В предыдущих материалах мы рассказывали вам о типах 3D-моделирования, а также о программах для полигонального моделирования. Сегодня речь пойдёт о программах для твердотельного моделирования, которыми пользуются в своей работе инженеры-конструкторы. Разберёмся, где их применяют, и поможем выбрать подходящий инструмент для рабочих задач.

Сферы применения

Для начала небольшая загадка: как называется прибор, за которым работают девушки на этом фото?

Этот инструмент называется кульман. Он был основным помощником многих конструкторов всего-то несколько десятилетий назад. Если вы не смогли сразу вспомнить его название — ничего страшного.

В конце 90-х годов на предприятиях стали появляться системы автоматического проектирования (САПР). Компьютерные программы позволили перейти от традиционных ручных методов конструирования и проектирования к цифровым. Важно отметить, что к САПР относятся и программы твердотельного параметрического моделирования, о которых сегодня пойдёт речь.

Этот тип 3D-моделирования активно используют в конструкторской деятельности, в производстве и архитектуре. В этом можно убедиться, если зайти на hh.ru и посмотреть, какие навыки инженера-конструктора востребованы в крупных компаниях, которые ищут специалистов.

Анализ рынка

Мы пошли чуть дальше. Не просто убедились, что навыки владения инструментами твердотельного моделирования востребованы на рынке, но также составили рейтинг самых популярных программ. Для этого изучили более 50 описаний вакансий по запросу «инженер-конструктор». Важное примечание: вакансии в нашу выборку попали исключительно российские. За рубежом рейтинг популярности инструментов твердотельного моделирования получится совершенно другим.

Анализ выявил пять программ, которые пользуются наибольшим спросом у инженеров. Подробно рассмотрим каждый инструмент и постараемся разобраться в причинах его популярности. По функциональности САПР для твердотельного моделирования можно разделить на три категории:

• Простое ПО. Включает лишь CAD-модуль (Computer-Aided Design) для создания моделей и оформления чертежей.
• Среднее ПО. Включает более расширенные функции. Нередко в софт встроен не только CAD-модуль, но также CAM-модуль (Computer-Aided Manufacturing) для программирования производственного оборудования.
• Тяжёлое ПО. Программы с самым широким набором инструментов. Обычно в них есть не только CAD- и CAM-модули, но также CAE-модуль (Computer-Aided Engineering) для проведения сложных расчётов и анализа.

КОМПАС-3D

КОМПАС-3D — полностью российское ПО для твердотельного моделирования. Среднего набора функций вполне достаточно для начала проектирования продукта. Есть возможность быстро и удобно создавать ассоциативные чертежи.

В будущем разработчики обещают добавить CAE-модуль, что позволит проводить прочностные, газодинамические и другие расчёты. А недавняя интеграция CAM-модуля от ADEM позволяет программировать станки с ЧПУ непосредственно в среде КОМПАС-3D. Для справки: ADEM — программа с немного устаревшей функциональностью и интерфейсом. Но зато с мощной CAM-частью. Программа быстро развивается, поэтому с добавлением CAE-модуля она может перейти из среднего класса САПР в тяжёлый.

Уже сейчас этим инструментом пользуются многие крупные компании: Ракетно-космический центр «Прогресс», нефтекамский автозавод «КАМАЗ», АО «АвтоВАЗ» и многие другие.

Функциональность

В базовый набор твердотельного моделирования КОМПАС-3D входят инструменты для создания 2D-эскизов (скетчей), вытягивания и вращения эскизов, а также инструменты булевых операций — соединение, вычитание и извлечение.

Из интересных функций можно отметить следующие:

• Создание макета сложной сборки. Упрощение модели для увеличения производительности программы.
• Выбор типа загрузки модели. Позволяет использовать неполную загрузку и освободить ресурсы компьютера.
• Добавление приложений. Если не хватает базовых функций, можно их расширить и добавить в КОМПАС-3D официальные приложения. Есть несколько вариантов на выбор (с полным перечнем можно ознакомиться на официальном сайте):

Для машиностроения:

• Металлоконструкции
• Трубопроводы;
• Системы вентиляции;
• Валы и механические передачи;
• Пресс-формы 3D.

