DIBUJO E INGENIERIA ASISTIDO POR COMPUTADORA

TECNOLOGIAS CAD, CAE Y CAM.

PROFESOR: MARTIN JULIAN FERNADEZ CUETO

DISEO E INGENIERIA ASISTIDO POR COMPUTADORA

DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CAD). Introduccin. El termino dibujo asistido por computadora se refiere a una familia de tecnologas basada en computadoras que se usan para crear, analizar y optimizar el diseo en la ingeniera. Normalmente los programas CAD proporcionan una interface grafica de usuario que permite introducir y manipular objetos geomtricos en dos y tres dimensiones, crear dibujos de ingeniera, hacer anlisis bsicos en ingeniera como el clculo de las propiedad es de masa, visualizar piezas individuales y ensambles complejos. El desarrollo de los sistemas CAD durante los ltimos cuarenta aos ha ido paralelo al de la tecnologa de computadoras. El desarrollo de los sistemas CAD industriales empez en la dcada de los aos sesenta, cuando las empresas de la industria automotriz y aeroespacial empezaron a usar sistemas grandes con computadoras centrales. Este desarrollo continuo en las dcada de los aos setenta con la introduccin de terminales graficas de computadoras interactivas, y programas que haban evolucionado a partir de otros ms simples para dibujos en 2-D a sistemas ms complejos para geometra en 3-D. En los aos ochenta, con la introduccin de computadoras personales ms potentes basadas en procesadores Intel, empresas pequeas y medianas pudieron adquirir y usar los nuevos sistemas CAD. En la dcada de los aos noventa se desarrollaron paquetes CAD ms avanzados para 3-D que usaban modelado solido y superficies NURBS. La integracin del CAD a la ingeniera y a la manufactura fue enormemente favorecida por el desarrollo de las redes de alta velocidad y de internet.

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COMPONENTES DE UN SISTEMAS CAD. Los sistemas CAD constan de los componentes principales: el hardware y el software. El hardware est constituido por los componentes fsicos que comprenden el sistema de la computadora, visualizadores grficos, accesorios de entrada, dispositivos de salida, y equipo especial como digitalizadores 3-D. El software consta de programas CAD en s, programas o utileras de soporte y de un sistema operativo, generalmente UNIX o Microsoft 2000. Hardware. Por lo general los componentes de un sistema CAD son una estacin de trabajo y una pantalla para graficas, junto con los correspondientes dispositivos de entrada y salida; una estacin de trabajo contiene uno o ms procesadores que realizan los clculos numricos, y el RAM que se usa para guardar temporalmente el programa y los datos, y una o ms unidades que se usan para guardar de manera permanente el programa y los datos; la mayora de las terminales de trabajo para CAD tiene la posibilidad de conectarse a una red de computadoras a travs de una tarjeta de interface para redes; se necesita una pantalla de alta resolucin para graficas para visualizar los datos CAD y un dispositivo de entrada, generalmente un mouse para seleccionar comandos y posicionar graficas en la pantalla. Estaciones de trabajo. Para CAD generalmente son computadoras personales de alta resolucin o terminales o graficas basada en UNIX. Lo que caracteriza a estas terminales son procesadores (CPU) potentes y rpidos, gran cantidad de memoria (RAM) y para almacenamiento, dispositivos de alta resolucin para visualizacin y la posibilidad de conectarse en red. La potencia y posibilidades de estas computadores aumento continuamente durante la dcada de los aos noventa, y durante ese mismo tiempo los costos disminuyeron. La tendencia al aumento de posibilidades y disminucin de costos ya haba sido prevista por la ley de Moore, as nombrada en honor de su fundador de Intel, Gordon Moore, en la que se establece que la complejidad de los dispositivos se duplicara cada 18 meses. Las terminales de trabajos ms actuales tienen generalmente uno o dos procesadores de 256 MB (megabytes) a 1GB (gigabytes) o mas de RAM. Las terminales de trabajo se caracterizan tambin por un gran nmero de ranuras de expansin para hardware especializado, que comprende una tarjeta para pantalla para graficas y tarjetas de interface de red (NIC) y espacio para otras unidades adicionales y otros dispositivos para almacenamiento. Todos los sistemas deben tener un CDROM de solo lectura y un CD R/W re escribible para instalar software y guardar datos.

