در CAD و سایر نرم­ افزار­های گرافیکی برای توصیف پوسته المان­ های سه­ بعدی از مدل­سازی سطوح استفاده می­ شود. این مدل­سازی­ ها در طراحی بدنه خودرو، بدنه کشتی، گوشی­ های تلفن همراه و ... به کار می­ رود. مدل­سازی سطوح، در ابتدا توسط صنایع خودرو­سازی و هوا فضا توسعه یافت و امروزه در همه طراحی­ های مهندسی از کالا­های مصرفی تا تولید بدنه کشتی مورد استفاده قرار می­گیرد. مدل­سازی سطوح ابزاری پیشرفته برای تولید و تغییر هندسه المان­ها با انواع قیود، اتصالات و پیوستگی­ ها فراهم می­ کند.

تعریف سطوح و منحنی­ های با شکل آزاد، هندسه و توپولوژی اشکال را در بر می­ گیرد. هندسه، شکل و موقعیت آن را در فضا تعریف می­ کند و با استفاده از اشیای ریاضی نظیر نقطه، بردار، زاویه و چند جمله­ ای­ ها تعیین می­ شود. توپولوژی سازگاری المان­ های هندسی نظیر اتصالات و جهت­ گیری­ ها را تعریف می­ کند و با استفاده از اشیای ریاضی نظیر رئوس، لبه­ ها و وجه­ ها تعیین می­ شود.

برای طراحی قطعات با شکل­ های پیچیده اغلب نیاز به ترسیم سطوح همراه با قاب­ های سیمی می­ باشد. در مدل­سازی این قطعات برای رسیدن به طرح نهایی از عناصر Wireframe، Surface و Solid به صورت پیوسته استفاده می­ شود.

محیط کاری (Generative Shape Design (GSD عناصر جامعی برای طراحی سطوح و ایجاد قطعات با شکل­ های پیچیده فراهم می­ کند.

محیط کاری FreeStyle به منظور ایجاد و آنالیز سطوح و منحنی­ هایی به کار می­ رود که از طریق تغییر شکل­ های پویا و با توجه به جلوه­ های زیبایی شناختی تولید می­ شوند. طراحان می­ توانند با استفاده از این سطوح و منحنی­ های سه بعدی و یا با استفاده از ابر نقاط، شکل­ های سلیقه­ ای و بی­ نظیری را ایجاد کنند. طراح می­ تواند انواع اتصالات سطوح و منحنی­ ها را مطابق با اتصالات G0، G1 و G2 کنترل نماید. در این محیط سطوح را می­ توان بدون استفاده از مرز­ها و منحنی­ ها تولید کرد. هم­چنین می­ توان ابتدا مرز­ها را ایجاد و سپس سطوح را بر مبنای آن­ ها تولید نمود.

برای تولید سطوح نرم، از الگوریتم سطوح بخشیزه استفاده می­ شود. این الگوریتم با کنترل و تغییر فرم مش­ ها، سطحی نرم و یک­پارچه­ ایجاد می­ کند. به کمک این الگوریتم می­ توان توپولوژی اشکال بزرگ و پیچیده را توصیف نمود. به دلیل اهمیت این ویژگی­ های منحصر به فرد، الگوریتم سطوح بخشیزه به عنوان ابزاری سودمند در سیستم­ های انیمیشن و مدل­سازی به کار می­ رود.

(Imagine & Shape (IMA محصولی است که بر مبنای سطوح بخشیزه، برای بیان ایده­ ها، طراحی صنعتی و مفهومی، نمونه­ سازی سریع، شبیه­ سازی اشیا و طراحی به کمک عکس مورد استفاده قرار می­ گیرد. به کمک ابزار­های این محیط می­ توانید یک ایده طراحی را با روشی ساده و سریع به مدل هندسی سه­ بعدی تبدیل کنید. در این محیط ضمن تولید مدل­ های هندسی جدید می­ توانید با تغییر فرم اشیای موجود، عملکرد آن­ ها را بهبود ببخشید. عمده کاربرد­های این محیط در طراحی لوارم خانگی، اسباب بازی­ ها، کالا­های ورزشی و محصولات صنعتی می­ باشد.

سطوح بخشیزه در CATIA V5 سطوح دقیق از نوع Bezier یا NURBS می­ باشند. این سطوح بر مبنای یک مش چهار وجهی تعریف و کنترل می­ شوند. در یک سطح می ­توان با کنترل پارامتر­های مربوط به کشش سطوح، لبه­ های تیز یا نرم ایجاد کرد.

محیط کاری (FreeStyle Sketch Tracer (FSK بخشی از مجموعه طراحی سطوح CATIA می­ باشد. این محیط شما را قادر می­ سازد تا طرح­ ها، عکس ­ها و یا هر نوع ترسیمه دو­بعدی را وارد کرده و موقیعت و مقیاس آن­ را در فضای سه­ بعدی تعیین کنید. سپس می ­توانید از سایر محیط­ های طراحی سطوح یعنی Freestyle، Generative Shape Design و Imagine & Shape برای ترسیم المان­ های هندسی بر روی این طرح ­ها استفاده نمایید.

مهندسی معکوس، هنر تبدیل ابر نقاط به مدل سه­ بعدی CAD می­ باشد. ابر نقاط مجموعه سه­ بعدی از نقاط است که خصوصیات سطح خارجی یک شیئ را توصیف می­ کنند. این نقاط از آنالیز محیط پیرامون شیئ و جمع ­آوری اطلاعات از شکل ظاهری آن به کمک یک اسکنر سه ­بعدی به دست می­ آیند. تکنولوژی به کار رفته در جمع آوری اطلاعات از سطح شکل، در دو نوع تماسی و بدون تماس می­ باشد. در حالت تماسی از دستگاه ­های (CMM (Coordinate Measuring Machine و در حالت بدون تماس از لیزر و نور ساخت یافته استفاده می­ شود.

در فرآیند مهندسی معکوس، ابتدا بر روی نقاط، یک مش سه­ گوش ایجاد می ­شود. این مش، توپولوژی اصلی مدل نهایی را ارائه می­ دهد. در مرحله بعد از تقسیم مش به نواحی کوچک­تر و یا روش­ های دیگر، یک سطح ساده تخمین­ زده می­ شود. این سطوح تا جایی که از زیبایی و سازگاری آن­ ها اطمینان حاصل شود، پیراسته شده و به هم متصل می­ شوند و در نهایت مدل اصلی را ایجاد می­ کنند.

محیط کاری (Digitized Shape Editor (DSE در آغاز چرخه مهندسی معکوس CATIA قرار دارد. این محیط به عنوان یک ابزار قدرتمند برای خواندن، وارد کردن، اعمال فرآیند­های مختلف بر روی ابر نقاط و تولید مش مورد استفاده قرار می­ گیرد. خروجی این محیط می ­تواند در محیط­ های Quick Surface Reconstruction، Digital Mock-Up و یا Surface Machining به کار رود و یا به صورت فرمت­ های مختلف تبدیل شود.

محیط کاری (Quick Surface Reconstruction (QSR برای بازسازی سریع و آسان سطوح از روی داده­ های خروجی ابر نقاط مورد استفاده قرار م

ی­ گیرد. این محیط با توجه به نوع شکل ورودی، چندین روش مختلف برای بازسازی سطوح ارائه می ­دهد.