sufrirá solo pequeñas modificaciones, se necesitará un CAD simple; en cambio,
si se habla de productos con múltiples piezas y con necesidad de
intercambiabilidad, estamos hablando de un computador sofisticado y un
programa más complicado. Esto significa además que al planificar una
inversión en hardware y software debe planificarse fríamente, de tal manera de
conocer el ciclo de vida de los equipos y de los programas. Las empresas que
implementan este sistema no deben pensar que tendrán solo un costo inicial y
después andará todo sobre ruedas, pues en la práctica, el uso de estos
sistemas implica costos y necesidades constantes, fundamentalmente por los
apresurados cambios tecnológicos que se producen hoy en día.
Sin embargo, la diferencia de costo y potencia entre las plataformas
computacionales requeridas para un CAD y un CAD / CAM ya no son tan
notorias. Esto se debe a que los computadores personales ya son suficientes
para manejar el software, y los costos de éste o aquel son similares, así como
el costo de su puesta en marcha (díganse operadores, cursos, implementación,
etc.). Lamentablemente, en caso de que el software no sea muy compatible o
esté pasado de moda, se pierde plata. Por esto la industria computacional ha
tendido a una mayor estandarización de sus productos, con el fin también de
disminuir costos, así como ha implementado el concepto de Upgrade, el cual
permite conseguir la última tecnología dando la antigua "en parte de pago".
Las redes computacionales han contribuido enormemente con el desarrollo de
los sistemas CAD / CAM, teniendo la desventaja eso sí de que se pierde un
poco la privacidad de la información, ya sea porque el sistema de red es muy
complejo o porque hay un mayor número de usuarios con acceso directo a él.
Se han desarrollado numerosos protocolos con el fin de salvaguardar las
comunicaciones entre computadores, algunos de ello son: ETHERNET, TCP /
IP, MAP / TOP, ASCII, FTP, NFS, y mucho otros.
En los periféricos del computador mismo han existido grandes avances
también, que han permitido mejorar ostensiblemente la calidad de las
imágenes. Es así como hoy existen monitores de 4000 por 4000 pixeles y
millones de colores. También en el área de los scanners, plotters e impresoras
se ha logrado gran éxito, existiendo digitalizadores de imágenes en tres
dimensiones, impresoras a color y otros.
El término plataforma de software se aplica en este caso a la arquitectura de
software básica, incluyendo base de datos, metodología, capacidades gráficas
y herramientas geométricas. En base a esta definición, existen tres
clasificaciones básicas de plataformas CAD / CAM: 2D, 2-½D y 3D. Dentro de
estas clasificaciones existe una serie de herramientas para generar y usar
variadas librerías de símbolos y partes, así como para agregar distintos niveles
de inteligencia. Rodeando estas clasificaciones hay herramientas adicionales
para personalizar, acceso, entrada / salida y periféricos. Tras estas
clasificaciones hay distintas definiciones de geometría usada para curvas,
superficies y sólidos. Es la combinación agregada de todas estas herramientas
la que de vida al concepto de plataforma.
Herramientas
La modelación básica, la modelación del ensamblado, el cuidar los detalles, el
dibujo y la documentación son las herramientas que componen la plataforma
de software en el ambiente CAD / CAM.
En el mundo del CAD / CAM, el primer foco está apuntado a la geometría. Es,
al mismo tiempo, la herramienta con la que el sistema se construye y la primera
constante en cualquiera de sus aplicaciones. Muchos sistemas CAD / CAM
disponibles están confinados a la creación de diseños y dibujos a través de los
gráficos de un computador. Otros proveen un más comprensivo juego de
herramientas y geometría, tal y como lo permite la tecnología actual.