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Estos sistemas tambin deben estar protegidos con un protector de picos en lnea que evite que los de potencia daen el sistema, y estar conectados a una fuente de poder y interrumpible e inteligente que en una falla de energa elctrica evite la prdida o dao de datos. Muchos sistemas tienen tambin sistemas de seguridad que van mas all de dar un simple password. En terminales de trabajo que contienen datos sensibles o de mucho valor se pueden usar sistemas de identificacin biomtrica, que reconocen a los usuarios autorizados mediante huellas digitales o escaneo de retina.

Dispositivos para almacenamiento y pantalla. Las terminales de trabajo usuales emplean bsicamente dos tipos de dispositivos de visualizacin: pantallas de tubo de rayos catdicos (CRT, cathode-ray tuve) y pantallas planas (FPD, flat-panel display). Las pantallas de rayos catdicos son parecidas a los televisores; las pantallas planas usan tecnologas para visualizacin con cristal liquido (LCD, liquid-crystal display) o papeles de visualizacin de plasma (PDP, plasma display panel). Las pantallas planas tienen como ventajas menos radiacin y menos requerimiento de energa, que dan como resultado menos calor; tambin necesitan menos espacio; sin embargo, las pantallas de rayos catdicos siguen siendo las ms usadas debido a su bajo costo. Todas las pantallas se clasifican segn la unidad y la resolucin de la imagen expresada en pixeles, o elementos de dibujo, la menor rea de dibujo; actualmente las terminales de trabajo para CAD tienen pantallas con 1 024 pixeles de amplitud por 768 pixeles de profundidad; tambin las hay de ms alta resolucin. Es importante que una pantalla de rayos catdicos usada en una estacin de trabajo para CAD tenga un rea plana para minimizar la distorsin de la imagen y que esta tenga una imagen clara y limpia. Los usuarios deben evitar tocar la pantalla con lpices o con los dedos porque esto puede daarla. Los dispositivos para almacenamiento que se usan en las terminales de trabajo con CAD se pueden agrupar en dos tipos principales: fijos y removibles. Los fijos generalmente llamados discos duros, tienen capacidades desde 4 hasta 36 GB, o ms. Se puede obtener una gran capacidad de almacenaje combinando discos en sistemas llamados arreglos redundantes de discos independientes (RAID, redundant arrays of independent diks). Estas unidades se pueden configurar para almacenar miles (gigabytes) de datos pertenecientes a grupos grandes de trabajo o a proyectos complejos.

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Las unidades removibles pueden ser tan simples como los disquetes comunes de 3.5 pulgadas que almacenan aproximadamente 1 MB de datos. Sin embargo, en las aplicaciones de CAD con frecuencia se necesitan gran capacidad de almacenamiento. Iomega corporation popularizo dos discos removibles nuevos: los discos Zip, que pueden almacenar 100 o 250 MB, las unidades Jaz, que pueden almacenar 1 o 2 GB para archivar por largo tiempo hay varios tipos de cintas. Los sistemas de cintas lineales digitales (DLT, digital linear tape) guardan de 20 a 40 GB de datos en un casete y son muy confiables. Para archivar dato se pueden usar los CD-ROM y DVD-ROM muy utilizados para guardar datos por largo tiempo.