Для строительств:

• Технология MinD. Совмещает преимущества трёхмерного проектирования с простотой двухмерного. Ускоряет процесс проектирования;
• Архитектура: АС/АР. Автоматизирует выпуск проектной документации комплектов АС и АР;
• Металлоконструкции: КМ. Автоматизирует процесс проектирования металлоконструкций и документации марки КМ.

Для приборостроения

• Кабели и жгуты;
• Конвертор eCAD. Специальный модуль для проектирования печатных плат;
• Часовые механизмы.

КОМПАС-3D обладает очень удобным ассоциативным методом создания чертежей. Программа создана для отечественного рынка и снабжена всеми необходимыми шаблонами для российских стандартов.

Преимущества

• Отечественный разработчик. Программа не уйдёт с российского рынка.
• Студенческая версия бесплатна. Полный пакет стоит 1490 рублей в год.
• Большое количество видеоуроков на русском языке, в том числе официальных.
• Самая популярная программа для твердотельного моделирования на российском рынке.

Недостатки

• Всё ещё слабая оптимизация, если сравнивать с зарубежными конкурентами.
• Пакет не особо популярен на международном рынке.
• Часто встречаются баги и ошибки

Минимальные системные требования

• Процессор: 64-битный с поддержкой инструкций SSE2 и AVX.
• Оперативная память: >16 ГБ.
• Видеокарта: с поддержкой OpenGL 2.0.
• Место на жестком диске: >21 ГБ.
• ОС: Windows 11, 10, 8.1, 7

Вывод

Проанализируем сферы деятельности компаний, использующих КОМПАС-3D.

Области применения КОМПАС-3

Большое разнообразие сфер применения КОМПАС-3D говорит об универсальности продукта. Это неудивительно, учитывая большое количество его дополнений. Программа подойдёт для тех, кто хочет работать в инженерной сфере, но пока не определился с конкретной областью. К сожалению навык работы в компасе будет ценен только в России.

На 2024 год, согласно нашему анализу вакансий, КОМПАС-3D занимает лидирующие позиции. Это обусловлено быстрым развитием программы, а также её предстоящим переходом из среднего класса в тяжёлый. Стоит отметить и уход зарубежных компаний. КОМПАС-3D стал для многих отличной заменой, ведь. это самый крупная отечественная САПР. К тому же разработчики предлагают варианты быстрого перехода от иностранных систем на отечественную.

Autodesk AutoCAD

Из названия понятно, что AutoCAD — продукт с развитым CAD-модулем. Это единственный модуль для этой программы. Но это не мешает ПО компании Autodesk занимать лидирующие позиции на рынке САПР. Это одна из самых первых персональных CAD-программ, которая развивается уже 40 лет. Софт полностью отлажен, на каждую проблему найдено решение. Это продукт, которому доверяют крупные строительные компании. Инженеров-конструкторов со знанием этой программы публикуют такие компании, как «Главстрой», «Газпром» и «СибТрансСтрой»

Функциональность

Как и КОМПАС-3D AutoCAD обладает базовым набором для создания 3D-моделей твердотельного типа. Процесс осуществляется с помощью создания эскизов, их выдавливания или вращения, а также булевых операций. Но давайте рассмотрим более интересные функции пакета Autodes

• Cильный модуль создания чертежей. Большой набор инструментов для быстро создания и редактирования чертежей и планов. Посмотрите это видео и оцените сами, насколько быстро происходит создание плана с нуля.

• Наличие нескольких версий инструмента. Они, как и приложения в случае с КОМПАС-3D, добавляют в программу недостающие инструменты. Даже в видео из предыдущей ссылки автор устанавливает необходимый набор инструментов SPDS для работы с российскими стандартами. Вот некоторые версии AutoCAD:

