¿Qué es el CAx?
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.
La prehistoria: años 50
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 antigüedad: años 60
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 edad media: años 70
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.
El renacimiento: años 80
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.
La modernidad: años 90
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.
Hoy
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.
Fabricantes y productos
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.
Dassault-Systemes: CATIA
UGS: Unigraphics
PTC: Pro/Engineer
UGS: Solid Edge
Dassault-Systemes: SolidWorks
Autodesk: AutoCAD
CAx y el ciclo de vida del producto
Diseño
Análisis
Ensayo
Fabricación
Mantenimiento
Reciclaje
Venta
Fin
Demanda
PDM
CAD
RE
CAE
VR
CAT
RP&T
CAPP
CAM
CAT
&M
ECM
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
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
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)
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
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
CAPP: Computer Aided Processing and Planning
Herramientas para pasar de real a virtual
(y viceversa)
Scanners 3D y software asociado
(Impresoras 3D: prototipado rápido)
RE: Reverse Engineering
VR: Virtual Reality
Prototipado virtual: mejor percepción de los modelos CAD y los análisis CAE
Simuladores
Interacción
Vista
Oído
Tacto
Dispositivos
Guantes
Cascos
Salas
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
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
CAT&M: Computer Aided Testing and Maintenance
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
PDM: Product Data Management
(Gp:) 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
(Gp:) Programas de CN
Resultados de análisis
Diagramas de flujo de procesos
Correspondencia
Listas de material
(Gp:) 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