Dispositivos de entrada. El dispositivo de entrada bsico en una estacin de trabajo para CAD es el teclado. Este dispositivo se usa para introducir datos alfanumricos y tienen teclas confusiones programables que sirven para reproducir el nmero de pulsaciones en secuencias de comandos comunes. Todas las terminales de trabajo en uso hoy en da cuentan tambin con un mouse con dos o ms botones. El mouse se usa para mover el cursor en la ventana de la pantalla y para seleccionar comandos o geometras. Para evitar lesiones por movimientos repetitivos, tanto el mouse como el tablero deben colocarse de manera adecuada y el usuario debe mantener una postura correcta. Siempre debe usarse un mouse pad y el polvo o partculas acumuladas en el baloncillo interno del mouse deben limpiarse con frecuencia. En algunas terminales para CAD se usan dispositivos de entrada especiales, entre ellos tabletas y dispositivos tipo mouse que puede controlarse en tres o ms ejes. Las tabletas vienen con plumas sensibles a la presin para delinear y otras actividades ms artsticas como bocetos de conceptos y dibujos; dispositivos con ejes mltiples como las bolas espaciales de IBM, se usan para manipular objetos en tres dimensiones en la pantalla. Sin embargo, se necesita cierto tiempo para aprender a controlar estos dispositivos y se usan solo entorno de diseo especializado. Otro tipo de dispositivo de entrada es el escner en 3-D, originalmente caro ahora es de precio muy accesible. Estos escner se usan para escanear imgenes con base en una cuadricula de un dibujo o esquema. El archivo que se obtiene es en esencia una imagen de una dibujo y no se pueden usar directamente en sistema CAD basados en vectores. Para modelar en un sistema CAD, puede escanearse el bosquejo del diseo y utilizarse como base de la imagen.

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Dispositivos de salida. Los dispositivos de salida se usan para crear copias de diseos para ser vistas y ledas sin necesidad de una computadora. Los dos tipos ms comunes de dispositivos de salida usados en las terminales de trabajo para CAD son impresoras y plotters. Otros tipos de dispositivos de salida crean imgenes fotografas de diapositivas, y algunos crean objetos en 3-D directamente a partir de los datos de CAD. Estos dispositivos se usan para prototipos rpidos. Los dos dispositivos de este tipo ms comunes son aparatos para litografa estreo (SLA, stereo lithography apparatus), fabricados por 3D sistems, Inc. Y modelos de posicin funcionados (FDM) fabricados por Stratasys, Inc. Estos sistemas para prototipos rpidos son esencialmente impresoras en 3-D. La mayora de las impresoras que se usan actualmente son o impresoras laser o impresoras basadas en inyeccin de tinta. Impresoras de precio accesible crean impresiones de alta resolucin (600 dpi o ms) en tamao A o B, en blanco y negro o en color. Plotters de inyeccin de tinta especializados producen graficas a todo color en tamao C, D y E. muchas empresas aun usan plotters con plumas o electrostticos, pero son ms caros que los de nueva tecnologa y uso en la industria esta disminuyendo.

Software. Los componentes de software ms comunes de un sistema CAD son el sistema operativo que controla las funciones normales de la estacin de trabajo, un programa CAD que consiste de uno o ms mdulos de aplicaciones, y programas de utilidades usados para operaciones especializadas como, por ejemplo, conversin de archivos. Todo sistema CAD debe incluir programas para proteger el sistema de programas intrusos, conocidos comnmente como virus, y programas que puedan hacer un diagnostico para el mantenimiento de los sistemas de hardware y software.

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Sistemas operativos. Los sistemas operativos son software que controla el funcionamiento del hardware del sistema y la distribucin de recursos como memoria y espacio de disco. La mayora de los sistemas operativos, actualmente en uso, como Microsoft Windows y UNIX X-Windows, son sistemas operativos basados en ventanas que proporcionan una interface grafica (GUI), la cual usualmente es controlada mediante un mouse. El sistema proporciona al usuario una interface consistente a travs de varias aplicaciones y manipula funciones de rutina como imprimir y guardar archivos de manera consistente. Los sistemas operativos tambin controlan y simplifican el acceso a la red. Las caractersticas usuales de un ambiente de ventanas son mens desplegables, reas de trabajo definidas llamadas ventanas y un mouse que hace posible seleccionar o mover archivos. Este ambiente de ventanas se puede personalizar y ajustar a las necesidades del usuario; por ejemplo, es posible visualizar textos o iconos en forma reducida, as como sugerencias o notas. Programas de utilidades. Los programas de utilidades son software que realizan operaciones de rutina que no son manejadas adecuadamente por los sistemas operativos. Los tipos ms comunes de programas de utilidades son los que protegen a la estacin de trabajo CAD de virus intrusos o dainos. Estos programas antivirus identifican y neutralizan archivos conocidos o sospechosos. Ningn sistema debera emplearse sin este tipo de utilidades, y un programa para identificar virus conocidos debe ser actualizado con regularidad. Los virus tienen potencial para daar o destruir todos los datos o programas en una estacin de trabajo. Otro tipo comn de programa de utilidades examina el sistema de discos de una estacin de trabajo CAD para detectar problemas. Estos programas tambin pueden reorganizar o desfragmentar los datos de un disco del sistema, de manera que se mejore el funcionamiento y sea ms confiable.

