Qual è la differenza tra software ECAD e MCAD?

Quando si progettano dispositivi elettronici, sono disponibili molti strumenti per rendere la vita dei progettisti molto più semplice. I due strumenti essenziali disponibili per il progettista sono i pacchetti Electronic Computer-Aided Design (ECAD) e Mechanical Computer-Aided Design (MCAD).

Tramite i software ECAD e MCAD, i progetti completi possono essere modellati nei minimi dettagli nel mondo virtuale, così da permettere al progettista di verificare che il suo progetto funzioni correttamente e che i componenti si adattino una volta prodotti. In passato, i circuiti venivano prototipati e gli involucri modellati per convalidare i progetti, al giorno d'oggi un computer esegue queste operazioni in pochi secondi. Con il giusto software, gli adattamenti possono essere rapidi, semplici e a basso costo.

Prima di illustrare il funzionamento di questi strumenti, è necessario analizzare il funzionamento di ciascun tipo di software. Continua a leggere per scoprire le differenze tra ECAD e MCAD nel dettaglio!

• Che cos'è l'ECAD?
• Che cos'è l'MCAD?
• Integrazione ECAD/MCAD
• Il processo di progettazione integrato
• In sintesi

ECAD e MCAD: le differenze principali

A questo punto ti starai chiedendo: che cos'è uno strumento ECAD? Che cos'è un software MCAD? Ma soprattutto, qual è la differenza fra i due? In questo articolo affronteremo le differenze tra ECAD e MCAD. Chiaramente, un tool ECAD si concentra sulla parte elettrica di una progettazione fisica, mentre l'MCAD si concentra sulla parte meccanica. Oggi questi software vengono utilizzati insieme per promuovere la collaborazione. In questo modo i designer possono lavorare insieme su nuovi prodotti. L'integrazione ECAD/MCAD significa che un ingegnere di progettazione elettronica può eseguire attività MCAD nel proprio software di progettazione PCB e viceversa per un progettista meccanico.

Che cos'è l'ECAD?

Un software ECAD consente a un progettista elettrico di creare un layout del circuito stampato (PCB) da uno schematico della progettazione del circuito, generare una rappresentazione virtuale del PCB che mostri il posizionamento dei componenti con modelli 3D ed infine generare/visualizzare la documentazione di produzione della scheda circuito 2D. I diversi pacchetti software hanno funzionalità diverse e alcuni software richiedono l'utilizzo di più programmi per eseguire varie attività di progettazione.

Una libreria standardizzata relativa alle dimensioni dei componenti, integrata con dati elettrici e meccanici per componenti su misura o inconsueti, fornisce le informazioni necessarie per il posizionamento della scheda definite entro le dimensioni fisiche del PCB. L'instradamento delle tracce assistito dal computer, combinato con ottimizzazioni manuali e informatiche, accelera il processo di progettazione del layout. Le funzioni di controllo automatico delle regole possono inoltre garantire che il layout elettrico sia instradato correttamente prima che il progetto venga sottoposto a una fase di simulazione. Una volta terminato questo passaggio, è possibile procedere con la revisione elettrica e un'analisi DFM completa.

Lavorare con un modello 3D della scheda progettata consente ai progettisti elettrici di verificare rapidamente che non vi siano interferenze fisiche tra i componenti, ostruzioni a qualsiasi flusso d'aria pianificato per la gestione termica o potenziali collisioni tra componenti, schede di accoppiamento o un involucro. Inoltre, durante il processo di produzione, possono verificare che la progettazione sia compatibile con qualsiasi apparecchiatura automatica di posizionamento dei componenti. Un vantaggio significativo per progetti complessi a più schede è la possibilità di visualizzare l'assemblaggio completato e garantire che i componenti di una scheda possano interfacciarsi con un'altra.

Che cos'è l'MCAD?

Un software MCAD consente al progettista di creare strutture fisiche come le parti meccaniche, gli involucri dei dispositivi e i componenti di montaggio. Il software può generare una rappresentazione virtuale dei componenti come immagine 3D e renderizzare la documentazione di produzione in 2D.

Le tecniche di modellazione parametrica e diretta consentono ai progettisti di creare e modificare le strutture, sia come piani in 2D che rappresentazioni in 3D. Strutture multiple possono essere sviluppate e assemblate separatamente in un progetto meccanico virtuale completo. Questa struttura consente al progettista di esaminare l'assemblaggio, in modo da individuare interferenze fra i componenti o spazi vuoti all'interno della struttura.

Gli strumenti di simulazione consentono al progettista di calcolare le proprietà meccaniche del progetto, come i fattori di resistenza e rigidità, nonché di eseguire il collaudo rispetto alla conformità con i requisiti di protezione ambientale.

