INTRODUCCION A LA MANUFACTURA POR COMPUTADORA

1.- INTRODUCCION A LA MANUFACTURA POR COMPUTADORA[pic 1]

1.1 Antecedentes históricos.

Las necesidades de producción posteriores a la segunda guerra mundial generaron un profundo cambio en los modelos de producción. La aplicación de la producción en serie como las nuevas tecnologías que sufrieron aumentaron la eficiencia de la producción en un periodo muy corto de tiempo.

Esta situación obligó a los ingenieros de la época a buscar métodos de producción masivos, eficientes y mas económicos, para poder competir con las necesidades de un merado que crecía día con día. Los requerimientos de la calidad se incrementaron más, así como los costos de materia prima y mano de obra.

Los avances en la computación han dado pauta a un desarrollo tecnológico que en alguna época se consideraba imposible lograr.

En el área de maquinas y herramientas y en el área de diseño, las computadoras se han convertido en una herramienta primaria para su desarrollo. Hablar de el auge que ha tenido la manufactura y el diseño asistido por computadora nos remite a la década de los sesentas cuando en el instituto tecnológico de Massachussets se automatizo por primera vez en una máquina herramienta iniciándose una nueva era en la producción y diseño.

En estos días el diseño se ha simplificado con la ayuda de la computadora, ahora se diseñan piezas de mayor complejidad en un tiempo mucho menor.

En el área de manufactura el avance ha sido más lento, pero no por eso es menos importante. De la mano de la robótica, las máquinas de control numérico computacional hoy en día trabajan de una manera automatizada y con estándares de calidad muy elevados.

Un argumento que se suele utilizar en contra del uso del CAD es que un buen dibujante tarda lo mismo o menos en hacer un plano que realizándolo en una computadora. El fallo de este argumento es que no se valoran otros muchos aspectos tan importantes o más, que el de la acción propia de dibujar, como pueden ser las modificaciones, almacenamiento y búsqueda, etc., que, en definitiva, hacen evidente la elevada rentabilidad del uso de la computadora a largo plazo.

A principios de los años 50, se desarrollo en el Instituto Tecnológico de Massachussets (M.I.T) la primera máquina herramienta controlada automáticamente por ordenador. Esto fue el principio de la fabricación asistida por computadora e hizo que diversos investigadores de esta institución empezaran a trabajar en el campo del diseño y gráficos asistidos por ordenador.

En 1963, los primeros investigadores previeron que el diseñador debería estar sentado delante de una computadora utilizando una herramienta grafica e interactiva. En esta época fue cuando se asientan los principios básicos del CAD (líneas, capas, rotaciones, zoom, etc.) y como resultado se desarrolla SKETCHPAD que es el primer software de dibujo por computadora. [pic 2]

A continuación, aparece la importante idea de tener la capacidad de procesado de información distribuida entre estaciones de trabajo locales e interactivas y una computadora central. También aparecieron algoritmos para tratar los problemas que surgían, por ejemplo: el problema de las líneas ocultas.

La primera mitad de los años 70 se presentó gran actividad en todo lo relacionado con el diseño asistido por computadora, ya que, en esa época, hubo un amplio desarrollo de la teoría de los elementos finitos y de programas asociados, lo que implicaba la necesidad de tener módulos donde se pudiera dibujar la pieza o estructura a tratar por elementos finitos. También se seguía trabajando en el problema de eliminar líneas y superficies ocultas.

Mas adelante, al tiempo que aparecían estudios económicos que resaltaban los beneficios financieros que se conseguían con el uso de sistemas CAD, una parte concreta dentro del proceso de diseño asistido por ordenador, la realización de planos(Drafting), aparece y causa tal impacto por su utilidad, que a menudo, se suele asociar la palabra CAD al dibujo de planos en vez de estar asociada al completo proceso diseño de una pieza.

A finales de los 70´s, se empieza a comprender la importancia y utilidad de esta tecnología y se dedican muchos recursos a su desarrollo y a su integración con la fabricación asistida por computadora.

En los 80´s, el CAD empieza a implantarse en las oficinas técnicas de las empresas como una herramienta indispensable y con un desarrollo imparable que da paso al diseño tridimensional que surge en los años 90´s.