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Programas de aplicacin. Los programas CAD pueden ir desde programas econmicos para dibujos en 2-D hasta sistemas ms robusto y caros para modelado complejo en 3-D usando modelado solido y de superficie. Algunos de los programas CAD adecuados para ingeniera profesional son los de la familia AutoCAD de software de AutoDesk; Pro-Engineer de ParametricTechnology Corporatyon ( PTC); y CATIA de IBM. Estos programas pueden generar proyectos CAD sofisticados de gran escala que puede integrarse con otras herramientas comunes como procesadores de palabras, hojas de clculo y aplicaciones de software especializadas para ingeniera y diseo, y todas estas pueden tambin compartir datos de varias maneras. A pesar de sus diferencias, todos los programas de CAD tienen posibilidades semejantes. Una vez que un miembro de un equipo de ingenieros ha aprendido a usar un programa, se adaptara fcilmente a otro paquete. Todos los paquetes CAD tienen funciones bsicas similares que pueden ser agrupadas en algunas categoras, algunas de las cuales son: Manejo de archivos. Creacin de objetos o entidad. Modificacin de entidad. Control de pantalla. Anlisis de propiedades de masa como volumen y masa. Definicin y generacin de salidas para impresoras y plotters.+ Herramientas para recupera.

Todos los programas CAD estn ahora basados en un ambiente de ventanas controlado por un mouse que proporciona al usuario un ambiente algo consistente de un paquete de software a otro. Otra caracterstica comn de los programas de CAD es la posibilidad de extender la funcionalidad del software creando o adquiriendo mdulos de software especializados. Todos los programas CAD o tienen un lenguaje de programacin interno o se pueden ampliar usando un lenguaje como C, C++ o Microsoft visual basic, esto significa que se les puede agregar alguna funcin o capacidad no suministrada con el software de CAD. Los paquetes CAD tambin permiten modificar o ampliar la GUI. Estas caractersticas permiten al usuario modificar o ampliar los mens o las paletas de herramientas segn las necesidades de su particular aplicacin e industria. Esta informacin puede ser guardada despus de cada sesin de trabajo.

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AMBIENTES PARA COMUNICACIN. Uno de los cambios ms significativos en los ambientes CAD durante la dcada de los aos noventa ha sido el surgimiento de una comunicaron eficiente, costeable y de alta velocidad (operacin en red) entre los sistemas de computo. Este avance a permitido una colaboracin eficiente entre miembros de equipos de ingeniera, aun estando en distintas partes de un pas o en ultramar. Cuando se comparten bases de datos de un productos y de ingeniera se pueden realizar los diseos de manera ms rpida y precisa que con sistemas basados en papel. La comunicacin costeable y de alta velocidad a modificado mucho el modo de trabajar de los miembros de un equipo de ingenieros y la manera en que los productos se disean y se fabrican. REDES DE AREA LOCAL. Una red de rea local (LAN, local area network) es un grupo de computadoras y dispositivos relacionados, como impresoras y servidores de archivos, ubicadas cerca unas de otras y que permiten a los usuarios comunicarse y compartir datos entre quienes conforman el grupo de trabajo local. Los componentes de una LAN, llamados nodos, son dispositivos como las estaciones de trabajo o las impresoras compartidas conocidas como servidores. Esto nodos generalmente estn conectados entre s por cables, y un dispositivo conocido como terminal hace posible la comunicacin en red todo recurso en cualquier nodo puede hacerse disponibles a todos los nodos en el equipo del trabajo. Los recursos compartidos por la red pueden hacer software, dispositivos y espacios de almacenamiento, impresoras y plotters y recursos para comunicacin. La mayora de las LAN empleadas en las ambientes de diseo de ingeniera se basan en un protocolo de red conocido como trasmission control protoco/Internet protocol (TCP/IP) y usan lo que se conocen como una direccin IP. Para identificar cada nodo en una red, a cada nodo de la red, es decir, a cada estacin de trabajo CAD se le asigna una direccin IP que consiste en doce nmeros separados en cuatro grupo de 3 por un grupo. Tambin se puede identificar cada nodo usando un nombre de dominio, que es ms fcil de usar y recordar.

