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CIM 03 - CAD, CAM, CAE

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CIM 03 - CAD, CAM, CAE

  1. 1. CAD,  CAE,  CAM  Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  2. 2. CAD   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  3. 3. CAD  “CAD  es  la  aplicación  de  computadores  y  de  so0ware  gráfico  para  ayudar  o  mejorar  el  diseño  del  producto,  desde  la  fase  de  concepción  hasta  la  de   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  documentación”  
  4. 4. El  modelo  de  diseño  y  CAD   •  Integración  CAD  en  los   elementos  de  diseño  y   fabricación  de  la  empresa   •  Acrónimos:   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  CAD:  Computer  Aided  Design   •  PDM:  Product  Data   Management   •  BOM:  Bill  Of  Materials  
  5. 5. El  coste  del  diseño  basado  en  papel  •  A  pesar  de  tener  más  de  30  años  de  an2güedad  los  sistemas  CAD,  se  es2ma   que  más  de  8.000  millones  de  planos  en  papel  en  todo  el  mundo,  y  menos   del  15%  2enen  representación  en  formato  CAD  •  El  manejo,  archivo  y  mantenimiento  de  planos  de  diseño  en  papel  es  diRcil,   consume  2empo  y  recursos   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Los  medios  no  electrónicos  son  suscep2bles  al  paso  del  Cempo   •  Las  revisiones  son  costosas   •  La  copia  y  distribución  son  más  lentas  en  papel  que  mediante  medios   electrónicos   •  Lo  mismo  sucede  con  la  búsqueda  o  la  consulta   •  Planos  en  papel  son  suscep2bles  de  quedarse  obsoletos  al  revisar  el  diseño   •  Ningún  soVware  de  gesCón  de  datos  del  producto  es  eficiente  en  el  manejo   de  datos  en  papel  
  6. 6. Perspectiva  histórica   Convergencia  de  dis2ntas  tecnologías   (Rehg  &  Kraebber,  2ª  ed.,  pág  103)   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  7. 7. Antecedentes  (I)  •  1955:  El  primer  sistema  gráfico  SAGE  (Semi  Automa:c  Ground  Environmet)  de  las   fuerzas  aéreas  norteamericanas  (US  Air  Force),  fue  desarrollado  en  el  Lincoln   Laboratory  del  MIT  •  1962;  Basado  en  sus  tesis  doctoral,  Ivan  E.  Sutherland  desarrolla  en  el  Lincoln   Laboratory  (MIT)  el  sistema  Sketchpad  •  PhD  thesis:  “A  Man-­‐Machine  Graphical  Communica:on  System”  establece  las   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   bases  de  los  gráficos  interac2vos  por  ordenador   SAGE   Sketchpad  
  8. 8. Antecedentes  (II)  •  1963:  El  sistema  Sketchpad  fue  introducido  en  las  universidades  •  Prof.  Charles  Eastman  de  Carnegie-­‐Mellon  University  desarrolla  BDS  (Building   Descrip2on  System)  •  1965:  El  CAD  irrumpe  en  el  mercado.  Control  Data  Corp.  Comercializa  el   primer  CAD,  basado  en  ITEK  ("The  Electronic  DraVing  Machine“),  con  un   precio  de  500.000  US$   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  Prof.  J.  F.  Baker,  jefe  del  Cambridge  University  Engineering  Department,  inicia   las  inves2gaciones  en  Europa  trabajando  con  un  ordenador  gráfico  PDP11  •  1969:  COMPUTERVISION  desarrolla  el  primer  plooer  (trazador)  •  1970:  Las  grandes  compañías  del  sector  automóvil  y  aeroespacial  (GM,  Ford,   Chrysler,  Lookheed)  adoptan  los  sistemas  CAD  •  1975:  TEXTRONIX  desarrolla  la  primera  pantalla  de  19’’  •  1978:  COMPUTEVISION  desarrolla  el  primer  terminal  gráfico  que  u2liza   tecnología  raster  (pixelado  por  bitmap)  •  1979:  Boeing,  General  Electric  y  NIST,  desarrollan  un  formato  neutral  de   intercambio  de  datos:  IGES  (Ini2al  Graphics  Exchange  Standard)  