Las primeras aplicaciones fueron bidimensionales (CAD 2D) y fueron aplicadas en ramas de la industria que básicamente trabajaban con formas 2D (circuitos electrónicos, planos de distribución en plante, etc.). pero incluso para estas aplicaciones, una tercera dimensión debía ser considerada, por lo que surgió el llamado CAD 2 ½ D. esta denominación no tiene una definición concreta, aunque indica que no todos los espectros o características de una geometría 3D son considerados. Problemas de geometría 2 ½ D son, por ejemplo, sucesivos niveles planos de 2D o diseño de objetos con simetría de revolución. En estos casos y en 2D, los algoritmos de calculo son mucho mas simples que en 3D, por lo que ya estaban desarrollados a finales de los años 70´s.

Las ultimas tendencias son los programas en CAD 3D desarrollados a partir de las tecnologías de modelado 3D, algunas de las características de este tipo de sistemas son la generación automática de listas de materiales, explosión de conjuntos, generación automática e interactiva de plano y cotas, etc.

Aunque son paquetes orientados a la ingeniería mecánica, facilitan la integración con otros paquetes de software ofimático de manera que mejora la generación de documento igual de importantes que los planos de fabricación, como pueden ser los planos de montaje, despieces, instrucciones de mantenimiento, catálogos, etc.

1.2 SISTEMAS CAD/CAM         

CAD es el acrónimo de ‘Computer Aided Design’ o diseño asistido por computador. Se trata de la tecnología implicada en el uso de ordenadores para realizar tareas de creación, modificación, análisis y optimización de un diseño. De esta forma, cualquier aplicación que incluya una interfaz gráfica y realice alguna tarea de ingeniería se considera software de CAD. Las herramientas de CAD abarcan desde herramientas de modelado geométrico hasta aplicaciones a medida para el análisis u optimización de un producto específico. Entre estos dos extremos se encuentran herramientas de modelado y análisis de tolerancias, cálculo de propiedades físicas (masa, volumen, momentos, etc.), modelado y análisis de elementos finitos, ensamblado, etc. La función principal en estas herramientas es la definición de la geometría del diseño (pieza mecánica, arquitectura, circuito electrónico, etc.) ya que la geometría es esencial para las actividades subsecuentes en el ciclo de producto.

Se habla también de Ingeniería asistida por Ordenador o Computer Aided Engineering (CAE) para referirse a las tareas de análisis, evaluación, simulación y optimización desarrolladas a lo largo del ciclo de vida del producto. De hecho, este es el mayor de los beneficios de la tecnología CAD, la reutilización de la información creada en la etapa de síntesis en las etapas de análisis y también en el proceso CAM.

Computer-Aided Manufacturing (CAM): fabricación asistida por computadora (FAC).

Es una disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de soporte en todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de cualquier tipo de producto. Esta disciplina se ha convertido en un requisito indispensable para la industria actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar la calidad, disminuir los costes y acortar los tiempos de diseño y producción. La única alternativa para conseguir este triple objetivo es la de utilizar la potencia de las herramientas informáticas actuales e integrar todos los procesos, para reducir los costes (de tiempo y dinero) en el desarrollo de los productos y en su fabricación.

El termino CAM se puede definir como el uso de sistemas informáticos para la planificación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación mediante una interfaz directa o indirecta entre el sistema informático y los recursos de producción. Así pues, las aplicaciones del CAM se dividen en dos categorías: · Interfaz directa: Son aplicaciones en las que el ordenador se conecta directamente con el proceso de producción para monitorizar su actividad y realizar tareas de supervisión y control. Así pues, estas aplicaciones se dividen en dos grupos: ß Supervisión: implica un flujo de datos del proceso de producción al computador con el propósito de observar el proceso y los recursos asociados y recoger datos. ß Control: supone un paso más allá que la supervisión, ya que no solo se observa el proceso, sino que se ejerce un control basándose en dichas observaciones. · Interfaz indirecta: Se trata de aplicaciones en las que el ordenador se utiliza como herramienta de ayuda para la fabricación, pero en las que no existe una conexión directa con el proceso de producción.

Una de las técnicas más utilizadas en la fase de fabricación es el Control Numérico. Se trata de la tecnología que utiliza instrucciones programadas para controlar maquinas herramienta que cortan, doblan, perforan o transforman una materia prima en un producto terminado.

Otra función significativa del CAM es la programación de robots que operan normalmente en células de fabricación seleccionando y posicionando herramientas y piezas para las máquinas de control numérico. Estos robots también pueden realizar tareas individuales tales como soldadura, pintura o transporte de equipos y piezas dentro del taller.

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