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El acceso compartido a dispositivo y archivos se controla mediante el uso de log-ins nicos y personales. El log-in determina los dispositivos y nodos a los que tienen acceso el usuario, y el tipo de acceso, como, por ejemplo, solo lectura o solo ejecucin. Esto evita el acceso no autorizado a archivos privados o confidenciales y protege al sistemas operativo y el programa CAD contra daos y alteraciones. Una persona conocida como el administrador de la red controla el otorgamiento de las direcciones IP, log-ins, el acceso permitido a cada usuario. Esta persona tambin es responsable del mantenimiento total de las operaciones y seguridad de la LAN. Los usuarios son responsables de mantener seguros sus log-in y password tan bien como sus archivos de datos.

Redes de amplias (WAN) y redes mundiales (WWW) Las redes de rea amplia son parecidas a las LAN, solo que los nodos que conforman un ambiente WAN pueden estar dispersos en un rea geogrfica amplia. La coleccin mundial de redes basadas en TSP/IP es lo que se conoce como internet; a una red aislada o privada se le conoce como Intranet. La comunicacin en Internet se hace posible mediante el uso de backbones de comunicacin de alta velocidad. Las LAN o WAN se conectan al backbones a travs de un proveedor de servicio de Internet local (ISP, Internet service provider). Esta conexin puede ser tan simple como una conexin de marcacin de un usuario particular o tan sofisticada como lneas dedicadas a alta velocidad, en el caso de un grupo grande de diseo de ingeniera. Conexiones de velocidades ms bajas, como marcacin, se les conoce generalmente como conexiones de bandas angostas y a las conexiones de ms alta velocidad se les conoce como conexiones de banda amplia. Las velocidades van de 56 kbps (kilobits por segundo), en el caso de marcacin, a 100 Mbps (megabits por segundo) o ms en conexiones de banda ancha. Un avance ms reciente ha sido la red mundial (WWW, world wide wed). La WWW es un grupo interconectado de servidores de protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP, hipertex tranfer protocol), que proporciona documentos escritos en lenguaje de marcado de hipertexto (HTML, hypertex markup lenguaje), donde cada servidor se identifica mediante un localizador uniforme de recursos (URL, uniform resourse locator ). Usando un navegador como microsofts Internet explorer o netsscapes, los usuarios tienen acceso a los servidores. Los servidores presentan la informacin en formas de textos, imgenes, sonidos o pelcula. Entre los avances recientes en software de CAD se encuentra la posibilidad de publicar dibujos en la WWW.

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Existe software que ampla las posibilidades de los navegadores permitiendo visualizar, ver en paneo y escalamiento de dibujos. Tambin se pueden visualizar y manipular piezas y objetos ensamblados usando el lenguaje de modelacin de realidad virtual (VMRL, virtual reality modeling language) o java -3D. Un componente de la WWW muy importante para los miembros de un equipo de ingeniero es la comunicacin empresa a empresa (B2B, business to business). Usando la WWW, equipos de diseos de ingeniera y proveedores, fabricantes y socios del desarrollo pueden compartir informacin. Este ser un aspecto cada vez ms importante para los equipos de ingenieros en el futuro.

Ambientes de trabajo cooperativos. La internet y la WWW proporcionan grupos de trabajo en cooperacin en tiempo real para CAD y para diseo en ingeniera. Estos ambientes de trabajo permiten a ingenieros y diseadores ubicados en diferentes lugares ver y discutir problemas y soluciones de diseo. As, el proceso de diseo se hace ms rpido y se reducen los problemas causados por una informacin retrasada. Varios usuarios pueden ver simultneamente un documento o dibujo y despus corregir o hablar sobre la informacin. La conversacin puede ser capturada y documentada para referencias futuras. Una extensin de este proceso, conocida como ingeniera simultanea, permite a quienes participan en el diseo, desarrollo y fabricacin de un nuevo producto comunicarse durante todas las etapas del proceso de diseo y fabricacin. Esto permite identificar a tiempo problemas que, de otra manera, no sera notados hasta empezada la produccin o la fabricacin.

