CAD, CAM, CAE-системы
Практически во всех сферах деятельности человека сегодня наблюдается жесткая конкуренция. Преимущества имеют те участники рынка, кто быстрее и точнее сумеет спроектировать продукт, точно спрогнозировать его качества и определить оптимальную технологию производства. Добиваться успешной реализации идей любой сложности призвана система автоматизированного проектирования (САПР). Под этим понятием подразумевают программное обеспечение, позволяющее создавать модель объекта с максимальной точностью и предоставить производителю полный пакет конструкторской документации по международным стандартам.
Практически решают эту задачу, используя комплекс эффективных технологий по анализу, разработке, подготовке производственного процесса с помощью CAD/CAM/CAE систем. Только так можно добиться необходимого качества, снижения себестоимости продукции. Основную часть работы по созданию проекта делают компьютерные программы, скорость и точность которых многократно превышает возможности традиционных технологий, таких как создание чертежей, расчет предполагаемых нагрузок, прогнозирование поведения материалов.
Возможности и области применения
Автоматизировать производство человечество стремилось всегда. Но до середины 20-го века это были попытки усовершенствования механизмов и технологий. Первые опыты использования систем автоматизации начались после Второй Мировой Войны. Назвать прорывом применение электронных устройств для нужд ВПК в США в конце 40-х, начале 50-х нельзя. Мощности вычислительных машин было тогда недостаточно. Серьезные успехи пришли только в 70-е годы, когда появились электронные устройства, способные работать с большим массивом информации. Этот период принято называть первым этапом развития автоматизированных систем проектирования. Была доказана эффективность использования ЭВМ в решении производственных задач.
В 80-е начался второй этап электронной революции. К этому времени размер вычислительных устройств заметно уменьшился, а скорость работы существенно возросла. Серьезной причиной взрывного роста стал выпуск персональных компьютеров, с помощью которых увеличился круг пользователей.
Среди множества путей развития и нескольких крупных производителей стал вырисовываться лидер — компания IBM. Архитектура устройств с микропроцессором Intel х86 оказалась наиболее удачной для использования в автоматизации проектирования. Тогда же начали зарождаться CAD и CAM системы в машиностроении, наукоемких производствах.
Методы пространственного моделирования позволили просчитывать сложные процессы, создавать основу технологии программирования для станков с ЧПУ. К середине 80-х наметился спад в развитии популярности продуктов Apple, Motorola. Однако графические станции под управлением ОС Unix удерживали лидерские позиции. Но уже в начале 90-х программы на платформе Windows обогнали конкурентов. Предлагаемые системы для станков, оборудования были удобнее, производительнее и главное дешевле. Методы пространственного проектирования оказались востребованы в энергетике, производстве бытовой техники, автомобилестроении, космонавтике.
Активнее стала использоваться технология в машиностроении. Программы для токарных станков, обрабатывающих центров повысили качество продукции, сократили время производства. Возникла необходимость образования отдельных направлений в цифровые графике. Окончательно оформились термины CAD, CAM, CAE, их назначение и особенности.
Классификация САПР
Принятое в отечественной инженерной практике понятие САПР носит общий характер. Оно включает в себя все возможности программного проектирования. Однако удобнее пользоваться англоязычными версиями, описывающими виды и технологии выполняемых работ более детально. Наиболее популярные термины означают:
Автоматизированная система проектирования в процессе эволюции разделилась на отдельные направления, в рамках которых решались узкоспециализированные задачи. Расширялся и арсенал инструментов для достижения цели. Можно на каждом этапе производства выбрать систему, наиболее подходящую в конкретном случае. Технология создания модели 3d в САПР значительно ускорило запуск новых изделий, которые проектируется с заданными характеристиками. Твердотельный прообраз проверяется и испытывается с достаточной точностью виртуально, минимизируя расходы на реальном тестировании.
Методы электронного проектирования проникают в отдельные сферы деятельности, учитывая характер производства. Подчиняясь общим правилам и нормам создаются новые направления развития. Так в 2012 госкорпорация «Росатом» перешла на Единую отраслевую систему документооборота (ЕОСДО). Программа позволила систематизировать проектную документацию. Проще стал доступ к электронному архиву. В результате повысилась производительность труда, сохранность информации, надежность ее защиты.
