Ensayo

2012

Instituto Tecnológico de

Cosamaloapan

Ing. Valente Isidro

Celedonio MArquez

[ENSAYO DE DISEÑO ASISTEDO POR COMPUTADORA (CAD/CAM/CAE/CIM)] El diseño es una actividad que se proyecta hacia la solución de problemas planteados por el ser humano en su adaptación al medio que lo rodea, para la satisfacción de sus necesidades, para lo cual utiliza recursos como la tecnología CAD/CAE/CAM. Estas tecnologías se vienen aplicando a través delos métodos de la ingeniería concurrente. La técnica más desarrollada en la ingeniería asistida por computador (CAE), es la aplicación de los análisis por elementos finitos, que con la mejora de los equipos de cómputo se ha convertido en técnicas accesibles para todos los usuarios. Estas técnicas son usadas industrialmente desde el diseño hasta la fabricación consiguiendo optimizar costos, calidad, tiempo, seguridad, etc.

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COSAMALOAPAN

NOMBRE DE LA MATERIA:

DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA

NOMBRE DEL PROFESOR:

ING. JOSE ANTONIO COBOS TORRECILLA

NOMBRE DE LA CARRERA:

INGENIERIA INDUSTRIAL

NOMBRE DEL ALUMNO:

ING. VALENTE ISIDRO CELEDONIO MARQUEZ

GRUPO:

702-AB

LUGAR: FECHA:

CARLOS A CARRILLO. VER, 27/08/2012

ÍNDICE

Pag.

INTRODUCCIÓN???????????????????????????? 1

CAD?????????????????????????????????... 3

CAE?????????????????????????????????... 7

CAM????????????????????????????????..? 9

CIM?????????????????????????????????.. 10

PERSPECTIVAS DE FUTURO?????????????????????.. 11

CONCLUSIÓN????????????????????????????.. 12

BIBILOGRAFIA????????????????????????????..13

Ensayo Diseño Asistido Por Ordenador

Ing. Valente Isidro Celedonio Marquez Página 1

Introducción

El término Diseño asistido por ordenador fue acuñado por Douglas Ross y Dwight

Baumann en 1959, y aparece por primera vez en 1960, en un anteproyecto del MIT, titulado

"Computer-Aided Design Project" [Ross93]. En aquella época ya se había comenzado a

trabajar en la utilización de sistemas informáticos en el diseño, fundamentalmente de curvas y

superficies.

Estos trabajos se desarrollaron en la industria automovilística, naval y aeronáutica. Un

problema crucial para esta industria era el diseño de superficies, que se resolvía, siempre que

era factible instanciando curvas y superficies conocidas y fácilmente representables (círculos,

rectas, cilindros, conos, etc.). Las partes que no podían ser diseñadas de este modo, como

cascos de buques, fuselaje y alas de aviones o carrocerías de coches, seguían procesos más

sofisticados.

El primer trabajo publicado relacionado con la utilización de representaciones paramétricas

para curvas y superficies fue escrito por J. Fergusson en 1964 [Bézi93], quien exponía la

utilización de curvas cúbicas y trozos bicúbicos. Su método se estaba usando en el diseño de

alas y fuselajes en Boeing.

reviamente Paul de Castelju desarrollo, en torno a 1958, un método recursivo para el diseño de

curvas y superficies basado en el uso de polinomios de Bernstein, en Citroën. Sus trabajos, no

obstante no fueron publicados hasta 1974. Paralelamente, y de forma independiente Pierre

Bézier, trabajando para Renault desarrollo la forma explícita del mismo método de diseño, que

hoy se conoce como método de Bézier.

no de los hitos en el desarrollo del CAD fueron los trabajos de Ivan Sutherland quien realizó su

tesis doctoral sobre desarrollo un sistema de diseño en el MIT en 1963 [Mann93]. El sistema

permitía la definición y edición interactiva de elementos geométricos, que podían ser

almacenados de forma concisa.