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MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAM). La manufactura asistida por computadora es la aplicacin de sistemas de computacin a los ambientes de fabricacin. La combinacin de CAD y CAM, CAD/CAM, ha tenido un gran efecto en la manera en que se realiza la fabricacin y ha mejorado significativamente la precisin y confiabilidad del proceso y la productividad de los trabajadores. La descripcin geomtrica de las piezas creadas por los sistemas CAD se usa para producir los datos necesarios para planear, controlar y fabricar piezas o ensambles completos. El desarrollo de maquinas inteligentes y el uso de redes de datos de alta velocidad ha modificado fundamentalmente la fabricacin as como el diseo en ingeniera.

Control numrico por computadora. La aplicacin ms comn de CAD/CAM es la generacin de datos para los procesadores y maquinas de control numrico por computadora. El modelo de CAD puede ser usado por el programa CAM para determinar el mejor y ms eficiente mtodo para trabajar una pieza en una maquina. Los programas CAM generalmente se suministran como mdulos adicionales de un programa CAM o son distribuidos por un vendedor de software que se especializa en aplicaciones CAM. Es importante recordar que CAD y CAM estn estrechamente asociados en los campos reales de fabricacin. El objetivo final del proceso de diseo en ingeniera es producir piezas u objetos comerciables.

Manufactura integrada por computadora (CIM). La manufactura integrada por computadora es la integracin total de todos los aspectos de la fabricacin bajo la coordinacin y el control de computadoras. Adems de fabricar y disear, CIM comprende almacenamientos y recuperacin automticas, ensamblado y pruebas de control automticos y distribucin y almacenamiento controlados por computadoras. El ltimo objetivo del CIM es ingeniera y fabricacin libre de papel, un ambiente en el que todas las actividades y procesos se basan en computadoras. Muy poca compaa han logrado muy pocas compaas han logrado un verdadero ambiente CIM.

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TECNOLOGIA (CAE). Engloba las herramientas necesarias, que permiten simular y analizar el comportamiento del productos diseado Como en el caso del CAD, el CAE permite a los ingenieros simular en la estacin de trabajo los modelos que se piensan poner en prctica con el objetivo de apreciar su validez sin incurrir en costos de fabricacin. A continuacin se mencionan algunas de las principales aplicaciones con tecnologa CAE:

Calculo de las propiedades fsicas: volumen, masa, centro de gravedad, momentos de inercia. Anlisis de esfuerzos, estticos, dinmicos, de vida y fatiga, as como anlisis de impacto lineal y no lineal. Estudios de anlisis trmicos. Simulacin del proceso de inyeccin de un molde: anlisis dinmico y trmico de los fluidos inyectados. Simulacin de procesos de fabricacin: mecanizado, soldaduras. Anlisis de fijaciones (Fabricacin virtual) Simulaciones graficas del funcionamiento de sistemas: Calculo de interferencias, estudios aerodinmicos, acsticos ergonmicos, etc. (prototipos virtuales).

