Para
entender el principio de las tecnologías de fabricación
digital debemos resolver varias incógnitas que surgen a través de la lectura, palabras que para
algunos de los visitantes de este blog no estén
en su conocimiento y no generen
especulaciones respecto al tema que trataremos a continuación:
CAD
Computer-aided design (CAD) es el uso de programas
computacionales para crear representaciones gráficas de objetos físicos ya sea
en segunda o tercera dimensión (2D o 3D). El software CAD puede ser
especializado para usos y aplicaciones específicas. CAD es ampliamente utilizado
para la animación computacional y efectos especiales en películas,
publicidad y productos de diferentes industrias, donde el software realiza
cálculos para determinar una forma y tamaño óptimo para una variedad de
productos y aplicaciones de diseño industrial.
En
diseño de industrial y de productos, CAD es utilizado principalmente para la
creación de modelos de superficie o sólidos en 3D, o bien, dibujos de
componentes físicos basados en vectores en 2D. Sin embargo, CAD también se
utiliza en los procesos de ingeniería desde el diseño conceptual y hasta el layout de
productos, a través de fuerza y
análisis dinámico de ensambles hasta la definición de métodos de manufactura.
Esto le permite al ingeniero analizar interactiva y automáticamente las
variantes de diseño, para encontrar el diseño óptimo para manufactura mientras
se minimiza el uso de prototipos físicos.
Beneficios
de CAD
•Los beneficios del CAD incluyen
menores costos de desarrollo de productos, aumento de la productividad, mejora
en la calidad del producto y un menor tiempo de lanzamiento al Mercado.
•Mejor visualización del producto
final, los sub-ensambles parciales y los componentes en un sistema CAD agilizan
el proceso de diseño.
•El software CAD ofrece gran
exactitud de forma que se reducen los errores.
•El software CAD brinda una
documentación más sencilla y robusta del diseño, incluyendo geometría y
dimensiones, lista de materiales, etc.
•El software CAD permite una
reutilización sencilla de diseños de datos y mejores prácticas.
CAE
/ Ingeniería Asistida por Ordenador
La ingeniería asistida por ordenador (CAE) es el uso de software informático
para simular el rendimiento con el fin de mejorar los diseños de productos o
ayudar en la resolución de problemas de ingeniería para una amplia gama de
industrias. Esto incluye la simulación, validación y optimización de productos,
procesos y herramientas de fabricación.
Un proceso CAE típico comprende etapas de preprocesamiento, resolución y postprocesamiento. En la fase de preprocesamiento, los ingenieros modelan la
geometría (o una representación del sistema) y las propiedades físicas del
diseño, así como el entorno en forma de cargas aplicadas o restricciones. A
continuación, el modelo se resuelve utilizando una formulación matemática apropiada
de la física subyacente. En la fase de post-procesamiento, los resultados se
presentan al ingeniero para su revisión.
Las aplicaciones CAE soportan una amplia gama de disciplinas o fenómenos de
ingeniería que incluyen:
Análisis de tensiones y dinámicas de componentes y
ensambles mediante análisis de elementos finitos
(FEA)
Análisis térmico y fluido utilizando la dinámica de
fluidos computacional (CFD)
Cinemática y análisis dinámico de mecanismos (dinámica
de múltiples cuerpos)
El análisis de acústica usando FEA o un método de
elemento de límite (BEM)
1D CAE o simulación de sistemas mecatrónicos para el diseño de sistemas de mecatrónica de múltiples
dominios
Simulación mecánica de eventos
(MES)
Análisis de sistemas de
control
Simulación de procesos de fabricación como fundición,
moldeado y estampación de moldes
Optimización del producto o
proceso
Algunos problemas de ingeniería requieren la simulación de múltiples fenómenos
para representar la física subyacente. Las aplicaciones de CAE que tratan estos
problemas a menudo se llaman soluciones multi-físicas.
Beneficios de CAE
Los beneficios de CAE incluyen un menor costo y tiempo de desarrollo de
productos, con una calidad y durabilidad de producto
mejoradas.
Las decisiones de diseño se pueden tomar en función de
su impacto en el rendimiento.
Los diseños pueden ser evaluados y refinados usando
simulaciones por computadora en lugar de pruebas de prototipos físicos,
ahorrando dinero y tiempo.
CAE puede brindar información de rendimiento más
temprano en el proceso de desarrollo, cuando los cambios de diseño son menos
costosos de hacer.
CAE ayuda a los equipos de ingeniería a gestionar el
riesgo y comprender las implicaciones de rendimiento de sus
diseños.
La gestión integrada de datos y procesos de CAE amplía
la capacidad de aprovechar efectivamente los conocimientos sobre el rendimiento
y mejorar los diseños a una comunidad más
amplia.
La exposición a la garantía se reduce al identificar y
eliminar problemas potenciales. Cuando se integra correctamente en el
desarrollo del producto y de la fabricación,
CAE puede permitir una resolución más temprana del problema, lo que puede
reducir drásticamente los costos asociados con el ciclo de vida del producto.
CAM /
Manufactura Asistida por Computadora
Manufactura
Asistida por Computadora (CAM) comunmente se refiere al uso de aplicaciones
de software computacional de control numérico (NC) para crear instrucciones
detalladas (G-code) que conducen las máquinas de
herramientas para manufactura de partes controladas numéricamente por
computadora (CNC). Los fabricantes de diferentes industrias dependenden de las capacidades de CAM para producer partes de alta calidad.
Una
definición más aplia de CAM puede incluir el uso de
aplicaciones computacionales para definir planes de manufactura para el diseño
de herramientas, diseño asistido por computadora (CAD) para la preparación de
modelos, programación NC, programación de la inspección de la máquina de
medición (CMM), simulación de máquinas de herramientas o post-procesamiento. El
plan es entonces ejecutado en un ambiente de producción, como control numérico
directo (DNC), administración de herramientas, maquinado CNC, o ejecución de
CCM.
Beneficios
de CAM
Los
beneficios de CAM incluyen un plan de manufactura correctamente definido que
genera los resultados de producción esperados.
Los
sistemas CAM pueden maximizar la utilización de la amplia gama de equipamiento
de producción, incluyendo alta velocidad, 5 ejes, máquinas multifuncionales y
de torneado, maquinado de descarga eléctrica (EDM), y inspección de equipo CMM.
Los
sistemas CAM pueden ayudar a la creación, verificación y optimización de
programas NC para una productividad óptima de maquinado, así como automatizar
la creación de documentación de producción.
Los
sistemas CAM avanzados, integrados con la administración del ciclo de vida del
producto (PLM) proveen planeación de manufactura y personal de producción con
datos y administración de procesos para asegurar el uso correcto de datos y
recursos estándar.
Los
sistemas CAM y PLM pueden integrarse con sistemas DNC para entrega y
administración de archivos a máquinas de CNC en el piso de producción.
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