1. AutoCAD Architecture. Включает набор инструментов для архитекторов. Заметно облегчает их работу с оформлением стен, окон и других элементов зданий и помещений.
2. AutoCAD Mechanical. Библиотека со стандартными деталями. Их разнообразие впечатляет — 700 000 моделей доступных для интеграции в проект. Также эта версия включает в себя новые инструменты для создания чертежей.
3. AutoCAD Electrical. Помогает при проектировании электрических схем и плат. Нумерует провода, проверяет на ошибки, создает отчёты.
4. Autodesk Civil 3D. Отличный помощник при создании городских планов, скверов и улиц.
5. AutoCAD Map 3D. Версия для работы с ГИС (географическими информационными системами). Добавляет библиотеку инструментов для геодезии и анализа пространственных данных.
6. AutoCAD Raster Design. Позволяет переводить растровые изображения и PDF-файлы в векторные. Отлично подойдет для цифровизации бумажных чертежей.
7. AutoCAD MEP. Версия для инженеров различных систем коммуникации: водо- и электроснабжения, а также вентиляции и отопления.

• Создание аннотаций. В AutoCAD вы можете оставлять комментарии к объекту, что значительно упрощает коммуникацию с другими участниками проекта.
• Добавление внешних ссылок. Проект можно связывать с другими файлами: изображениями, текстами, PDF-файлами. В работе на крупном производстве такое структурирование играет важную роль.

Преимущества

• Проверенная временем программа.
• Многие компании работают с AutoCAD даже после её официального ухода из России.
• Обширный набор инструментов для создания чертежей.
• Большое количество видеоуроков.
• Интеграция с другими продуктами Autodesk

Недостатки

• Перегруженность интерфейса и высокий порог входа.
• Высокая цена: 194 долларов в месяц.
• Официально ПО недоступно в России.

Минимальные системные требования

• Процессор: 64-битный с тактовой частотой не менее 3 ГГц.
• Оперативная память: >16 ГБ.
• Видеокарта: 4 Гб и пропускной способностью 106 Гб/с, совместимый с DirectX12.
• Место на жестком диске: >10 ГБ.
• ОС: Windows 11 или Windows 10 .

Вывод

AutoCAD — программа интересная и признанная многими лидерами рынка. В её популярности можно убедиться, взглянув на первую столбчатую диаграмму в этом материале. В России она отстаёт от КОМПАС-3D не более, чем на 10%. Теперь взглянем, в какой области этот инструмент наиболее популярен.

Области применения AutoCA

AutoCAD наиболее востребован в строительстве и архитектуре. Российские архитектурные вузы и строительные компании продолжают активно пользоваться этим инструментом. Популярность обусловлена несколькими факторами. Во-первых, программа на рынке с 1982 года. За это время было разработано множество методик и планов обучения, созданы устоявшиеся стандарты. Программа никогда не прекращала развиваться, для неё выходили обновления и правки. Хоть сегодня мы и говорим о 3D-моделировании, но главная особенность AutoCAD — 2D-моделирование, создание планов и чертежей. Для архитекторов 3D-функциональности этого ПО вполне достаточно. Во-вторых, внушительный набор инструментов для оформления чертежей делает его очень привлекательным выбором.

SolidWorks

Следующий продукт — SolidWorks от компании Dassault Systèmes. Программа отличается развитой CAD-частью, особенно в плане построения 3D-моделей. А также приятным и интуитивно понятным интерфейсом. ПО выпущено в 90-х, так что с оптимизацией проблем нет — большинство багов давно исправлены.

Хоть в программе предусмотрены CAM- и CAE-пакеты, к тяжёлым САПР её отнести нельзя. Эти модули имеют лишь базовый набор инструментов. CAM-модуль вполне может использоваться как в личных целях, так и в небольших компаниях. Но специалисты из крупных компаний подтвердят, что прочностные анализы в SolidWorks не проводят. Скорее всего, это связано с недоверием к её CAE-модулю. Ведь если анализ окажется некорректным, деталь может сломаться. Для предварительного расчёта DIY-проекта, возможностей программы хватит с лихвой. А вот для сложного промышленного проектирования эксперт предпочитают использовать более тяжёлые и проверенные временем ПО

Всё же SolidWorks успешно заняла свою нишу среди программ твердотельного моделирования. Программа широко известна и используется во многих компаниях, включая GE Healthcare, OMAX Corporation, Tenaris и других. По этой ссылке можно ознакомиться с некоторыми проектами, созданными в SolidWorks.