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Bajo el nombre de ingeniera asistida por computador (Computer Aided Engineering) se agrupan habitualmente tpicos tales como los del CAD y la creacin automatizada de dibujos y documentacin. Es necesario pasar la geometra creada en el entorno CAD al sistema CAE. En el caso en que los dos sistemas no estn integrados, ello se lleva a trmino mediante la conversin a un formato comn de intercambio de informacin grfica. Sin embargo, el concepto de CAE, asociado a la concepcin de un producto y a las etapas de investigacin y diseo previas a su fabricacin, sobre todo cuando esta ltima es asistida o controlada mediante computador, se extiende cada vez ms hasta incluir progresivamente a la propia fabricacin. Podemos decir, por tanto, que la CAE es un proceso integrado que incluye todas las funciones de la ingeniera que van desde el diseo propiamente dicho hasta la fabricacin. Antes de la aparicin de los paquetes de diseo, los diseadores solo contaban con su ingenio y un buen equipo de delineantes que transportaban al papel sus ideas con un cierto rigor. Es quizs, por este motivo, por el que los primeros paquetes de diseo surgieron como rplica a estos buenos dibujantes, con la ventaja de la facilidad de uso, edicin y rapidez. Conforme el hardware evolucionaba y disminuan los costes de los equipos, los programas eran ms rpidos y las bases de datos de mayor tamao, fue apareciendo un fenmeno de insatisfaccin en los usuarios, un buen programa de dibujo no bastaba, era necesario un sistema que diseara el producto desde el principio (boceto) hasta el final (pieza terminada), siguiendo unas reglas de diseo. Para realizar la ingeniera asistida por computador (CAE), se dispone de programas que permiten calcular cmo va a comportarse la pieza en la realidad, en aspectos tan diversos como deformaciones, resistencias, caractersticas trmicas, vibraciones, etc. Usualmente se trabaja con el mtodo de los elementos finitos, siendo necesario mallar la pieza en pequeos elementos y el clculo que se lleva a trmino sirve para determinar las interacciones entre estos elementos. Mediante este mtodo, por ejemplo, se podr determinar qu grosor de material es necesario para resistir cargas de impacto especificadas en normas, o bien conservando un grosor, analizar el comportamiento de materiales con distinto lmite de rotura. Otra aplicacin importante de estos sistemas en el diseo de moldes es la simulacin del llenado del molde a partir de unas dimensiones de ste dadas, y el anlisis del gradiente de temperaturas durante el llenado del mismo.

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La realizacin de todas estas actividades CAE depender de las exigencias del diseo, y suponen siempre un valor aadido al diseo al detectar y eliminar problemas que retrasaran el lanzamiento del producto. En resumen, los sistemas CAE nos proporcionan numerosas ventajas: - Facilidad, comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseo. - Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricacin. - Alto porcentaje de xito. - Eliminacin de la necesidad de prototipos. - Aumento de la productividad. - Productos ms competitivos. - Fcil integracin, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricacin. - Se obtiene un producto econmico, de ptima calidad y en el menor tiempo posible. 4. APLICACIONES. Las principales aplicaciones del CAD/CAM se dan en dos campos de accin: el mecnico y el electrnico, dominando el primero con un 58 % del mercado, mientras que el diseo electrnico alcanza slo el 19 %, segn datos referidos a 1988. Esto es debido a que el nivel tecnolgico al que se ha llegado exige un gran conocimiento del mismo a la hora de disear programas. Aparte del diseo mecnico de piezas y/o mquinas donde el peso de la industria del automvil y bienes de equipo es notable, otros sectores industriales utilizan la tecnologa CAD. Se usa para el diseo electrnico de circuitos (CAD 2D), arquitectura e ingeniera civil, ingeniera industrial (edificios y plantas industriales, urbanismo), patronaje en la industria textil (CAD 2D), y muchos otros como artes grficas y animacin. Qu nos permiten hacer? - Desarrollo de Productos y Empaques. - Elaboracin de prototipos y modelos computacionales fotorrealsticos y funcionales. - Determinar la viabilidad mecnica de los diseos y/o cumplimiento de norma. - Ingeniera inversa. - Reducir el ciclo de desarrollo, mejorar la calidad y las propiedades deseadas. - Optimizar los diseos desde el punto de vista estructural. - Anlisis utilizando tecnologas de elementos finitos (Esfuerzos, Deformaciones, Pandeo, Dilataciones Trmicas, Transferencia de Calor). - Simulacin cinemtica y dinmica de mecanismos.