  9. 9. Antecedentes  (III)  •  1980:  Se  crea  MATRA  DATAVISION  (futura  EADS).  También  la   empresa  española  Investronica,  con  desarrollos  CAD/CAM  para  la   industria  tex2l-­‐confección  •  1981:  Se  crea  DASSAULT  SYSTEM  •  Basados  en  desarrollos  de  la  Cornell  University,  la  empresa  3D/Eye   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   Inc.  es  la  pionera  en  3D  y  tecnología  de  gráficos  •  UNIGRAPHICS  presenta  Unisolid,  el  primer  sistema  de  modelado   sólido  sobre  un  ordenador  PADL-­‐2  •  1982:  John  Walker  funda  AUTODESK  con  70  personas  con  la  idea  de   producir  un  programa  CAD  para  PC  por  menos  de  1000  US$.  En  el   COMDEX  de  noviembre  de  Las  Vegas  presenta  el  primer  AutoCAD  •  1983:  Inicio  del  sistema  universal  de  transferencia  de  datos  STEP   (STandard  for  the  Exchange  of  Product  model  data)  
  10. 10. La  evolución  del  CAD  en  imágenes  
  11. 11. En  la  década  de  los  50’s,  las  Fuerzas  Aéreas  norteamericanas  contactan  con  el  MIT  para  desarrollar  un  sistema  de  radares  para  detectar  aviones  invasores.  El  resultado  fue  el  sistema  SAGE  (Semi-­‐Automa2c  Ground  Environment),  que  combinaba  radares  y  computadores.  SAGE  tomaba  los  datos  del  radar  y  creaba  imágenes  generadas  por  computador.  Fue  uno  de  los  primeros  ejemplos  de  interfaz  gráfica.  En  la  imagen  se  muestra  el  computador  Whirlwind  I  corriendo  el  sistema  SAGE  en  1953.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     SAGE  (1953)
  12. 12. Ivan  Sutherland  desarrolló  el  programa  Sketchpad,  predecesor  de  los  modernos  programas  para  diseño  asis2do,  como  parte  de  su  tesis  doctoral  en  el  MIT.  Pionero  de  los  gráficos  por  computador,  Sutherland  llegó  incluso  a  crear  un  display  montado  en  un  casco,  similar  a  unas  gafas  de  realidad  virtual,  para  provocar  en  el  usuario  la  ilusión  de  ver  objetos  tridimensionales.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     Ivan  Sutherland  y  su  Sketchpad  (1963)
  13. 13. Balezone  de  Atari  fue  el  primer  juego  arcade  en  3D.  Desde  un  tanque  futurista,  los  jugadores  luchaban  en  un  vallerodeado  por  montañas  y  volcanes.  Más  tarde  Atari  modificó  el  juego  para  el  Pentágono.  Army  Baolezone  replicaba  controles  y  armas  de  vehículos  reales  y  era  u2lizado  para  entrenamiento  militar.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     Ataris  Valley  of  Death  (1980)
  14. 14. Los  fabricantes  de  automóviles  fueron  de  los  primeros  en  adoptar  las  modernas  tecnologías  CAD/CAM  a  lo  largo  de  las  décadas  de  los  60  y  los  70.  En  1982  Autodesk  lanzó  AutoCAD,  uno  de  los  primeros  paquetes  informá2cos  para  dibujo  asis2do  por  ordenador  en  computadores  personales.  Autodesk  añadió  capacidades  3D  en  1985.  A  finales  de  los  años  80  los  paquetes  de  diseño  asis2do  3D  se  hicieron  más  económicos  y  populares.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     AutoCAD  (1988)   AutoCAD  (2008)