or la misma fecha, y también en el MIT Steve Coons comenzó a desarrollar técnicas de diseño

de superficies basadas en la descomposición en trozos [Barn93], que fueron aplicados al

diseño de cascos de buques en 1964.



l modelado de sólidos tuvo un desarrollo más tardío. Tal vez, los primeros antecedentes sean

los trabajos desarrollados por Coons en el MIT entre 1960 y 1965, que se centraron en la

aplicación de métodos numéricos a sólidos creados por barrido.

os primeros trabajos relacionados con el modelo de fronteras se desarrollaron en la

Universidad de Cambridge (UK), a finales de la década de los sesenta. No obstante, el

desarrollo del modelado de sólidos como disciplina, se debe en gran parte a los trabajos de

Aristides Requicha y Herbert Voelcker en la Universidad de Rochester durante la década

siguiente.

n 1974 Baumgart propuso la representación mediante aristas aladas (windged-edges) para B-

rep, y propuso la utilización de operadores de Euler para editar la representación.

A finales de la década de los sesenta y principios de los setenta, se comenzaron a desarrollar

modeladores de sólidos. Entre ellos cabe destacar EUCLID, desarrollado por J.M. Brun en

Francia, PADL-1 de la Universidad de Rochester, Shapes del MIT, TIPS-1 desarrollado por

Okino.



CAD “DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA” (CAD – COMPUTER AIDED

DESIGN)

Representa el conjunto de aplicaciones informáticas

que permiten a un diseñador “definir” el producto a

fabricar.

Permite al diseñador crear imágenes de partes,

circuitos integrados, ensamblajes y modelos de

prácticamente todo lo que se le ocurra en una

estación gráfica conectada a un computador Estas

imágenes se transforman en la base de un nuevo

diseño, o en la modificación de uno previamente

existente. A éstas se le asignan propiedades geométricas, cinéticas, del material entre otras,

mejorando así el diseño sobre papel. Se logra así una mayor velocidad en el diseño, al existir la

posibilidad de corregir, encargándose el computador de recalcular el dibujo. Existen sistemas

CAD especiales para aplicaciones mecánicas, electrónicas y de arquitectura, los cuales

permiten una mejor interrelación con sus respectivos sistemas CAE

A continuación se enumeran algunas de las características de las aplicaciones CAD que

permiten especificar y formalizar la representación inequívoca de una pieza o sistema:

CAD 2D: sustitutivo básicamente del tablero de dibujo, la representación de los objetos es

bidimensional; la información geométrica de que dispone el ordenador es bidimensional, es

decir, está contenida en un plano. Las vistas son generadas de forma independiente y no existe

asociatividad entre las mismas. Su ámbito de aplicación es muy amplio: realización de

distribuciones en planta, diseño de circuitos eléctricos, electrónicos, hidráulicos y neumáticos,

diseño y proyecto de líneas de montaje, proyecto de moldes y matrices, generación rápida de

planos para piezas sencillas, etc

Modelado geométrico 3D: descripción analítica de la volumetría, contorno y dimensiones del

objeto o sistema, incluyendo relaciones geométricas e incluso algebraicas entre los distintos

componentes; (x,y,z).



Según el nivel de representación pueden distinguirse en:

Modelado en jaula de alambre ("wire frame"): el ordenador dispone de las coordenadas -x,y,z-

de los vértices del objeto, así como información de los elementos geométricos que unen dichos

vértices. Es evidente que con estos datos no se dispone de información sobre las caras o

superficies del objeto.

Modelado en superficies. Es cuando estos han sido generados correctamente, sirven como

base de partida para la aplicación del CAM, CAE, "rapid prototyping", generación de planos,

etc.

Es posible representar un objeto sombreándolo, dándole así una apariencia realística, al mismo

tiempo que oculta líneas no vistas y permite una mejor comprensión del mismo.

Figura 2 Modelo de superficies

sombreado.