Примеры программ системы автоматизированного проектирования
Профессия современного разработчика требует серьезного обучения. Преподают САПР в профильных ВУЗах. Однако базовое образование не является гарантией успеха. Сектор активно развивается. Регулярно появляются новые продукты на рынке, требующие изучения и навыков работы. Становится нормой прохождение курсов повышения квалификации для инженера. Разработчики ПО идут на встречу пользователям их продуктов. Платные программы включают в себя важную опцию — возможность пользоваться поддержкой и обучаться приемам работы.
Для того, чтобы узнать все графические возможности ПО необходимо время. Многие разработчики предлагают воспользоваться бонусом для обучающихся. Так лидер рынка компания Autodesk дает лицензию для студентов на три года при пользовании 3ds Max. По функционалу программа конструирования почти такая же, как дорогостоящая профессиональная версия. Стоимость базового пакета Autodesk 3ds Max на текущий период времени составляет более 60 000 рублей для одного пользователя. Сумма большая даже для действующего инженера. Обычно такую продукцию закупает предприятие.
Потребности в 3d моделировании испытывают не только крупные предприятия. Сегодня востребовано трехмерное проектирование у индивидуальных предпринимателей и просто любителей. Для осуществление задуманных идей им нет необходимости приобретать продукцию с набором функций, необходимых в высокотехнологичных отраслях. Можно найти программы для проектирования за более умеренные деньги, либо воспользоваться бесплатными версиями с ограниченными возможностями.
Проектировщикам, работающим в системе САПР хорошо известен пакет AutoCAD. Уже много лет он пользуется заслуженным уважением за возможность реализовывать идеи достаточно простыми, интуитивно понятными инструментами. Поддерживается возможность работать как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве. Сохраняются проекты в стандартной форме САПР. Стоимость продукта позволяет приобретать его средним и малым компаниям. В качестве опробования производитель дает возможность 30 дней пользоваться программой бесплатно. За это время специалист с базовым образованием научится пользоваться основными функциями и решить, стоит ли ее покупать или нет.
К профессиональным продуктам относят и Pro/ENGINEER от американского разработчика Parametric Technology Corp. Оригинальный движок программы отличается высокой производительностью и качеством. Есть возможность вывести проект в фотореалистичном изображении в хорошем разрешении. Известен специалистам в области инноваций французский бренд CATIA. Продукт полностью интегрирован с системами CAD/CAM/CAE и может использоваться в различных областях производственной деятельности, от машиностроения до строительства.
Активно продвигается на рынке отечественная разработка компании «Аскон» программа трехмерного проектирования «Компас». Классический вариант опций для создания CAD проектов. Интерфейс, описание, помощь на русском языке, что становится причиной растущей популярности. Поддерживается функция создания текстовых и графических документов по стандарту ЕСКД. Программа проста в обучении и пользовании.
Нельзя не упомянуть ПО SolidWorks. Программа адаптирована для широкого использования на средних по мощности компьютерах. Не самый богатый функционал, но имеющихся возможностей вполне хватает для реализации достаточно сложных проектов. Программой пользуются и крупные предприятия. Производитель предлагает линейку продуктов разного назначения для решения всех задач в системах CAD, CAM, CAE. Ядром графического проектирования является собственная разработка Parasolid, которая имеет как плюсы, так и минусы.
Cad Cam – инновационные системы в ортопедической стоматологии нового поколения
Многие пациенты объясняют свой отказ от проведения реставрации посредством протезирования потребностью в течение определенного времени носить во рту «неродные коронки», терпеть болезненную процедуру обтачивания зубной эмали.
Сегодня физический дискомфорт можно свести к минимуму с помощью современных методик восстановления зубов, об одной из которых пойдет речь в данной статье.
Содержание статьи:
Общее представление
CAD CAM – это уникальная современная технология производства зубных протезных изделий с использованием панорамного компьютерного 3D-моделирования и дальнейшего изготовления протеза на фрезерном электронном оборудовании.