Los métodos básicos de modelación usados por estos sistemas son los que
definen su precio, capacidad y productividad para el usuario. Por ejemplo, Los
sistemas de dibujo de dos dimensiones requieren algoritmos matemáticos más
simples, y producen archivos menores. Los de dos y media dimensiones
necesitan procesadores más poderosos, pero proveen información de
profundidad, muestran imágenes tridimensionales y generan vistas que
aumentan la productividad. En ambos sistemas, sin embargo, los métodos
generalmente replican los método manuales de diseño. Los sistemas de dibujo
de tres dimensiones proveen la más alta productividad, calidad y ganancias en
diseño, pero requieren computadores y memorias considerablemente más
grandes. Si los productos son solo dibujos, un sistema de dos dimensiones
bastará. Por otro lado, un sistema de dos dimensiones tendrá muy pocas
posibilidades de expandirse a un sistema mayor.
Dos dimensiones (2D): Con pocas excepciones, la mayor parte de los sistemas
CAD / CAM comenzaron implementando herramientas geométricas de dos
dimensiones. Hoy en día se siguen usando, a pesar de no dar la mejor
productividad, ni siquiera en dibujos de solo dos dimensiones. Un buen sistema
de dos dimensiones debe poder dibujar a través de proyecciones, aceptar los
formatos internacionales de dibujo, tener alta velocidad, tener librerías, aceptar
los formatos internacionales de medidas, tener un buen set de estilos y portes
de letras y ser escalable. El sistema puede basarse en vectores o en puntos en
el espacio, siendo el primero el más indicado, pues debería ser capaz de
detallar despieces de modelos tridimensionales y tener una posibilidad para
ampliarse a un sistema 3D.
Dos y media dimensiones (2-½D): Uno se podría preguntar: ¿Qué es media
dimensión? En los sistemas CAD / CAM eso implica que el sistema maneja los
datos de profundidad del modelo y ofrece normalmente la posibilidad de
mostrar la apariencia tridimensional de él, usando técnicas bidimensionales con
representaciones ortográficas. Muchas veces, Los sistemas 2-½D están
equipados para diseño y manufactura de productos simples o planchas, y son
muy utilizados por compañías cuyos productos consisten más de partes
compradas que de partes manufacturadas, en las cuales interfaces,
interacciones e interferencias entre partes están dadas más que por calcular.
Sin embargo los sistemas 2-½D proveen limitadas mejoras en calidad y
productividad por un costo ínfimamente superior a los sistemas 2D.
Tres dimensiones (3D): La modelación en tres dimensiones es la puerta de
entrada a un ambiente CAD / CAM completo. A pesar de que los sistemas 3D
no son necesariamente ocupados para todos los ambientes de diseño,
ingeniería y manufactura, muchos de los sistemas tridimensionales de CAD /
CAM pueden replicar las funciones de sistemas 2D y 2-½D si así se requiere.
Los sistemas 3D pueden separarse en tres clases:
- Wireframe (malla): En el sistema wireframe, el modelo 3D es creado y
guardado solo como una representación geométrica de aristas y puntos dentro
del modelo. Los modelos 3D wireframe son transparentes en la realidad y por
esta razón requieren un usuario de experiencia y gran conocimiento del modelo
antes de entender claramente la representación. Una ventaja de los sistemas
3D es la generación automática de vistas y dibujos de una parte de los
modelos. Esto ayuda en calidad, productividad, preparación y manufactura del
producto. Sin embargo, el sistema wireframe requiere de un gran esfuerzo para
desplegar imágenes limpias del modelo 3D completo.
- Superficies: La adición de información de las superficies al modelo 3D resulta
en imágenes gráficas mejoradas cuando se traspasa a aplicaciones
manufactureras como CNC. La modelación de superficie permite grados
variables de precisión en el modelo CAD / CAM desde muy preciso, en el caso
de superficies planeadas o regladas o superficies de revolución, a menores
niveles de precisión en superficies esculpidas.