Функциональность

В SolidWorks тот же принцип создания твердотельных моделей, что и в предыдущих программах из нашего обзора. Создаём эскизы, выдавливаем или вращаем их, применяем булевые операции. Для более техничного проектирования пользуемся дополнительными функциями. Вот наиболее интересные:

• Особый пакет инструментов для реверс-инжиниринга. Например работа с данными, полученными при 3D-сканировании объекта.
• Специальная библиотека, где собраны разнообразные стандартные компоненты и изделия. В ней можно быстро найти детали и стандартные компоненты, различающиеся по назначению и параметрам.
• Проектирование в облаке. Все ваши данные при желании могут сохраняться в облако. Это может заметно облегчить работу, если работаете в команде.
• Создание семейства моделей по технологии DriveWorksXpress. Можно создавать бесконечные вариации модели на основе проекта, один раз настроенного с помощью набора правил.
• Подобно AutoCAD и КОМПАС-3D SolidWorks также имеет дополнения. Если вам не хватает встроенных инструментов для решения задачи, установите специализированную версию программы:

1. SolidWorks Electrical — предлагает набор инструментов для проектирования электрических схем.
2. SolidWorks Composer — версия для создания интерактивных чертежей.
3. CAMWorks — дополнение добавляет CAM-модуль, о котором говорилось в начале обзора.

Преимущества

• Можно без труда переходить от одной программы Dassault Systèmes к другой и переносить данные. Таким образом путь от проектирования до серийного производства проделываем в одной экосистеме.
• Интуитивно понятный интерфейс.
• Большое количество обучающего материала

Недостатки

• Отсутствие встроенных российских стандартов оформления чертежей.
• Дорогая подписка: от 2820 долларов в год.
• Официально ПО недоступно в России

Минимальные системные требования

• Процессор: 64-разрядный; Intel или AMD.
• Оперативная память: >16 ГБ.
• Видеокарта: с поддержкой OpenGL.
• Место на жестком диске: >8 ГБ.
• ОС: Windows 11 или Windows 10, macOS Monterey (12.0) и Ventura (13.0).

ВыводВ каких отраслях работают компании, использующие SolidWorks.

Области применения SolidWorks

Распределение напоминает случай с КОМПАС-3D. Большое разнообразие областей говорит об универсальности программы. Возможность адаптировать программу под любую сферу и её интеграция в семейство программ Dassault позволили SolidWorks крепко закрепиться на рынке. Даже сейчас, после ухода компании из России, многие компании продолжают работать с этим ПО. И всё же, SolidWorks постепенно теряет популярность на отечественном рынке. Отсутствие поддержки и обновлений для РФ в какой-то момент приведут к переходу на отечественное ПО. Однако для тех, кто планирует работать за рубежом, эта программа — отличный вариант.

Siemens NX и DSS Catia

Нужно обязательно упомянуть программы NX от Siemens и Catia от уже упомянутой Dassault Systèmes. К сожалению, их востребованность на российском рынке сегодня крайне мала. Поэтому пробежимся по их особенностям очень кратко.

Две конкурирующие тяжёлые САПР предоставляют возможность сопровождать продукт от проектирования до серийного выпуска. В них есть развитые CAD-, CAM- и CAE-модули. Оба инструмента схожи в функциональности. Отличия можно заметить лишь в интерфейсах и системах сопровождения продукта. Предлагаем сравнить работу в Siemens NX и DSS Catia в этих видео. Говоря о системах сопровождения, нужно отметить, что это важный фактор для любого предприятия. Если выбор пал на NX, то и всю систему нужно будет переводить на ПО от Siemens. Если компания решила внедрить Catia, то придётся пользоваться только ПО от Dassault Systèmes

Функциональность

Говоря о функциональности, можно охарактеризовать её одним словом — большая. Эти программы обладают куда более впечатляющей функциональностью, чем инструменты, о которых мы говорили до этого. Отметим особенности систем:

• Особенно развита параметризация моделей. Создав модель и правильно задав параметры, вы можете создать целое семейство изделий в пару кликов.
• В каждый пакет уже встроены все необходимые наборы дополнительных инструментов. Можете в одно нажатие переключиться с автоматизированного машиностроения на создание проекта из листового металла и т. д.
• Переключаясь между вкладками, вы можете легко выбирать модуль. Создали модель в CAD, переключились на вкладку CAE и тут же проводите нужные инженерные расчёты.
• Интеграция в системы сопровождения. Очень полезный момент для предприятий. Эти системы позволяют работать с PLM-программами, которые систематизируют файлы и документацию. Для системы Siemens это Teamcenter. У DSS подобное решение называется ENOVIA. Также Dassault может похвастать единой платформой для своей продукции, которая называется 3DExperience.

Преимущества

• Обилие инструментов и функций.
• Полное сопровождение продуктов.
• Интеграция в собственные системы.
• CAD, CAM, CAE в одной системе.
• Поддержка работы с крупными изделиями: самолётами, кораблями, двигателями. Даже при подробной детализации этих объектов, если мощность вашего устройства позволяет.

Недостатки

• Очень высокий порог входа. Новичкам придётся несладко.
• Высокая цена подписки. Стоимость NX составляет от 7000 до 45 000 долларов за место в год. Цена CATIA составляет от 9000 до 65 000 долларов в год.
• Более недоступны в РФ

Минимальные системные требования

Для NX:

• Процессор: 64-разрядный; Intel или AMD
• Оперативная память: >16 ГБ.
• Видеокарта: NVIDIA Quadro Series, AMD Radeon Pro Series.
• Место на жестком диске: >31 ГБ.
• ОС: Windows 11 или Windows 10

Для CATIA:

• Процессор: 64-разрядный.
• Оперативная память: >8 ГБ.
• Видеокарта: с поддержкой OpenGL.
• Место на жестком диске: >10 ГБ.
• ОС: Windows 7,10,11

Вывод

Если это настолько крупные и мощные САПР, почему они больше не востребованы в России? На самом деле, востребованы. Даже очень. Ещё пару лет назад навык работы в этих программах был обязателен для многих компаний. Просто они больше недоступны в России. В некоторых компаниях осталась лицензия, но уже на устаревшие версии. Это основная причина перехода многих компаний на отечественный софт КОМПАС-3D. Даже несмотря на то, что он пока не может предложить похожую функциональность.

Заключение

Перед тем, как выбрать программу для твердотельного моделирования, нужно понять, для каких целей она вам нужна. Твердотельное параметрическое моделирование идеально подходит для инженерных и строительных проектов. Однако даже в такой узкой области существует широкий выбор инструментов. Пять программ, о которых мы сегодня рассказали, являются лишь малой частью доступных на рынке систем. Но есть некоторые особенности, о которых стоит знать.

Фриланс в этой сфере хоть и существует, но развит не очень хорошо. Большинство компаний доверяют проектирование инженерным центрам и конструкторским бюро, а не фрилансерам. Поэтому, если хотите зарабатывать в этой сфере, придётся устроиться работать в крупную промышленную или строительную компанию. Именно поэтому в начале статьи мы продемонстрировали востребованность программ в компаниях. Рекомендуем ещё раз внимательно проанализировать столбчатую диаграмму.

На российском рынке явным лидером в является КОМПАС-3D. Это неудивительно. Возможно, этот софт не самый лучший, не самый мощный и не самый удобный, но он есть и уже никуда не исчезнет. Именно так считают в большинстве российских компаний. И пока ситуация не изменится, КОМПАС-3D будет становиться всё более популярным. Есть в этом несомненный плюс: всплеск интереса к отечественному софту уже подтолкнул разработчиков к тому, чтобы улучшить его и дополнить новыми функциями.

Вы можете изучать любую программу, которая вам интересна. В будущем ситуация может измениться, а NX или Catia снова станут востребованы.Независимо от того, какую программу вы выберете, вам потребуются большие вычислительные ресурсы. Особенно в проектах, которые предполагают сложные инженерные расчёты. Специалисты DigitalRazor помогут выбрать мощную рабочую станцию под любой инструмент 3D-моделирования. Вы также можете воспользоваться удобным конфигуратором и спроектировать свою систему самостоятельно.