Modelado sólido: permite definir íntegramente cualquier objeto en un ordenador. El sistema

dispone de la información del modelo de superficies y además distingue el interior del exterior

de la pieza. Ello permite realizar operaciones como generación de secciones de todo tipo,

"montaje" de piezas en conjuntos para análisis de interferencias, campos de trabajo y

movimiento, representación explosionada para esquemas de montaje, etc., así como obtención

de información como volúmen, centro de gravedad, momentos de

Proyecciones bidimensionales del objeto o sistema: obtención de vistas, secciones,

perspectivas, detalles, etc. automáticamente.

Muestra el aspecto de una pieza modelada con superficies. Figura 1 Modelo CAD de superficies.



Base de datos de propiedades: materiales, tolerancias dimensionales, terminaciones

superficiales, tratamientos térmicos, etc.

La tecnología CAD se dirige a los centros técnicos y de diseño de una amplia gama de

empresas: sector metalmecánica, ingeniería electrónica, sector textil y otros.

El uso de la tecnología CAD supone para el diseñador un cambio en el medio de plasmar los

diseños industriales: antes se utilizaba un lápiz, un papel y un tablero de dibujo.

Con el CAD, dispone de un ratón, un teclado y una pantalla de ordenador donde observar el

diseño. Así, un computador, al que se le incorpora un programa de CAD, le permite crear,

manipular y representar productos en dos y tres dimensiones. Esta revolución en el campo del

diseño ha venido de la mano de la revolución informática.

Las mejoras que se alcanzan son:

- Mejora en la representación gráfica del objeto diseñado: con el CAD el modelo puede

aparecer en la pantalla como una imagen realista, en movimiento, y observable desde distintos

puntos de vista.

- Mejora en el proceso de diseño: se pueden visualizar detalles del modelo, comprobar

colisiones entre piezas, interrogar sobre distancias, pesos, inercias, etc. En conclusión, se

optimiza el proceso de creación de un nuevo producto reduciendo costes, ganando calidad y

disminuyendo el tiempo de diseño.

En resumen, se consigue una mayor productividad en el trazado de planos, integración con

otras etapas del diseño, mayor flexibilidad, mayor facilidad de modificación del diseño, ayuda a

la estandarización, disminución de revisiones y mayor control del proceso de diseño.

Un buen programa CAD no sólo dispone de herramientas de creación de superficies, sino

también de posibilidades de análisis y verificación de las mismas, entendiendo por superficies

correctas aquéllas cuyos enlaces entre ellas son continuos en cuanto a tangencia y curvatura, y

sin contener zonas donde se ha perdido continuidad de curvatura.

Un programa CAD avanzado permite trazar superficies paralelas a las creadas, por ejemplo

generando la piel interna de la pieza a partir de la piel externa en el caso de piezas con un

espesor uniforme conocido y debe tener los elementos necesarios para conseguir realizar

sobre el modelo CAD todas las actividades de ingeniería de diseño necesarias (nerviado,

fijaciones, centradores, elementos rigidizadores).



Cuya principal ventaja

o radica en la rapidez con que permite efectuar modificaciones en el diseño, a diferencia

de lo que ocurría cuando los diseños se realizaban en papel.

Las posibilidades del sistema CAD son enormes, pudiendo realizar una amplia gama de tareas,

entre las que podemos destacar:

Visualizar en pantalla un modelo cualquiera en tres dimensiones y en perspectiva.

Utilizar distintos colores para cada superficie.

Eliminar automáticamente líneas y superficies ocultas.

Rotar o trasladar la pieza.

Obtener cualquier tipo de secciones, dibujando plantas y alzados automáticamente.

Calcular el volumen, superficie, centro de gravedad, inercia, etc., de cada pieza, casi

instantáneamente.



