CAx: una visión general

1. CAx: una visión general CAx: tecnologías informáticas al servicio del ciclo de vida del producto Javier Cuadrado Universidad de La Coruña

2. Desarrollo de ordenadores aplicaciones de diseño en la ingeniería estrechamente ligados, ya que la motivación de los ordenadores era resolver problemas técnicos. El uso de ordenadores en el diseño mecánico se denota como: MDA: Mechanical Design Automation. CAD/CAM/CAE. Se trata de sistemas que permiten crear y modificar diseños mecánicos, utilizando gráficos interactivos en un ordenador. ¿Qué es el CAx?

3. Todo comienza a mediados de los 50, con un proyecto de la US Air Force que desarrolla el MIT: sistema de defensa aérea controlado por ordenador. El proyecto pretende avanzar en varias direcciones: Conseguir ordenadores de mejores prestaciones. Obtener memorias de capacidad muy superior. Desarrollar gráficos por computador. El sistema logró que la información de los radares procesada por ordenador apareciera en pantalla, pudiendo interactuar sobre ella el operador mediante un lápiz óptico. La prehistoria: años 50

4. Ivan Sutherland, estudiante del MIT, realiza su tesis doctoral en la aplicación de los gráficos por computador al diseño en la ingeniería: el proyecto se llamó Sketchpad, y se considera el inicio de la industria del CAD. Dos proyectos más por esas fechas: ITEK Corp. con personal del proyecto de la US Air Force. GM+IBM. Se realiza el primer intento de sistema comercial para diseño por parte de Control Data Corp.: Digigraphics (sucesor del proyecto de ITEK). $500,000 por dos puestos. Fracasa. En 1969 empieza la comercialización seria: tableta y plotter. La antigüedad: años 60

5. A principios de los 70 hay varias compañías que ofrecen sistemas para dibujo 2D. Algunas grandes compañías, como GM, Ford, Chrysler o Lokheed, desarrollan sus propios sistemas. Hardware del momento: Ordenadores: mainframes y minicomputadores. Terminales: gráficos vectoriales y DVS (Direct View Storage), introducidos por Tektronix. A finales de los 70, Computervision lanza la primera terminal de CAD con gráficos raster. $125,000 por puesto es el precio típico. La edad media: años 70

6. Hardware: Ordenadores: VAX 11/780 de Digital. Terminales: se generalizan los gráficos raster. 1981: IBM lanza el primer PC (procesador Intel 8088). $6,000. Surgen las workstations: Apollo, Sun, HP, IBM, Digital, SGI. Software: Comienza a ser independiente del hardware. Intercambio de información entre programas: IGES y STEP. 1983: Autodesk lanza AutoCAD, primer CAD-2D para PC. 1988: PTC lanza Pro/Engineer: modelado sólido y paramétrico 3D, con capacidades de análisis y fabricación. Dibujo 2D a $35,000-$60,000 por puesto. El renacimiento: años 80

7. Separación definitiva de hardware y software: software multi-plataforma. Generalización del modelado sólido y paramétrico. Enorme progreso en: Ensamblaje. Detección de interferencias. Optimización del diseño. Análisis interactivo. Interoperabilidad. Convergencia progresiva de PC y WS, tanto en hardware como en aplicaciones. $12,000 por puesto. La modernidad: años 90

8. 1 millón de diseñadores mecánicos en todo el mundo usan CAD-3D, y 2 millones más CAD-2D. $6,000 por puesto. Aviones, automóviles o reactores, se diseñan de manera integrada. Internet permite el intercambio de datos a equipos dispersos por todo el planeta. MDA tiene parte del mérito del enorme aumento de productividad de los últimos años: productos que tardaban años en llegar al mercado, ahora lo hacen en meses, y son más seguros, satisfactorios para el consumidor, y fáciles de fabricar. Hoy

9. El CAx tiene como base al CAD, al que se añaden capacidades de análisis, optimización, fabricación, mantenimiento, etc., de manera que el ciclo de vida del producto se replica virtualmente en el ordenador. Fabricantes y productos UGS: Unigraphics PTC: Pro/Engineer Dassault-Systemes: CATIA UGS: Solid Edge Dassault-Systemes: SolidWorks Autodesk: AutoCAD