  15. 15. Toy  Story  de  Pixar,  estrenada  en  1995,  fue  un  proyecto  3D  muy  arriesgado.  Fue  la  primera  película  creada  íntegramente  por  medios  digitales.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   Toy  Story  (1995)  
  16. 16. El  sistema  Cerec  de  la  compañía  Sirona  permite  fabricar  coronas  molares  en  una  única  visita  al  den2sta.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     Cerec:  Coronas  sin    espera  (2000)
  17. 17. La  evolución  del  CAD  en  imágenes  Lamborghini  ha  empleado  soVware  de  Real2me  Technologies  para  crear  proto2pos  digitales  de  sus  coches  depor2vos,  incluyendo  el  Lamborghini  Reventon  de  2008.  Sólo  vendieron  20  unidadaes  de  este  modelo,  al  módico  precio  de  1  millón  de  dólares  cada  una.  Lo  más  significa2vo  es  que  los  dibujos  y  modelos  eran  tan  claros  que  permi2ó  a  la  compañía  vender  los  coches  antes  de  su  fabricación.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     Lamborghini  Reventon  (2007)
  18. 18. El  centro  de  salud  cerebral  Lou  Ruvo  de  Las  Vegas,  diseñado  por  Frank  Ghery,  fue  creado  u2lizando  Digital  Project,  un  paquete  soVware  para  modelado  3D  de  edificios  de  la  compañía  Ghery  Technologies.  El  famoso  arquitecto  fundó  esta  compañía  en  2002  para  incorporar  recientes  avances  tecnológicos  en  el  mundo  de  los  gráficos  por  computador  a  la  arquitectura.   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   Frank  Gehry  .  Digital  Project  (2008)  
  19. 19. La  difusión  global  del  CAD  •  1985:  Se  presenta  MicroSta2on,  desarrollo  CAD  para  PC,  basado  en   PseudoSta2on  de  Bentley  System.  Permite  ver  dibujos  en  formato  IGDS    •  1990:  MacDonnell  Douglas  (Boeing)  selecciona  el  sistema  Unigraphics  •  1992:  El  primer  AutoCAD  sobre  plataforma  SUN  (procesadores  Risc)  •  1995:  El  primer  AutoCAD  (v.  12)  sobre  Windows.  También  Unigraphics   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   sobre  Windows.  •  1996:  General  Motors  firma  el  mayor  contrato  de  la  historia  CAD/CAM   con  Unigraphics.  •  1997:  Los  líderes  mundiales  de  mercado  CAD/CAM  son:  1º  Parametric   Technology,  2º  Dassault  Systems,  3º  EDS/Intergraph,  4º  SDRC,  5º   Autodesk  
  20. 20. Perspectiva  Histórica  (grandes  rasgos)  •  Proyecto  SAGE  (MIT-­‐IBM)  1963  •  Desarrollo  de  Sketchpad  (primeros  gráficos  interac2vos)  •  Años  60  y  70:  mainframes  y  minicomputadores  •  A  finales  de  los  70  surge  el  PC  (microcomputador  domés2co)   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  A  finales  de  los  80  nacen  las  plataformas  RISC  •  Configuración  actual:     •  Red  de  PCs,  estaciones  RISC  y  mainframe   •  Posibilidad  de  comparCr  información  del  producto  y  del  proceso   entre  todas  las  estaciones  del  sistema   •  Recursos  comparCdos:  impresoras,  plooers…   •  Trabajo  concurrente  desde  varias  estaciones  de  trabajo  