Методика коренным образом отличается от стандартных технологий производства с ручным способом более высокой точностью готовых изделий, скоростью изготовления и удобством эксплуатации.
Процедура включает следующие этапы:
Основная цель CAD CAM ― обработка высокопрочных материалов и изготовление их них качественных протезных конструкций, не вызывающих дискомфорт и имеющих высокие эстетические характеристики.
Преимущества технологии
Технология имеет следующие выраженные преимущества в сравнении с другими методиками изготовления протезов:
Когда оправдано восстановление разрушенной коронки зуба и какие применяются методики.
Читайте здесь о плюсах и минусах использования стеклоиномерного цемента для фиксации коронок и мостов.
Возможности и виды
Кад Кам системы открывают широкие возможности для изготовления следующих протезных конструкций и ортодонтических приспособлений:
Классифицируют два вида CAD CAM в стоматологии:
Этапы протезирования
Алгоритм действий специалиста при проведении протезирования с применением систем CAD CAM выглядит следующим образом:
Из фрагмента цельного материала специалист изготовит аналоговую версию, в точности копирующую электронную панорамную модель. На весь процесс отводится не более 10 минут.
Плюсы и минусы восстановления зуба керамической вкладкой, суть методики.
В этой публикации предлагаем подробное описание вкладки Onlay.
Достоинства и недостатки методики
К преимуществам систем специалисты относят:
Есть у технологии и свои минусы:
Предложения производителей
Сегодня производителями фрезерного оборудования для выполнения протезирования по технологии CAD CAM являются ведущие производители десятков мировых брендов. Рассмотрим наиболее популярные их версии.
Dyamach
Современная конструкция от итальянского изготовителя. Ее отличает повышенная точность и возможность работать и комбинировать различные материалы.
Фрезерный станок, обтачивающий изделия в непрерывном режиме, сокращает время выполнения операции.
Минусом системы можно считать ее высокую цену в сравнении с аналоговыми версиями других производителей конкурирующих брендов.
Roland
Продукт японских разработчиков, основное преимущество которого – абсолютная бесшумность фрезерного аппарата в процессе обтачивания изделия.
Также отмечается повышенная точность в обработке и придании необходимой формы протезам, сделанным из материалов повышенной твердости, например, коронки из циркония.
Недостаток – высокая цена оборудования, что ограничивает его применение в отечественных стоматологических клиниках.
Sirona Dental Systems
Является представителем немецких производителей. Как и все, выполненное в Германии, отличается высоким качеством и соблюдением всех требований стандартов.
Относится к оборудованию средней ценовой группы. Аппараты получили широкое распространение в российских стоматологических центрах.
Идеальное решение для клиник с небольшой проходимостью и наличием современных лабораторий.
Zirkonzahn
Имеет самую высокую производительность – порядка 1000 единиц моделей ежемесячно. Совместим с внутриоральными сканирующими устройствами.
Обрабатывает любые материалы. Относится к продукту среднего ценового сегмента. На европейском рынке с 2009 года. Продукт швейцарских производителей.
WIELAND
Фрезерная машина Wieland имеет массивное шасси и прочную гранитную рабочую поверхность. Предназначена для работы в больших лабораториях и фрезерных центрах.
Основное преимущество — встроенный высококачественный жидкокристаллический экран, позволяющий моментальный вывод изображения в процессе обтачивания материала. Комплектуется автономным вытяжным механизмом.
В видео представлена дополнительная информация по теме статьи.
Отзывы
В век развития компьютерных инноваций сложно представить себе клинику, где используется только ручной труд.
По прогнозам специалистов, еще несколько лет, и каждое лечебное учреждение будет иметь в своем арсенале оборудования, специализирующиеся на технологии CAD CAM.
Если вас заинтересовала данная статья, оставить свой комментарий можно ниже, в соответствующем разделе.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Понравилась статья? Следите за обновлениями
CAD/CAM система в стоматологии
В настоящее время в стоматологии широко используется система зубного протезирования, называемая CAD/CAM. Она расшифровывается как Computer Aided Design Computer Aided Manufacture — дизайн и производство выполняется с помощью компьютера. Другими словами, система CAD/CAM – это комплекс по цифровому проектированию, моделированию и последующему автоматизированному изготовлению изделий по заданным параметрам. Для изготовления зубных протезов на всех этапах применяются компьютерные технологии.