CAE – (COMPUTER AIDED ENGINEERING) “INGENIERÍA ASISTIDA POR

COMPUTADORA”

Engloba el conjunto de herramientas informáticas que permiten analizar y simular el

comportamiento del producto diseñado. Es la tecnología que analiza un diseño y simula su

operación para determinar su apego a las condiciones de diseño y sus capacidades. Hoy en

día, CAE es casi dos tecnologías separadas: una es la aplicada a la mecánica y otra a la

electrónica. Ambas realizan extensos análisis respecto de las leyes físicas, así como de los

estándares de la industria. El CAE mecánico, en particular, incluye un análisis por elementos

finitos (FEA, finite element analysis) para evaluar las características estructurales de una parte

y programas avanzados de cinemática para estudiar los complejos movimientos de algunos

mecanismos. El CAE electrónico, asimismo, permite verificar los diseños antes de fabricarlos,

simular su uso y otros análisis técnicos para evitar perder tiempo y dinero.

Tiene por objetivo, básicamente, proporcionar una serie de herramientas que permitan fabricar

la pieza diseñada.

Los sistemas CAE posibilitan la simulación del comportamiento de una pieza, mecanismo o

producto ante un fenómeno determinado sin necesidad de disponer físicamente de esta pieza,

mecanismo o producto.

Los sistemas CAE nos proporcionan numerosas ventajas:

- Facilidad, comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseño.

- Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricación.

- Alto porcentaje de éxito.

- Eliminación de la necesidad de prototipos.

- Aumento de la productividad.

- Productos más competitivos.

- Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación.

- Se obtiene un producto económico, de óptima calidad y en el menor tiempo posible.

Seguidamente se mencionan algunas de las principales aplicaciones CAE:



Cálculo de propiedades físicas: volumen, masa, centro de gravedad, momentos de

inercia, etc.

Análisis tensional y cálculo mecánico y estructural: lineal y no lineal.

Análisis de vibraciones.

Simulación del proceso de inyección de un molde: análisis dinámico y térmico del fluido

inyectado (inyección virtual)

Simulación de procesos de fabricación: mecanizado, conformado de chapas metálicas,

soldaduras, análisis de fijaciones (fabricación virtual)

Simulación gráfica del funcionamiento del sistema: Cálculo de interferencias, estudios

aerodinámicos, acústicos, ergonómicos, etc. (prototipado virtual)

La reducción del tiempo y del costo, el descubrimiento de fallas en el diseño lo antes posible, y

la mejora de la calidad y cualidades del producto son objetivos muy importantes en el

desarrollo del mismo dentro de un ambiente de competitividad industrial.

Este conjunto de aplicaciones informáticas permite analizar cómo se comporta la pieza

diseñada por el sistema CAD ante cambios de temperatura, esfuerzos de comprensión,

tracción, vibraciones, etc. Esto permitirá seleccionar el material más adecuado para la pieza,

así como efectuar las modificaciones necesarias para mejorar el rendimiento de la misma.

La posibilidad de realizar estas simulaciones antes de la existencia real de la pieza permite una

reducción notable del tiempo necesario para la construcción de prototipos, sobre los que

posteriormente se realizaban las pruebas para la selección de los materiales más adecuados.

Antes del desarrollo del CAE un cambio de material suponía la construcción de un nuevo

prototipo, en lo cual se empleaban varios días; con el CAE sólo supone alterar una serie de

parámetros, operación que dura escasos segundos.

Aunque esta técnica no elimina por completo la necesidad de construir prototipos, sí reduce

drásticamente el número de pruebas a realizar con dichos prototipos y constituye una ayuda

para poder identificar en una fase temprana la fiabilidad, el rendimiento, determinados

problemas de coste, etc.

La Ingeniería Asistida por Ordenador también es conocida como Elaboración Virtual de

Prototipos o Virtual Prototyping, debido a que permite simular el comportamiento de la pieza de

forma virtual.



CAM – (COMPUTER AIDED MANUFACTURING) “FABRICACIÓN ASISTIDA POR

COMPUTADORA”

Este sistema agrupa las aplicaciones encargadas de

traducir las especificaciones de diseño a

especificaciones de producción.