  21. 21. ConEiguración  actual  de  sistemas  CAD   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  22. 22. Componentes  de  un  sistema  CAD   Disposi2vos  de  salida   Disposi2vos   Procesamiento  y   Operador     de  entrada   almacenamiento   Display     Hard  copy   Teclado   alfanumérico   Computador:   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)     Monitor   CPU   Teclado  de   Diseñador   Disco  duro   funciones   Disquetera   Plooer   CD  Rom   Tableta  gráfica   Unidad  ZIP   Impresora   Punteros:   Ratón   Joys2ck   Lápiz  óp2co   Pantalla  tác2l  
  23. 23. Ejemplo  de  un  sistema  CAD  Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  24. 24. CAD  disponible  en  el  mercado  •  CAD  para  diseño  mecánico     So0ware   Compañía   I-­‐DEAS   SDRC   Pro-­‐Engineer   PTC  (Parametric  Design  Corp.)   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   CATIA   IBM    •  Otros  paquetes  CAD   So0ware   Compañía   Autocad   Autodesk   Mechanical  Desktop   Autodesk   Imagineer   Intergraph   Solid  Edge   Intergraph  
  25. 25. CAD   •  So0ware   •  Tipos  de  comandos:   •  Creación   •  Edición   •  Cambio  de  tamaño  y  movimiento   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Manejo  de  ficheros   •  Hardware   •  Mainframes   •  Estaciones  RISC:  Worksta2ons  para  ingeniería   •  Ordenadores  personales  
  26. 26. CAD:  Hardware  •  Mainframe  (computador  central)   •  1960’s  y  1970’s:  IBM  y  los  7  enanitos:  Burroughs,   Control  Data,  General  Electric,  Honeywell,  NCR,  RCA   y  Univac.   •  Ventajas   •  Potencia  de  cálculo  elevada,  muchos  programas   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Base  de  datos  única   •  Buena  respuesta  a  grandes  diseños   •  Soluciones  integradas  para  gran  variedad  de     problemas  de  producción   •  Inconvenientes   •  Coste  inicial  alto  (inversión)   •   Coste  por  usuario  (terminal)  alto  si  son  pocos   •  Administradores  dedicados  (muy  complejos)   •  Un  fallo  afecta  a  todo  el  equipo  de  trabajo   T-­‐Rex  de  IBM  
  27. 27. CAD:  Hardware  •  Estaciones  RISC:  Estaciones  de  trabajo   •  Procesador  central  basado  en  arquitectura  RISC  (Reduced  Instruc:on  Set   Computer).  Rapidez  de  operación   •  Actualmente  plataforma  x86-­‐64  con  CPUs  Intel  y  AMD:  Intel  Xeon  o  AMD   Opteron  o  también  intel  Core  2  ,  Core  i5  ó  i7  (más  asequibles)  y  GPU   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   profesionales  NVIDIA  Quadro  FX  y  ATI  FireGL.   •  Ventajas   •  Buena  relación  calidad/precio   •  Menor  inversión  inicial   •  Los  fallos  afectan  a  una  estación   •  Inconvenientes   •  Más  diRcil  establecer  una  base  de  datos  común   •  El  sistema  opera2vo  sigue  siendo  complejo  
  28. 28. CAD:  Hardware  •  Ordenadores  Personales:  microcomputadores   •  Operación  y  configuración  similar  a  la  de  las  estaciones  RISC   •  Ventajas   •  Baja  inversión  inicial   •  Fácil  de  usar   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  SoVware  barato   •  Sistemas  opera2vos  más  simples   •  Gran  variedad  de  plataformas   •  Inconvenientes   •  Integración  en  una  base  de  datos  global  diRcil   •  Capacidades  más  reducidas   •  Maneja  mal  proyectos  muy  grandes  