- Sólidos: La modelación por sólidos es el último método de modelación
geométrica para el ambiente CAD / CAM. Un factor determinante para
automatizar el diseño a través del proceso de manufactura, esta herramienta
permite almacenar información precisa sobre piezas dadas. Los modelos
sólidos pueden ser divididos en CSG (Constructive Solid Geometry) y BREP
(Boundary Representation). CSG consiste en usar cajas primitivas, como
cubos, cilindros, conos, toros, etc., sacándoles partes a ellas para crear una
imagen sólida del modelo. Los sólidos BREP pueden ser almacenados de dos
maneras: Con superficies verdaderas y topología del modelo o solo con
superficies ordenadas, de tal manera que cuando necesite calcular algo lo
haga, y no lo tenga guardado de gusto como en el primer caso. En resumen, la
modelación por sólidos es la mejor manera de lograr buenos resultados, tanto
en análisis como en dibujo y velocidad, con la sola salvedad de que requiere
computadores potentes.
Un sistema 3D debería elegirse en la práctica por las siguientes razones:
Mejoras en calidad del producto y en tolerancias y alineamiento entre partes
Reducción del tiempo de diseño y de potenciales problemas de manufactura
Soporte de automatización mejorada para diseño, análisis, manufactura e
inspección
Soporte de 2D cuando se requiera sin restringir futuros métodos o expansiones
Uno de las más importantes compensaciones que se obtiene de los sistemas
CAD / CAM es en el área de chequeo, verificación de diseño y manufactura del
producto.
Hay distintas maneras de generar modelos de ensamblado en estos sistemas,
los cuales son: modelos en modelos, componentes o figuras y ensamblados
inteligentes. Todo va en el software y hardware del que se disponga.
Aplicaciones
La base de cualquier sistema CAD / CAM es la plataforma de software usada
en generar y documentar el modelo de una parte o documento, y es el llamado
corazón del sistema. Lo que vendría a ser el alma del sistema son las
aplicaciones que se le pueden agregar. Es a través de aplicaciones que las
verdaderas eficiencias del CAD / CAM en términos de ahorro en producción y
costos relacionados con el proceso se pueden ver realizadas.
Las aplicaciones en el ambiente CAD / CAM pueden ser separadas en tres
tipos principales: función, disciplina e industria. Algunas de ellas se pueden ver
en la siguiente tabla:
Tabla 2.
Función
Disciplina
Industria
Diseño
Estructural
Aeroespacial
Análisis
Mecánica
Automotriz
Documentación
Eléctrica
Electrónica de consumo
Planeación de producción
Electrónica
Otros
Manufactura
Arquitectura
Control de calidad
Civil
Simulación
Otros
Soporte logístico
Las funciones son normalmente aquellas operaciones, herramientas o acciones
soportados por la plataforma de software, tales como la geometría wireframe o
la modelación de la superficie.
Las disciplinas son creadas con la adición de software especializado de
aplicación, librerías, interfaces de usuario y herramientas sobre las funciones
básicas con el fin de crear diagramas esquemáticos de aplicaciones de
wireframes, o aplicaciones de estilo de software de modelación de superficie.
Las aplicaciones industriales son creadas con el software específico para
disciplinas o industrias, y la adición de librerías y herramientas especiales para
cada proceso en particular.
La creación y documentación básica de los modelos CAD / CAM es parte de la
plataforma de software, mientras que las aplicaciones son las herramientas
usadas para automatizar completamente el proceso de diseño. Una breve lista
de aplicaciones puede verse en la siguiente tabla:
Tabla 3
Mecánica
Diseño eléctrico /
electrónico
Arquitectura / Civil
Diseño de
componentes
electrónicos
Eslabones y
mecanismos
Diagramas de
cableado
Diseño con acero
Tableros de
cir-
Engranajes y
poleas
Diseño lógico y
esquemático
Diseño de
construcción
cuitos
impresos
Hidráulica y
neumática
Cableado y
encaminado
Tubos, diseño de
plantas
Diseño LSI y
Planchas de
metal
Diseño de arneses
para cables
Topografía
VLSI
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