CAD/CAM позволяет изготавливать каркасы зубных протезов из циркония, стеклокерамики, кобальт-хрома, титана и других различных сплавов. Заранее смоделированная заготовка, сформированная с помощью специальных компьютерных программ, обрабатывается на специальном фрезеровальном оборудовании с программным управлением, что позволяет добиться высочайшей точности изготовления и учесть анатомические особенности любого пациента.
В настоящее время cadcam системы представлены в широком ассортименте, выполненные различными производителями.
Этапы изготовления ортопедических конструкций с использованием CADCAM системы.
При изготовлении ортопедических конструкций, процесс разделяется на следующие этапы:
Преимущества CAD/CAM системы по сравнению с «классическим» производством конструкций.
К неоспоримым преимуществам системы относится:
Ортопедические конструкции изготавливаемые с помощью технологии CAD/CAM
Технология CAD/CAM позволяет изготавливать съемные и несъемные модели протезов, а также изделия другой направленности, в частности, хирургические шаблоны. Однако не смотря на представленный функционал, CAD/CAM наиболее широко применяется для создания несъемных ортопедических моделей:
Недостатки системы CAD/CAM
В настоящее время технология CAD/CAM практически лишена недостатков. Технология постоянно совершенствуется, появляются новые технологии, позволяющие выполнять более сложные ортопедические конструкции и находить применение в новых областях. Самый главный недостаток применения системы CAD/CAM — высокая стоимость выполненного изделия, практически в 2-3 раза выше, чем при «классическом» исполнении.
Классификация CAD/CAM-технологий.
Все CAD/CAM-системы делятся на два типа:
К «закрытым» системам относятся такое оборудование, которое может работать только с определенными расходными материалами, производимыми как правило одной компанией.
Открытые CAD/CAM-системы имеют ряд преимуществ для пользователей:
По второй основной классификации все CAD/CAM-технологии разделяют на:
Лучшие компании производители CAD/CAM систем.
Dyamach — Современная конструкция от итальянского изготовителя. Ее отличает повышенная точность и возможность работать и комбинировать различные материалы. Фрезерный станок, обтачивающий изделия в непрерывном режиме, сокращает время выполнения операции. Минусом системы можно считать ее высокую цену в сравнении с аналоговыми версиями других производителей конкурирующих брендов.
Roland — Продукт японских разработчиков, основное преимущество которого – абсолютная бесшумность фрезерного аппарата в процессе обтачивания изделия. Также отмечается повышенная точность в обработке и придании необходимой формы протезам, сделанным из материалов повышенной твердости, например, коронки из циркония. Недостаток – высокая цена оборудования, что ограничивает его применение в отечественных стоматологических клиниках.
Sirona Dental Systems — Является представителем немецких производителей. Как и все, выполненное в Германии, отличается высоким качеством и соблюдением всех требований стандартов. Относится к оборудованию средней ценовой группы. Аппараты получили широкое распространение в российских стоматологических центрах. Идеальное решение для клиник с небольшой проходимостью и наличием современных лабораторий.
Zirkonzahn — Имеет самую высокую производительность – порядка 1000 единиц моделей ежемесячно. Совместим с внутриоральными сканирующими устройствами. Обрабатывает любые материалы. Относится к продукту среднего ценового сегмента. На европейском рынке с 2009 года. Продукт швейцарских производителей.
WIELAND — Фрезерная машина Wieland имеет массивное шасси и прочную гранитную рабочую поверхность. Предназначена для работы в больших лабораториях и фрезерных центрах. Основное преимущество — встроенный высококачественный жидкокристаллический экран, позволяющий моментальный вывод изображения в процессе обтачивания материала. Комплектуется автономным вытяжным механизмом.
WIELAND — Фрезерная машина Wieland имеет массивное шасси и прочную гранитную рабочую поверхность. Предназначена для работы в больших лабораториях и фрезерных центрах. Основное преимущество — встроенный высококачественный жидкокристаллический экран, позволяющий моментальный вывод изображения в процессе обтачивания материала. Комплектуется автономным вытяжным механизмом.