  29. 29. Evolución  precio  estaciones  3D  •  A  lo  largo  de  1980s  el  uso  de  mainframes  para  CAD  tendió  a   desaparecer,  desplazándose  su  empleo  a  ordenadores  monousuario  •  A  comienzos  de  los  1990s  aparece  la  arquitectura  RISC,  más  rápida   que  la  CISC  de  Intel   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  A  mediados  de  los  1990s  aparecen  los  PenCum  de  Intel,  dando   alcance  a  los  procesadores  RISC  •  En  1997  el  PC  se  convierte  en  la  plataforma  predominante  para   trabajo  CAD  •  Hoy  día  las  estaciones  RISC  man2enen  su  posición  en  algunos   sectores  como  el  diseño  de  circuitos  integrados  •  El  precio  actual  del  CAD  lo  hace  accesible  a  cualquier  compañía   independientemente  de  su  tamaño  y  2po  de  producción  
  30. 30. Evolución  precio  estaciones  3D   RISC  (Sun  Corpora2on)   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   HP  Kayak  (PII)   Sun  Ultra  1  (1995)   Dell  (PIII,  PIV)  
  31. 31. CAD:  Software  •  SoVware   •  SoVware  2D   •  SoVware  2  ½  D   •  SoVware  3D   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Modelo  de  alambres   •  Modelo  de  superficies   •  Modelo  de  sólidos  
  32. 32. CAD:  Software  So0ware  2D  •  Las  líneas  representadas  son  el   resultado  de  las  intersecciones   entre  los  planos  del  objeto  •  Tamaño  de  archivo  pequeño  •  Dibujo  y  fabricación   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   So0ware  2  ½  D   Una  superficie  bidimensional  es   extruida  en  una  dirección  del   espacio    
  33. 33. CAD:  Software   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   Representación  con  líneas  ocultas  So0ware  3D:  Modelo  de  alambres   •  Ex2ende  el  concepto  2D   •  Es  precisa  una  base  de  datos  más  compleja  y  voluminosa  para  almacenar  la   información  tridimensional   •   Modelado  par2endo  de  2D  o  técnicas  de  modelado  específicas    
  34. 34. CAD:  Software   Superficies  regladas  So0ware  3D:  Modelo  de  superficies   •  Combina  puntos,  líneas  y  arcos  del  modelo   de  alambres  con  superficies  geométricas   •  Tres  modos  de  definir  las  superficies:   •  S.  regladas:  se  conectan  dos  elementos   ‘guía’  (líneas  o  curvas)  mediante  líneas   rectas   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   Superficies  alabeadas   •  S.  de  revolución:  se  ob2ene  rotando  un   dibujo  bidimensional  (sección)  alrededor   de  un  eje  de  revolución   •   S.  alabeadas,  o  de  ‘forma  libre’.  Se   pueden  definir  de  varias  maneras   •  Requiere  mayor  potencia  de   cómputo   •  Mayor  can2dad  de  información   •  Mayor  complejidad  de  manejo   •  B-­‐splines,  Bezier,  NURBS   Superficies  de  revolución  
  35. 35. CAD:  Software  So0ware  3D:  Modelo  de  sólidos     •  Representa  de  forma  completa  y  sin  ambigüedades  el  producto   •  Necesario  para  realizar  la  planificación  automáCca  del  proceso   •  Con2ene  todas  las  propiedades  geométricas,  Rsicas  (tamaño,  masa,   material),  mecánicas  (resistencia,  elas2cidad…),  eléctricas  (resis2vidad,   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   capacitancia,  inductancia…)  y  térmicas  (conduc2vidad,  coeficiente  de   dilatación…)  del  objeto   •  Necesario  para  simulación  de  ensamblado  y  simulaciones  de   caracterís2cas  mecánicas,  eléctricas  y  termodinámicas,  etc.   •  Tipos  de  representación:   •  CSG:  Geometría  construc2va  de  sólidos  (Construc:ve  Solid   Geometry)   •  B-­‐rep.:  Representación  de  fronteras  (Boundary  Representa:on)   •  Barrido  (Sweeping)   •  Solución  más  habitual:  Sistema  híbrido  CSG/B-­‐rep.  