10. CAx y el ciclo de vida del producto RP&T CAM CAT CAPP VR Fabricación Ensayo Venta CAT &M CAE Análisis Mantenimiento PDM RE Reciclaje Diseño ECM Demanda CAD Fin

11. CAD: Computer Aided Design • Diseño conceptual y de detalle • Generación de planos • Ensamblajes • Catálogo de piezas normalizadas • Definición de tolerancias • Representación realista (texturas) • Diseño de superficies • Creación de matrices • Piezas laminadas • Conjuntos soldados • Animaciones Volver

12. CAE: Computer Aided Engineering • Análisis estructural • Análisis de frecuencias • Análisis de movimiento • Impacto • Ruido y vibraciones • Durabilidad • Acústica • Análisis térmico • Inyección de plásticos • Mecánica de fluídos (CFD) • Ergonomía • Optimización Volver

13. CAT: Computer Aided Testing • Ensayos estructurales • Análisis modal • Maquinaria rotativa • Arranque-parada de motores • Ensayos acústicos • Durabilidad • Control de vibraciones • Condiciones de carretera (automóviles) • Condiciones de vía (ferrocarriles) Volver

14. CAM: Computer Aided Manufacturing • Escribe programas de CN para: • Torno • Centro de mecanizado • Permite la elección de: • Herramientas • Avances • Realiza la simulación del mecanizado • Estima el tiempo de operación • Optimiza el orden de las tareas Volver

15. CAPP: Computer Aided Processing and Planning • Gestiona la planta en su conjunto • Planes y hojas de procesos • Diagramas de flujo de procesos • Control de tiempos de manufactura • Planes de ensambles • Control de calidad • Control de herramientas • Simulación de procesos • Estudio de seguridad Volver

16. RE: Reverse Engineering • Herramientas para pasar de real a virtual (y viceversa) • Scanners 3D y software asociado (Impresoras 3D: prototipado rápido) Volver

17. VR: Virtual Reality • Prototipado virtual: mejor percepción de los modelos CAD y los análisis CAE • Simuladores • Interacción • Vista • Oído • Tacto • Dispositivos • Guantes • Cascos • Salas Volver

18. RP&T: Rapid Prototyping and Tooling • Método automático para la fabricación de un modelo físico o prototipo a partir de un modelo de CAD-3D • Permite: • Comprobar viabilidad del diseño • Realizar ensayos • Verificar ajustes en mecanismos complejos • Facilitar la colaboración entre distintos departamentos • Estimar costes • Preparar moldes y matrices Volver

19. CAT&M: Computer Aided Testing and Maintenance • Similar al CAT pero aplicado a mantenimiento • Tipos de tareas: • Vibraciones en maquinaria rotativa • Arranques y paradas de máquina • Análisis de aceites y lubricantes • Medida de eficiencia de motores • Inspección termográfica • Inspección visual por endoscopia • Análisis de imágenes por estroboscopia y video alta velocidad • Detección ultrasónica de fugas Volver

20. ECM: Environmentally Concious Manufacturing • Modificar el diseño del producto para reducir el impacto ambiental • Contempla: • Reglas de diseño • Influencia de la forma • Influencia del proceso de fabricación • Montaje y desmontaje de productos para reutilización, remanufactura, reciclaje y destrucción Volver

21. Permite manejar la enorme cantidad de información que genera una compañía en torno a un producto: • Geometría • Planos • Ficheros sobre piezas • Esquemas de montaje • Especificaciones asegurando que la información llega a las personas adecuadas (confidencialidad) en la forma adecuada • Programas de CN • Resultados de análisis • Diagramas de flujo de procesos • Correspondencia • Listas de material • La información se mantiene siempre actualizada y se sabe qué modificaciones se han realizado y por parte de quién • Realización de búsquedas • Facilita la colaboración entre los distintos departamentos PDM: Product Data Management Volver