CAD CAM системы в стоматологии
CAD CAM в стоматологии
Впервые технология CAD/CAM вошла в обиход стоматологов в1971 году, что позволило упростить процесс изготовления реставраций. Однако, используемые машины оказались слишком громоздкими и сложными в управлении, сканеры выдавали серьезные погрешности, не позволяющие создавать модели с высоким качеством. С развитием технологий качественные показатели постепенно смещались в сторону цифрового моделирования. Теперь классическая методика оказалась на втором месте, уступив по основным показателям инновационной технике.
Основные особенности Кад Кам.
CAD/CAM включает два компонента, а именно проектирование (Computer-Aided Design) и изготовление модели (Computer-Aided Manufacture). Все происходит с использованием компьютеризованных станков и сканеров, которые помогают собирать информацию по необходимым позициям ротовой полости, обрабатывают ее и воплощают в готовые конструкции. Естественно, роль специалиста в этом процессе далеко не последняя, так как необходим контроль и внесение доработок в полученные данные. После преобразования собранных сведений и создания объемной модели, эксперт анализирует и подгоняет ее под конкретные условия пациента. Переработанный файл передается машине. Самые современные решения в плане технического оснащения способны выполнять задачи с полным анализом качеств структуры используемых материалов.
По такому принципу выпускаются коронки и мосты различных масштабов и степени сложности компоновки, телескопические и провизорные коронки, вкладки и виниры, а так же абатменты дентальных имплантатов.
Все технические системы классифицируются на две группы, а именно закрытые и открытые. Первый вариант нацелен на использование строго определенного расходного материала, выпуском которого занята конкретная фирма. Открытые более перспективны, так как способны использовать любые сырьевые компоненты вне зависимости от происхождения и марки.
Протезирование и материалы Cad Cam
Процесс занимает несколько этапов, стоит отметить, что в сравнении с классическим подходом, CAD/CAM позволяет свести к минимуму число подгонок модели и время, затрачиваемое на каждый этап выпуска. Проходит все по следующему принципу:
Эксперты с большим энтузиазмом относятся к данной методике, так как она обладает рядом преимуществ перед альтернативами. Во-первых, сроки создания конструкций многократно снижаются. Во-вторых, при простых случаях восстановить потерянный зуб можно буквально за одно посещение врача, ведь слепок делать теперь нет необходимости. В-третьих, использование медикаментов, в частности анестезирующих веществ, сведено к минимуму, а именно к подготовке ротовой полости к установке созданного компонента. Многие параметры процедуры зависят от выбранного материала, например, для установки цельного керамического моста необходимо будет посетить врача дважды. По используемым материалам технология также превосходит все, ранее используемое, так как допускается работа с керамикой и композитами.
Керамика хороша тем, что сырьевые составляющие допускается смешивать в различных соотношениях. Такие материалы прекрасно совместимы с организмом, не вызывают негативных реакций и отторжения, устойчивы к истирающим нагрузкам, гипоаллергенны. Подобрать можно любой цвет, чтобы вписать в общий вид сохранившихся зубов. Каркас на основе диоксида циркония отличается минимальной толщиной 0,5 мм, потому дополнительная ручная обработка сводится к минимуму. Оттенок светлый, потому с возрастом, когда осядут десны, на стыках с протезом не появятся темные контуры, свойственные металлокерамическим конструкциям.
Важно отметить, что все изготовленные по рассматриваемой методике изделия приводятся в соответствие нормативам. Многочисленные исследования доказали, что CAD/CAM позволяет добиться значительного роста прочности в сравнении с классикой, а значит и прослужит вся система значительно дольше. Дело в том, что многочисленных длительных подгонок в компьютеризованном варианте не требуется, человеческий фактор в процессе выпуска сводится к нулю,что практически исключает вероятность ошибки. Точность выше, отклонения находятся в пределах 15-20 мкм, против 50-70 мкм, характерных для литья. Со временем конструкции не деформируются, не травмируется десна и приживается компонент с минимумом дискомфорта.