  36. 36. CAD:  Software  •  Modelos  sólidos   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  37. 37. CAD:  Software  CSG:  •  Construye  la  geometría  a  par2r  de  una  primiCva  de  librerías  •  La  librería  con2ene  objetos  básicos:  bloques,  cubos,  cilindros,  conos,   esferas…  •  Las  formas  se  combinan  usando  operaciones  Booleanas:  unión,  intersección,   diferencia   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  Método  más  sencillo  y  rápido  de  producir  modelos  sólidos  
  38. 38. CAD:  Software  B-­‐rep.:  •  Los  objetos  se  representan  a  par2r  de  las  superficies  de  su  frontera  •  Se  posible  representar  cualquier  forma  independientemente  de  su   complejidad  •  El  modelado  es  complejo  •  Generalmente,  el  archivo   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)    obtenido  es  grande  
  39. 39. CAD:  Software  Barrido:  •  Empleado  para  simular  el  recorrido  de  una  herramienta  de  corte  •  Dos  2pos  de  acciones:  traslación  y  rotación   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  40. 40. CAD:  Software   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   Modelado  Sólido  (CSG)   CAE   +   Análisis  y  evaluación   Caracterización  de  materiales  
  41. 41. CAD  •  Aplicación  en  sistemas  de  producción:   •  Diseño  conceptual  y  repeCCvo.  Diseño  del  producto  y  de  todas   los  sistemas  requeridos  para  soportar  el  proceso  produc2vo   (enseres,  herramientas…)   •  Planos  de  producción   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Creación  y  mantenimiento  de  la  base  de  datos  CIM   •  Creación  del  producto  con  CAD   •  Conversión  de  la  geometría  y  atributos  de  la  pieza  al  formato   requerido  por  otros  departamentos   •  Guardar  los  diferentes  archivos,  versiones  o  representaciones  en  el   repositorio  
  42. 42. CAD  •  Selección  de  HW  y  SW  (5  criterios):   1.  Tipo  y  complejidad  de  los  dibujos   •  Grado  de  asimetría   •  Tipos  de  curvas  (2D  ó  3D):  esferas,  cuádricas,  forma  libre…   •  Complejidad  del  interior  de  la  pieza  (visualización  sólida,  alambres)   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Número  de  piezas  a  ensamblar.  Necesario  análisis  de  tolerancias  e   interferencias   2.  Diseño  conceptual  (3D)  ó  repeCCvo  (2D…)   3.  Tamaño  y  complejidad  del  producto  (número  de  diseñadores,  2empo…)   4.  Interfases  de  datos  de  la  empresa   5.  Interfases  de  datos  con  el  exterior.  Intercambio  electrónico  de  datos   (EDI,  Electronic  Data  Interchange)  
  43. 43. CAD  •  Interfases  de  datos  de  la  empresa:   •  Axioma  CIM:  “Crea  los  datos  una  vez  y  u6lízalos  muchas”     •  El  HW  y  el  SW  deben  soportar  formatos  de  archivo  que  permitan  que   los  datos  generados  sean  u2lizados  por:   •  MarkeCng:  en  folletos  y  manuales  de  producto   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Ingeniería  de  fabricación  para  generación  de  código  CNC,  cambios  de   ingeniería,  planificación  del  proceso  y  análisis  de  calidad   •  Planificación  de  producción  •  Interfases  de  datos  externas:   •  EDI  (Electronic  Data  Interchange):  Tecnología  que  permite  transferir   información  (datos)  de  un  computador  a  otro   •  Selección:   •  Tipo  de  EDI  entre  los  computadores  del  cliente  y  del  vendedor   •  Transferencia  de  datos  geométricos  entre  ambos  sistemas  CAD  
  44. 44. CAD  •  Problemas:   •  La  mayoría  de  los  ingenieros  usan  el  CAD  ocasionalmente,  y  no  2enen   formación  básica  en  computadores,  o  apCtud   •  Las  herramientas  CAD  son  bastante  complejas  y  requieren  una  formación   específica.  Requieren  uso  frecuente   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  Uso  eficiente  del  CAD   •  Personal  con  estudios  de  uso  de  ordenadores  en  su  formación   •  Personal  con  alto  grado  de  dedicación  al  diseño  con  sistemas  CAD  •  Distribución  del  2empo:   •  CAD/CAE:  33%   •  Escribiendo:  25%   •  Llamadas:  10%   •  Reuniones:  10%   •  Búsqueda  de  información:  10%   •  Otros:  12%  
