1963 — Sketchpad (Иван Сазерленд, MIT).
Первая интерактивная графическая система: мышление «рисую — получаю геометрию», ограничения/констрейнты, объектность. Часто называют прародителем современного CAD и GUI. Википедия

1960-е → 1980-е — кривые Безье, B-splines и NURBS.

Автопром (Citroën) приводит к стандарту представления сложных поверхностей: от кривых Безье (1960-е) к NURBS - Неоднородные рациональные B-сплайны, которые массово входят в коммерческие CAD в 1980-е. Это делает реальной «классику» поверхностного моделирования в авиа/авто-дизайне. Что такое сплайны и почему они важны в моделировании

1977–1981 — CATI → CATIA (Dassault).

Из внутризаводского проекта по 3D-поверхностям и ЧПУ (CATI, 1977) рождается CATIA (1981) и компания Dassault Systèmes; далее — масштабное внедрение в авиации (Boeing и др.). Википедия
Сейчас CATIA для крупномасштабного, высокоточного и сложного моделирования поверхностей в аэрокосмической и автомобильной промышленности, где глубокий математический подход и обширные возможности имеют решающее значение, а более высокая стоимость и более крутая кривая обучения оправданы.

1980 — IGES 1.0.

Первый широко принятый нейтральный формат обмена CAD-данными между системами/подрядчиками (инициатива Boeing, GE, NBS/NIST).

Декабрь 1982 — AutoCAD 1.0.

Первый массовый CAD «на ПК», который демократизировал черчение и проектирование вне мейнфреймов/мини-ЭВМ.

1987–1988 — Параметрическое 3D-моделирование (Pro/ENGINEER).

Правила, размеры и зависимости становятся «источником истины»: изменение параметра перестраивает модель. Концепция стала стандартом индустрии.

1988–1989 — Ядра твердотельного моделирования (Parasolid, ACIS).

Геометрические ядра отделяются от приложений и лицензируются многим CAD: Parasolid (ныне Siemens) и ACIS (Spatial/Dassault) формируют базу большинства 3D-САПР 1990-х/2000-х.

1994/95 — STEP (ISO 10303).

Наследник IGES с широкой моделью данных изделия (AP203 и др.) — стандарт интероперабельности для всего жизненного цикла изделия.

2010-е → сегодня — облачные CAD/CAM, генеративный дизайн, тесная связка с производством.

Единый цикл Digital Modeling & Fabrication: CAD → CAM → CNC + PLM/PDМ и обмен через STEP. (Общий тренд; конкретику под твои инструменты раскроем в следующих разделах.)

Больше про историю CAD — HABR

• Принцип: модель строится на основе параметров и зависимостей (размеров, углов, формул).
• История: каждое действие (эскиз, выдавливание, вырез, фаска) фиксируется в «дереве операций».
• Плюсы:
• изменения в параметрах перестраивают всю модель;
• удобно для серийного производства (вариации деталей по размерам);
• точность и повторяемость.
• Минусы:
• сложнее для новичка;
• требует аккуратного построения дерева.
• Примеры: SolidWorks, Fusion 360, Inventor, CATIA.
• Где применяют: машиностроение, архитектура, производство мебели — когда нужны точные размеры и вариации.

Например: нужно сделать корпус с отверстиями под болты. Если диаметр болтов изменится, достаточно поменять параметр — и отверстия автоматически перестроятся.

• Принцип: работаешь с геометрией напрямую, как с глиной — тянешь за грань, перемещаешь ребро, меняешь форму без истории параметров.
• Плюсы:
• быстрое редактирование импортированных моделей (например, из STEP или STL);
• интуитивно понятно для новичков;
• удобно для концептов и дизайн-эскизов.
• Минусы:
• нет истории построения;
• сложно вносить системные изменения (например, увеличить все отверстия на 2 мм).
• Примеры: Rhino, Tinkercad, SpaceClaim, Meshmixer.
• Где применяют: дизайн, прототипирование, 3D-печать, работа с импортированными моделями.

Пример: получили деталь в STEP без параметров — можно просто «подвинуть» отверстие, не вдаваясь в историю его создания.

Используются для хранения полноценной 3D-модели с параметрами и историей.

• STEP (.stp / .step) — международный стандарт обмена 3D-моделями; сохраняет геометрию и иногда цвета/сборки. Подходит почти для всех программ.
• IGES (.igs / .iges) — старый стандарт, поддерживает кривые и поверхности. Сейчас используется реже, но встречается.
• Parasolid (.x_t / .x_b) — геометрическое ядро, используется SolidWorks, NX и другими CAD. Более «чистый» обмен, чем IGES.
• Fusion (.f3d) — родной формат Autodesk Fusion 360, сохраняет всю историю параметров и сборку.

В них сохраняется не только форма, но и параметры, дерево построения.

Представляют объект как оболочку из треугольников или многоугольников.

• STL (.stl) — самый популярный для 3D-печати. Описывает только геометрию (без цвета, материалов).
• OBJ (.obj) — сеточная модель + может хранить цвета и текстуры. Удобен для визуализации и анимации.
• 3MF (.3mf) — новый формат для 3D-печати (разрабатывается Microsoft + 3D-производители). Может хранить материал, цвет, текстуры.

Mesh-файлы нужны, когда модель уже не редактируют параметрически, а готовят к печати или визуализации.

Форматы для хранения 2D-чертежей и контуров.

• DXF (.dxf) — открытый формат от Autodesk, поддерживается почти всеми программами, часто используется для лазерной/фрезерной резки.
• DWG (.dwg) — родной формат AutoCAD. Более «закрытый», но богатый по возможностям (слои, стили).

DXF/DWG нужны для резки, лазера, плазмы, водоструя — где по сути используется 2D-контур.

Файлы, которые понимает станок.

• NC (.nc) — универсальное расширение для G-кода (numerical control).
• TAP (.tap) — одно из популярных расширений управляющих программ (зависит от CAM и контроллера).
• ISO G-code (.gcode) — текстовый файл с командами движения (G1, G2, M3 и т. д.).

G-code — это «язык станка». В нём нет параметров или красивой модели — только команды: куда поехать, с какой скоростью и каким инструментом.

Оси X, Y, Z взаимно перпендикулярны.
В 2D-чертежах работают X и Y (плоскость), в 3D добавляется ось Z (высота).
В CAM/CNC дополнительно могут использоваться вращательные оси:

• A — вращение вокруг X,
• B — вращение вокруг Y,
• C — вращение вокруг Z.