Entre las posibilidades de aplicación CAM encontramos:

o Generación de programas de Control Numérico.

o Simulación de estrategias y trayectorias de

herramientas para mecanizado del producto

diseñado (partiendo de un modelo CAD).

o Programación de soldaduras y ensamblajes robotizados.

o Inspección asistida por computadora. (CAI – Computer Aided Inspection)

o Ensayo asistido por computadora. (CAT – Computer Aided Testing)

Su del CAM es básicamente, proporcionar una serie de herramientas que permitan fabricar la

pieza diseñada.

El sistema CAM también se encarga de simular el recorrido físico de cada herramienta, con el

fin de prevenir posibles interferencias entre herramientas y materiales.

Todo este conjunto de posibilidades, que proporciona la tecnología CAM, acortan de forma

considerable el tiempo de mercado, evitando tener que efectuar correcciones a posteriori en las

características básicas del diseño.



(CIM – COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING) “MANUFACTURA

INTEGRADA POR COMPUTADORA”

Es el uso integrado de técnicas en manufactura asistidas por computadora. Esto incluye CAD,

CAE, CAM, etc. pero el termino es interpretado en una variedad de formas dependiendo del

proveedor de soluciones CIM. El Requisito principal de CIM es una base de datos central

compartida que puede ser consultada por las diferentes disciplinas desplegadas durante el

proceso de manufactura, como pueden ser diseño, desarrollo, manufactura, distribución,

facturación, etc.



PERSPECTIVAS DE FUTURO

Las tecnologías CAD/CAM/CAE se encuentran ya en una fase de madurez. Su utilidad

es indiscutible y han abierto posibilidades para el rediseño y fabricación impensables sin estas

herramientas. La falta de sistemas de diseño va asociada a rediseños que se realizan sobre la

marcha, con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero. El factor tiempo también repercute de

forma prioritaria en el desarrollo de prototipos.



CONCLUSIÓN

Desing computer Aided Manufacturing. Conformado por las siglas de diseño y manufactura

asistidos por computador.

Son sistemas que han revolucionado la industria desde las fases de diseño y análisis hasta los

procesos que involucran la producción. Simplifica las operaciones de los dibujantes y los

diseñadores en el cálculo de ecuaciones matemáticas para hallar tangencias, Intersecciones,

posiciones de centro o complicadas superficies; permitiendo rápidos resultados y cambios

inmediatos por medio de herramientas de edición.

El uso de estos sistemas ahorra tiempo, recursos de producción y costos, con un aumento de

la eficiencia y de la exactitud dimensional. Abarcan el diseño gráfico, el manejo de bases de

datos para el diseño y la fabricación, control numérico de máquinas herramientas, simulación

de procesos y robótica.

La evolución del CAD/CAM ha sido debida, en gran parte, a que esta tecnología es

fundamental para obtener ciclos de producción más rápidos y productos elaborados de mayor

calidad. “A mejor tecnología mayor producción. - Producir más, en menos tiempo y mejor

calidad”.

Cuando se menciona CAD/CAM en forma integrada, se refiere a los sistemas computacionales

apoyados en bases de datos comunes que contienen planos, listas de materiales, hojas de

rutaO etc.

Aplicaciones de los Sistemas CAD/CAM en la Manufactura Moderna

Con cada uno de los anteriores medios, se ha podido llegar a exactitudes muy estrechas,

imposibles de lograr con los métodos tradicionales. Además presentan ventajas en la

disminución del tiempo. Cuando un producto está en su fase de diseño, se pueden realizar las

evaluaciones



BIBILOGRAFIA

http://www.ilustrados.com/publicaciones/EpZpklAuVEpMXEkEuc.php

http://www.plastunivers.com/Tecnica/Hemeroteca/ArticuloCompleto.asp?ID=6143

http://www.plastunivers.com/Tecnica/Hemeroteca/ArticuloCompleto.asp?ID=9800

http://www.numa.org.br/conhecimentos/conhecimentos_port/pag_conhec/cappv2.htm

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