  45. 45. CAD  •  Cómo  mejorar  la  aceptación  de  un  sistema  CAD   •  Selección  de  un  sistema  CAD  lo  más  adecuado  a  las  necesidades  de   usuario   •  Adaptación  del  sistema  CAD  a  las  necesidades  del  usuario  (creación  de   macros…)   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Capacidad  de  usar  un  lenguaje  familiar  con  el  diseñador  (datos  de   potencia,  o  de  velocidad  de  giro,  en  vez  de  medidas  geométricas)   •  Seguir  una  políCca  educaCva  (recursos  humanos)  
  46. 46. CAD  Los  clientes  de  PTC  constatan  importantes  mejoras  en  el  rendimiento  del  desarrollo  de  productos  con  Creo  Elements/Pro   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  47. 47. Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  Design  for  Manufacturing  DFMA:  CAD,  CAE,  FEA,  CAM  
  48. 48. DFMA  •  DFMA:  Design  For  Manufacturing  and  Assembly  •  ¿Es  el  diseño  óp2mo  para  su  fabricación  y  ensamblaje?  •  DFMA  es  “cualquier  procedimiento  o  proceso  de  diseño  que   considera  los  factores  de  producción  desde  el  comienzo  del   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   diseño  del  producto”  
  49. 49. CAE  •  CAE  (Computer-­‐Aided  Engineering)  es  el  análisis  y  evaluación   del  diseño  usando  técnicas  basadas  en  computadores  para   calcular  propiedades  operaciones,  funcionales,  y  parámetros   de  fabricación  muy  complejos  de  obtener  por  métodos   clásicos   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  FEA  es  una  técnica  de  programación  numérica  para  analizar  y   estudiar  las  caracterís2cas  funcionales  de  una  estructura  o   circuito  mediante  la  división  del  objeto  en  pequeños  bloques,   denominados  elementos  finitos    
  50. 50. CAE   Conceptualiza2on  •  Aplicaciones  FEA:   •  Análisis  está2co   •  Análisis  dinámico   Syntehsis  filter   •  Análisis  de  frecuencias  naturales   Design  enrichment   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Transmisión  del  calor   Design  for  assembly   •  Análisis  cinemá2co   Design  for  manufacturing   •  Análisis  de  fluidos  (piping)  •  Simulación  de  productos:   Analysis   •  Visual   •  Dimensional   Evalua2on   •  Construc2vo   •  Funcional   Documenta2on  
  51. 51. CAE:  Análisis  frecuencial   SolidWorks/COSMOS     VibraCon/Resonance/Frequency  SimulaCon     Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  El   1   de   Julio   de   1940   se   terminó   el   Tacoma   Narrows  Bridge  en  Puget  Sound,  Washington,  y  se  abrió  al  tráfico.  Sólo   4   meses   después,   un   ventarrón   moderado   puso   al  puente  en  oscilación,  hasta  romper  al  tramo  principal  que  se   desprendió   de   los   cables   y   cayó   al   agua.   El   viento  produjo   una   fuerza   resultante   cuyas   fluctuaciones  entraron   en   resonancia   con   la   frecuencia   natural   de   la  estructura.   Esto   provocó   un   aumento   con6nuo   en   la  amplitud  hasta  destruir  el  puente.   hop://www.youtube.com/watch?v=3mclp9QmCGs   hop://www.youtube.com/watch?v=JApds-­‐f40m8    
  52. 52. CAM  •  CAM:  Cualquier  proceso  de  fabricación  automá2ca  que  esté   controlado  por  ordenador  (isla  de  automa2zación)  •  CAD/CAM:     •  Integración  de  las  técnicas  CAD  y  CAM  en  un  proceso  completo   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Generar  el  proceso  de  fabricación  a  par2r  de  la  información  de   diseño  