Тем не менее, данный метод не лишен слабых сторон. В частности, провести протезирование можно не во всех случаях, а решение о перспективах работы по принципу КАД КАМ принимает исключительно лечащий специалист. Затраты в этом случае будут значительно выше в сравнении с классическим подходом, а в некоторых случаях результат может выглядеть неестественно.
Направления деятельности Кад Кам
До появления инновационного принципа лучшим вариантом считалось литье, но существовал также метод пайки и штамповки, а так же спекание и сверхпластичная формовка. На всех этапах методов не исключались возможности деформации, сложно прогнозируемой усадки, неточностей при подгонке и аналогичные проблемы, которые нивелированы при компьютерной методике. Такие проблемы ранее могли вызвать неточности при отливке заготовок, их формовании и подгонке, несоблюдении технологии, как перегревы материала.
Если первоначально CAD/CAM реализовывалась в стоматологии за счет объемного моделирования несъемной конструкции, которая создавалась путем фрезерования с точностью до 10 мкм, то теперь наука сделала большой шаг вперед. Использовать при реализации методики приходилось дорогостоящие фрезы и блоки из твердосплавных материалов. Естественно, стоимость метода была очень высокой, но чуть оптимизировать ее удалось с внедрением методик объемной печати в обиход экспертного сообщества. В рамках стоматологии врачи получили возможность создавать формы с любой геометрией внешней и внутренней поверхности. При этом, метод на данный момент разделился на несколько отдельных направлений:
— печать воском;
— полимерами;
— металлическими сплавами;
— керамикой и гипсом.
Первое направление подразумевает термическое воздействие, которое расплавляет воск, форма проецируется каплями. По факту метод считается более совершенным, но требует использования литья, которое сохраняет свои недостатки. За счет высокой погрешности при создании отливки точность моделирования компонента практически теряет смысл.
Второе направление удобно тем, что позволяет создавать разборные модели целой челюсти на базе пластиката, несущие системы из беззольного сырья и качественные протезы, в том числе съемные. Метод разделяется на два подвида: термическая печать и светополимеризационная. Первый вариант хорош для беззольного сырья, термопластов, а второй – каркасов, коронок из беззольного сырья, полиуретана или акрилатов.
По своему принципу первые два метода схожи со струйным принтером, но материал наносится в трех плоскостях. Усадки при этом не наблюдается за счет нанесения состава микроскопическими каплями. За исключением простейших методик, которые не дают высокой точности, используют в стоматологии метод SHS (выборочное термическое спекание), который делится на струйный и стереолитографический метод ( MJM и SLA соответственно).
Стереолитографическая технология проводится в ванне с жидким композитом в который объект многократно погружается. Отвердение происходит поэтапно, слоями и занимает столько времени, сколько нужно для создания конкретного объекта. Технология хороша высокой точностью, разрешением, гладкостью готового образца. Однако, работать можно только с одним цветом, часть сырья не задействованная для протеза, в процессе приходит в негодность, что повышает затраты на выпуск. Аналогично растет цена за счет небольшого ресурса ванны и лазера.
Третье направление, то есть печать металлом, подразумевает оплавление подготовленного материала в небольшой точке, происходящее за счет луча. Методик несколько:
— прямое осаждение с аббревиатурой DMD;
— напыление с применением лазера LDT;
— наплавление при участии аналогичного оборудования LCT;
— свободноформенное производство LFMT;
— осаждение при помощи луча лазера LMD;
— сплавление с помощью лазера LMF;
— спекание выборочного формата с применением лазера SLS;
— прямое спекание DMLS;
— выборочное плавление SLM;
— фокусировка при помощи лазера LC;
— плавление по электронно-лучевой методике ЕВМ;
— спекание выборочное SHS.
Каждое из направлений отличается специфическими особенностями, положительными и отрицательными сторонами. Конечный выбор методики зависит от технической оснащенности и ситуации конкретного пациента.
Важно помнить, что не в любой клинической ситуации эксперт сможет воспользоваться преимуществами объемной печати при создании изделий. В некоторых положениях лучший результат можно получить с применением классической технологии, что не так уж и плохо с учетом значительной экономии средств.