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- Optimizar los moldes y procesos de fundicin y/o inyeccin (Inyectabilidad, Tiempos de inyeccin, Lneas de Flujo, Flujo vs. tiempo, Temperatura durante el llenado, Trampas de aire, Frente de presin, Anlisis de Solidificacin, Esfuerzos Residuales). - Simulacin de Fundicin e Inyeccin de Metales (Prediccin de Estructuras y Propiedades Metalrgicas, Tratamiento Trmico). - Simulacin de Inyeccin de Plstico. PERSPECTIVAS DE FUTURO. Las tecnologas CAD/CAM/CAE se encuentran ya en una fase de madurez. Su utilidad es indiscutible y han abierto posibilidades para el rediseo y fabricacin impensables sin estas herramientas. La falta de sistemas de diseo va asociada a rediseos que se realizan sobre la marcha, con la consiguiente prdida de tiempo y dinero. El factor tiempo tambin repercute de forma prioritaria en el desarrollo de prototipos. Los fabricantes de maquinaria informtica que permiten soportar programas de CAD, van a proporcionar en los prximos aos ordenadores ms veloces, con ms memoria y mayor potencia grfica. Como tendencia de futuro, se confirmar la desaparicin de la ya tenue frontera entre el mundo de los PC's y el de las Estaciones de Trabajo CAD. En el campo de los perifricos CAD suceder algo parecido: los plotters, consolidada la tecnologa de inyeccin de tinta, van a ser cada vez ms rpidos y de mejor resolucin. Otra tendencia de futuro en el campo de los perifricos es la popularizacin de los dispositivos de impresin 3D. Hasta el presente, las tecnologas de Rapid Prototyping, aunque consolidadas, no se han utilizado intensivamente dado su elevado coste. Los aparatos de reproduccin tridimensionales de diseos compartirn un lugar con el plotter en la oficina tcnica del maana. Mayor integracin con las tecnologas CAE y CAM, con una especial potenciacin del CAE: actualmente la mayora de los desarrolladores CAD cubren con su producto las necesidades de diseo, ingeniera y fabricacin de la empresa, ofreciendo soluciones compactas en los ms diversos campos de las tecnologas asistidas por computador. Pero lo que actualmente es casi una yuxtaposicin de mdulos CAD, CAE y CAM, en el futuro ser una unidad total: en etapas tempranas del diseo se podr verificar su funcionalidad y fabricabilidad, contando adems con tecnologas de Rapid Protyping de los utillajes de fabricacin (Rapid Tooling). La competencia es cada da mayor y el tiempo de lanzamiento del producto es primordial a la hora de conseguir mayores beneficios. Por ltimo, podemos citar la ausencia, prcticamente total, de formacin con herramientas CAE de los estudiantes de ingeniera. Uno de los xitos educacionales consistir en preparar a estos estudiantes en el entorno industrial que le espera donde los sistemas integrados CAE estn convirtindose en estndares.

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El futuro se muestra ambicioso tecnolgicamente hablando, por la introduccin de las Clulas de fabricacin flexible y el gran avance de los Computadores y de los Robots. Todo ello lleva a pensar que en un futuro prximo la "Fbrica Automtica" ser una realidad. EMPRESAS ESPECIALIZADAS. Se citan a continuacin las principales empresas desarrolladoras de software CAD, junto con el producto CAD que crean: Autodesk AUTOCAD V14 Silicon Graphics ALIAS WAVEFRONT ComputerVision CADD 5 Dassault Systmes CATIA Mc Donell Douglas Unigraphics Hewlett Packard PE-ME10, PE-SolidModeler Intergraph EMS Matra Datadivision Euclid Parametrics Technology C. Pro/Engineer SDRC IDEAS Master Series

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TECNOLOGIA (CAM). El concepto CAM (Computer Aided Manufacturing). Fabricacin Asistida por computadora. En un sistema fabril ideal, las mquinas automticas controladas por un sistema CAM- son capaces de fabricar el modelo diseado en un programa CAD sin la intervencin de operadores humanos. En la actualidad la industria en general toma esta herramienta tecnolgica como una parte fundamental en proceso de desarrollo de componentes a travs de la manufactura, lo cierto es que este modelo de integracin de CAD/CAM se ha implantado con xito en muchos pases. Hoy en da podemos hacer un diseo tridimensional con un programa de CAD y crear un proceso de mecanizado a partir de este con un CAM, este proceso se introduce en una mquina CNC (computer numerical control). El resultado es que se puede ir desbastando puliendo y agujereando gran variedad de geometras. Ha revolucionado nuestra tecnologa, aumentando la productividad, la calidad y sobretodo la cantidad de geometras posibles. A continuacin se mencionan algunas de las principales aplicaciones con tecnologa CAE:

Desarrollo de moldes Fabricacin de prototipos

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