  53. 53. CAM   FeatureTURN  E4D  Den2st     Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  54. 54. CAM  Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  55. 55. CAM  Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  56. 56. CAM  Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  57. 57. CAM  •  Integración  de  sistemas  CAD/CAM:   •  Geometría  CAD  →  Elección  de  secuencia  de  mecanizado  →   Elección  de  las  herramientas  →  Simulación  de  las  trayectorias  →   Generación  de  fichero  neutro  →  Control  numérico  •  Aspectos  del  CAM   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Control  Numérico   •  Control  Numérico  por  Computador   •  Control  Numérico  Directo   •  Robó2ca   •  Sistemas  de  fabricación  flexible  
  58. 58. Control  Numérico  (NC)   •  Técnica  que  controla  las  acciones  de  las  máquinas  por  medio   de  instrucciones  en  forma  de  código  alfanumérico   •  Las  máquinas  NC  tradicionales  no  2enen  memoria  local;  hay   que  ir  introduciendo  manualmente  cada  instrucción   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Código  G   •  Ejemplo:  N015  G00  X200  y-­‐348  M03  N:  número  de  instrucción   G:  funciones  preparatorias   X,  Y,  Z,  I,  J,  K:  posiciones  M:  funciones  misceláneas   T:  herramienta   S:  velocidad  de  giro   F:  avance  de  la  herramienta  
  59. 59. Control  Numérico  por  Computador  (CNC)  •  U2liza  los  principios  del  NC  pero  emplea  un  programa  almacenado  en   memoria   •  Programa:  secuencia  de  instrucciones  a  ejecutar  para  realizar  una   operación   •  Los  programas  se  pueden  generar  en  el  ordenador  de  la  unidad  de  control   de  la  máquina   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  La  edición  suele  ser  manual  (MDI)  •  Ventajas:     •  Los  programas  se  introducen  y  editan  directamente   •  Se  pueden  almacenar  programas  completos  de  fabricación  de  piezas   •  El  programa  sólo  se  carga  una  vez  para  ejecutarlo  muchas   •  Posibilidad  de  tener  “ciclos  pre-­‐establecidos”  o  ru2nas   •  SoVware  de  compensación  de  herramientas   •  Posibilidad  de  generar  programas  desde  el  CAD   •  Conexión  directa  con  otro  sistema  informá2co:  base  de  datos  CAD,   control  numérico  directo,  etc  
  60. 60. Control  Numérico  Directo  (DNC)  •  También  Control  Numérico  Distribuido  •  Sistema  en  el  que  un  ordenador  central  está  comunicado  con   diversas  máquinas  CNC  •  Funciones  del  ordenador  central:   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  GesCón  de  los  programas  de  las  máquinas   •  Apropiado  para  la  programación  de  piezas  por  ordenador  a  par2r   de  información  CAD   •  Simulación  gráfica  de  procesos  de  fabricación   •  Comunicación  con  la  Base  de  Datos  de  ges2ón  de  la  producción  
  61. 61. NC,  CNC,  DNC   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   NC-­‐Milling-­‐Machine  (fresadora)   CNC-­‐Milling-­‐Machine  (fresadora)  
  62. 62. NC,  CNC,  DNC  Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  
  63. 63. Autómatas  Programables  •  PLC:  Controlador  Lógico  Programable  •  Posibilidad  de  aplicación  de  las  mismas  técnicas  para  CNC  •  Problemas:       •  Los  lenguajes  de  autómatas  son  más  complejos  que  los  de  NC   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   •  Sus  tareas  son  más  variadas   •  Falta  de  estandarización  y  normalización  en  los  lenguajes  
  64. 64. Robótica  •  Robot  industrial:  manipulador  programable  controlado  por   ordenador,  diseñado  para  llevar  a  cabo  diferentes  tareas   industriales  sin  asistencia  humana  •  Posibilidad  de  aplicación  de  las  mismas  técnicas  para  CNC   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)  •  Problemas:   •  Los  lenguajes  de  robots  son  más  complejos   •  Sus  tareas  son  más  variadas   •  Falta  de  estandarización  y  normalización  en  los  lenguajes   •  Modelo  de  la  máquina  y  del  entorno  más  complejo  •  Ejemplo:  robot  cargando  un  torno  
  65. 65. Robótica  •  Herramientas:   •  Simuladores  genéricos:  GRASP  (General  Robot  Arm  Simula:on   Program),  ROBCAD   •  Simuladores  específicos   •  SoVware  a  medida   Luis  Pedraza.  Automá2ca  (10/11)   TecnomaCx  ROBCAD  

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