� Penggunaan mesin-mesin menjadi lebih maksimal

Product Cycle

3/19/2012

Chapter 1-2 13

Aplikasi CAD dan CAM bagi designer� Engineering design dan manufacturing menggunakan

software CAD/CAM untuk tiga macam tujuan yaitu: � Design Modeling—seorang desainer mesin menggunakan sotfware CAD

untuk membua sebuah part. Bentuk dari part ini biasanya dinamakanmodel. Model ini biasanya berbentuk gambar kerja maupun file 3Dimensidari bentuk part itu.

� Manufacturing Modeling—seorang engineer maufaktur menggunakansoftware CAD untuk mengolah data dari model (berupa gambar kerjaataupun 3Dimensi data fila) menjadi tool (Mould, Die, Jig) . Selain itukadng kala model tersebut harus dilakukan editing seperti penambahansudut kemiringan, bahkan membagi model tersebut menjadi bagian –bagian sehingga dapat diproduksi secara bertahap, bahkanmempersiapkan berbagai macam jig & fixture untuk keperluan prosesmanufaktur.

� NC Programming— seorang programmer NC menggunakan software CAMuntuk menentukan jenis pahat potong, metode pemotongan, parameterpemotongan, dari urutan proses yang dibuat oleh enginner manufakturdiatas, yang nantinya akan terbentuk sebuah program NC yang siapdijalankan oleh mesin CNC. Biasanya kedua proses ini dilakukan olehorang yang sama.

Alasan Integrasi CAD & CAM

Integrasi ? : Sistem CAD dan CAM dikemas dalam satu brand perangkat lunak (e.g. Unigraphics, CATIA,ProEng, etc)

Alasan dilakukan integrasi CAD/CAM (CAD/CAM integration) ? :1. Data integration (integrasi data) :

Kemampuan untuk sharing part model : common data-files dan common database kemudahandalam associativity dan memelihara model history mengurangi/menghilangkan perbaikan model.

2. Interface integration (integrasi antar-muka) :Kesamaan grafik antar muka (GUI) dari dua atau lebih modul software yang berbeda : modul desain dan modul perancangan pemesinan (prosesmanufaktur) mengurangi learning curve untuk pemakai dari dua modul yang berbeda kemudahan pemakaian.

3. Application integration (integrasi aplikasi) :Kemampuan untuk menjalankan dua fungsi (modul) yg berbeda (e.g.fungsi desain dan fungsi manufaktur) dalam satu program (e.g. UG,CATIA, ProE, etc) kemudahan pemakaian.

3/19/2012

Chapter 1-2 14

Integrating the Design and Manufacturing Processes through Common Database

Data Base

Material Selection Assembly

Method

Determination of Dimensions

Conceptual Design

Part Drawing

Part Arrangement

Automatic cutting

Automatic Assy

Jigs & Fixtures

Material Handling

Simulation

Thickness determination

CAM

CAE CAD

Aplikasi CAD CAE

CAD Modeling

CAE Analysis (FEA, Stress, Modal, CFD)

Fill Analysis (Mould Flow)

3/19/2012

Chapter 1-2 15

Aplikasi CAM

Aplikasi CAD CAM

Design Modelling(pemodelan desain) :

-Membuat modelgeometris 2D/3D darikomponen mekanikberdasarkan spesifiksidesain.

- Memodifikasi model danmemperbaiki CAD modelyang telah ada

Manufacture modelling (pemodelan manufaktur):-Membuat CAD model tambahan (CAD model mediasi) untukkemudahan proses manufaktur--Membuat instrumentasi manufaktur (tooling, jig, fixture, moldcore, cavities, mould base dll.

3/19/2012

Chapter 1-2 16

Aplikasi CAD CAM (con’t)

Tool path generation dan NC programming (Pemrograman NC) :

- Memilih tools (pahat) dan metode dalam proses pemesinan- Mendesain dan membuat tool path (tool path planning and generation) berdasar kan manufacturing modelling- Membuat CL dan NC-data

Alur konsep hingga manufacturing

3/19/2012

Chapter 1-2 17

Contoh pekerjaan model

Gambar diatas adalah sebuah model yang dihasilkan oleh seorang design engineer.

Bagaimana dengan yang ini?

3/19/2012

Chapter 1-2 18

Struktur komputer

Motherboard of a computer

3/19/2012

Chapter 1-2 19

KOMPONEN UTAMA KOMPUTER

Microprocessor adalah sebuah processor komputer yang ukuranya sebesarmicrochip saja. Alat ini merupakan “mesin” pada sebuah komputer . Microprocessor didesain untuk melakukan perhitungan arithmetic and logic darisebuah register yang ada dalam database komputer.MAIN BOARDMEMORY (RAM, CHACE MEMORY, DLL)GRAPHIC CARD DISPLAYSTORAGE (HDD)POWER SUPPLYDISPLAY MONITORINPUT / OUTPUT DEVICE

Hardware of a computer

3/19/2012

Chapter 1-2 20

Komputer Jaman Dahulu

ENIAC Computer in the 60’s

Super computer

UNIVAC Computer

3/19/2012

Chapter 1-2 21

Nowdays Computer

Columbia Super Computer

NASA Advanced Super computing Facility Steve Mann Wrist Computer

Networking

STAR Topology

3/19/2012

Chapter 1-2 22

Networking

BUS Topology

Networking

Ring Topology