Integrazione dei software ECAD/MCAD

Un ulteriore vantaggio del software ECAD si verifica durante il collaborative design, in cui più membri del team che lavorano su diverse aree funzionali oppure aspetti di un progetto, possono raggruppare i loro componenti. La combinazione fra ECAD e MCAD offre al progettista la possibilità di assemblare i componenti elettrici e meccanici in un ambiente virtuale, oltre a verificare il rispettivo adattamento.

• I punti di fissaggio dell'involucro PCB sono posizionati correttamente?
• I fori sono allineati? I componenti montati sul PCB hanno uno spazio sufficiente?
• Il PCB completato si adatterà all'interno dell'involucro? I componenti toccheranno i bordi oppure avranno dimensioni troppo grandi per l'inserimento?
• Il flusso d'aria programmato che attraversa l'involucro sul PCB si trova nella posizione corretta per massimizzare l'efficacia degli impianti termici?
• Il calore generato sul PCB verrà dissipato all'involucro secondo le necessità?
• Le vibrazioni o gli shock meccanici applicati all'involucro influiranno negativamente sui componenti montati sul PCB?

Una visualizzazione 3D del progetto completo fornirà risposte rapide e semplici a queste domande, mostrando come tutti i componenti elettrici e meccanici interagiscono fisicamente. Il bello di questo approccio integrato da ECAD a MCAD (o viceversa) è che consente di individuare errori, modificare i progetti e convalidare i risultati in pochi minuti.

Problematiche della ECAD MCAD integration

Il problema principale della integrazione ECAD MCAD è che spesso i progettisti hanno a disposizione strumenti incompatibili. L'esportazione dei dati in un formato che può essere utilizzato da un altro strumento è spesso un processo complesso che può generare errori nell'insieme dei dati. Il tempo che si risparmia utilizzando gli strumenti viene poi impiegato controllando manualmente che ognuno abbia dati coerenti. Potenzialmente, qualsiasi errore potrebbe non venir individuato finché un addetto alla catena di assemblaggio scopre che il PCB non si adatta all'involucro del nuovo prodotto che ha appena iniziato a produrre.

Negli ultimi anni, fra i produttori di strumenti si sta sviluppando un lavoro continuo per la generazione di standard convenzionali relativi alla collaborazione ECAD/MCAD. Di conseguenza, i processi automatizzati sono ora presenti in strumenti che consentono la comunicazione bidirezionale delle informazioni di progettazione e supportano modifiche incrementali su entrambi i lati, in modo da essere condivise e verificate in modo efficiente fra i team.

Il processo di progettazione integrato

È essenziale tenere presente che entrambi i processi non possono essere eseguiti in sequenza o singolarmente. I dati di un metodo influenzeranno l'altro. Ad esempio, il processo del software ECAD può determinare le dimensioni fisiche di base per il PCB e identificare eventuali vincoli legati alla gestione termica e alle vibrazioni che influiscono sulla progettazione dell'involucro. Allo stesso tempo, il processo MCAD potrebbe determinare l'esistenza di vincoli relativi alle dimensioni del PCB o al posizionamento dei componenti, in modo da soddisfare qualsiasi requisito di dimensionamento esterno o altri fattori, come il posizionamento degli ingressi e delle uscite del flusso d'aria.

È insolito che un team di progettazione abbia campo libero sulla progettazione dell'involucro, che consente loro di ottimizzare la progettazione PCB utilizzando qualsiasi dimensione della scheda. Solitamente, la progettazione dell'involucro pone vincoli alla progettazione del circuito stampato, che a sua volta può influenzare la progettazione del circuito elettronico. Un flusso di lavoro integrato con entrambe le tipologie di software di progettazione elettrica e meccanica consente ai team di progettazione di collaborare e progettare una soluzione ottimale.

Ciò significa che i progettisti non sono costretti ad utilizzare PCB rettangolari in involucri simili a mattoni. Al contrario, questi strumenti offrono la possibilità di creare forme complesse in modo rapido e conveniente come con le progettazioni standard semplici.

Software ECAD e MCAD: riassunto finale

I team di progettazione elettronica e meccanica che lavorano in parallelo con una soluzione integrata possono ora ottenere in pochi giorni ciò che in passato richiedeva mesi in un ambiente virtuale. La soluzione software ECAD ottimizzerà il processo di progettazione per il posizionamento dei componenti elettrici ed elettronici. La soluzione MCAD ottimizzerà il processo di progettazione per i componenti meccanici. L'integrazione dei due ambienti e la condivisione automatica dei dati può rivoluzionare il processo di progettazione globale. Questa capacità ha consentito alle aziende di avere la certezza che i PCB e gli involucri prodotti si adatteranno ed il prodotto assemblato funzionerà come previsto.

I progettisti di circuiti, gli ingegneri di layout PCB e gli ingegneri di simulazione utilizzano l'intera gamma di strumenti di collaborazione e integrazione dal software ECAD al software MCAD (e viceversa) in Altium Designer®. Una volta che un progetto è completo e pronto per essere realizzato, la piattaforma Altium 365™ semplifica la collaborazione e la condivisione dei progetti.

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