Cad Cam Cae

Capítulo 1. De las filosofías y herramientas de dirección y gestión (según los temas asignados)

1.1 Mapa Mental

1.2 Mapa conceptual

Figura 2. Mapa Conceptual de los Sistemas CAD, CAM, CAE

1.2 Características conceptuales de las FHDGP.

Incluye su origen, evolución, características, valores y estrategias de aplicación.

1.2.1 ORIGEN DEL CAD/CAM/ CAE

Inicialmente estos programas se limitaban a pequeñas aplicaciones centradas en el dibujo técnico en dos dimensiones que venían a sustituir el tradicional tablero de dibujo, ya que ofrecía ventajas para la reproducción y conservación de los planos y reducía el tiempo de dibujo, permitiendo además usar elementos repetitivos y agilizar los cambios. Se podría comparar a las ventajas de los primeros procesadores de textos frente a la máquina de escribir.

Sus comienzos se vieron frenados por estar destinados a un grupo de usuarios muy reducido y requerían, además, de un hardware muy potente. Por no hablar de la resistencia de muchos profesionales a adoptar estas tecnologías. Pero su potencial, el incremento de potencia del hardware y la importancia de las empresas que los usaban (entre los que ha destacado la industria de la automoción) permitieron que poco a poco estas herramientas alcanzaran las tres dimensiones y fueran incluyendo curvas complejas, superficies y, finalmente, sólidos. Hasta llegar a los complejos sistemas asociativos y paramétricos que permiten realizar todo el diseño de un automóvil o un avión, someterlos a pruebas de choque, temperaturas, etc., realizar toda la infografía de marketing, realizar prototipos y, por supuesto, fabricarlos, programando y controlando las máquinas que los fabrican y comprobando después los resultados obtenidos. Todo ello en tiempos impensables hace veinte años.

El software CAD del ingles "Computer Aided Design" (dibujo asistido por ordenador) y el software CAM del ingles "Computer Aided Mecanization" (mecanización asistida por ordenador) ayudan ingenieros y diseñadores en una amplia variedad de industrias. Con estos programas se diseñan y confeccionan productos tan dispares como edificios, puentes, carreteras, aviones, barcos, coches, cámaras digitales, teléfonos móviles, ropa u obras de arte.

El Dr. Patrick Hanratty concebía en 1957 el primer software CAM llamado "PRONTO" por eso el Dr. Hanratty ha sido muchas veces llamado el padre del CAD/CAM.

A principios de los 60 Iván sutherland inventa en el laboratorio Lincoln (MIT) el primer sistema grafico CAD llamado "Sketchpad". Por el alto precio de estos ordenadores solo algunas compañías de aviación o automóviles desarrollaron en los 60 estos tipos de software.

Durante los años 70 este tipo de software comenzó su migración de la pura investigación hacia su uso comercial. Aunque todavía el software fuera desarrollado por grupos internos de grandes fabricantes de automoción y aeroespaciales como General Motors, Mercedes-Benz, Renault, Nissan, Toyota, Lockheed, McDonnell-douglas, Dassault. Dassault empresa Francesa de aviación desarrolla el primer programa CAD/CAM llamado DRAPO iniciales de definición y realización de aviones por ordenador.

En los años 80 el empleo del CAD/CAM se generaliza en las empresas industriales. Había comenzado como un tema de investigación que fue floreciendo comercialmente con el avance de los ordenadores, pero se convertió en una dura competencia entre diferentes firmas comerciales.

A partir de los 90 la industria del CAD/CAM genera un volumen de mercado de miles de millones de euros con empresas como la francesa Dassault systèmes con su famoso software "CATIA" o las estadounidenses parametric technology y autodesk entre otras muchas más.

1.2.2 LA EVOLUCIÓN DEL CAD/CAM ES COMO SIGUE:

SISTEMAS PIS. (Sistema de información de Imágenes)

Un sistema de este tipo es una forma especial de sistema de información que permite la manipulación, almacenamiento, recuperación y análisis de datos de imágenes. La lista de nuevas aplicaciones dentro del procesamiento digital de imágenes ha crecido al incluir CAD interactivo, procesamiento de datos geográficos, sensores remotos para estudiar los recursos de la tierra, procesamiento de datos relativos a economía agrícola, aplicaciones a la cartografía y a la realización de mapas.

ANALISIS DE IMAGENES VARIABLES EN EL TIEMPO. (Sistemas CATVI)

Los CATVI comprenden métodos y técnicas de procesamiento de imágenes variables en el tiempo, con el fin de encontrar diferencias entre las secuencias de una escena, transmitida por un sensor de visión y almacenadas en un computador, y que son causadas por el movimiento de objetos o del sensor.

SISTEMAS FMS. (Sistema de Fabricación Flexible)

La arquitectura de la red de ordenadores en un FMS es jerárquica con tres niveles de operación. Un computador, maestro o principal, ejerce el control del sistema de computadores, el segundo nivel de computadores subordinados al principal se denomina Módulo de Control Numérico, el cual supervisa las operaciones de la máquina-herramienta.

El nivel más bajo de control por ordenador es el sistema de Control Numérico Computarizado el cual está directamente relacionado con la máquina-herramienta.

SISTEMAS AM. (Fabricación Autónoma)

Los Sistemas AM están relacionados con las metodologías de tomas de decisión necesarias para la planificación y el control. Los AM pueden descomponerse en dos niveles, la Fábrica y la Célula de fabricación.

SISTEMAS ISIS. (Sistema de Inteligencia Artificial)

Es un sistema de Inteligencia Artificial capaz de solucionar el problema de cómo construir de forma precisa en el tiempo adecuado, los inventarios reales y manejarlos en el ambiente de una empresa.

CELULAS TRANSPORTABLES.

Es un sistema diseñado para usar una gran variedad de máquinas (cada una de las cuales se comunica con el sistema en diferentes lenguajes), coordinarlas y operar con ellas sin fallos.

1.2.3 EVOLUCION DEL CAE.

Antes de la aparición de los paquetes de diseño, los diseñadores solo contaban con su ingenio y un buen equipo de delineantes que transportaban al papel sus ideas con un cierto rigor, como por ejemplo, un plano de montaje de PBC con sus dimensiones, taladros, pistas, etc. Es quizás, por éste motivo, por el que los primeros paquetes de diseño surgieron como replica a éstos buenos dibujantes, con la ventaja de la facilidad de uso, edición y rapidez.

Conforme el hardware evolucionaba y disminuían los costes de los equipos, los programas eran más rápidos y las bases de datos de mayor tamaño, fue apareciendo un fenómeno de insatisfacción en los usuarios, un buen programa de dibujo no bastaba, era necesario un sistema que diseñara el producto desde el principio (dibujar el esquema) hasta el final (placa de circuito impreso terminada), siguiendo unas reglas de diseño.

Como consecuencia de éstas necesidades surgieron los paquetes de CAE, cuyas reglas de diseño referidas al CAE ELECTRONICO, podemos tipificarlas en:

* Capturas de esquemas.

* Diseño de circuitos analógicos y digitales.

* Simulación lógica y analógica de dichos circuitos.

* Análisis térmico.

* Diseño de PCB.

* Proceso de electromecánica.

1.2.4 CARACTERÍSTICAS CAD

A continuación se enumeran algunas de las características de las aplicaciones CAD que permiten especificar y formalizar la representación inequívoca de una pieza o sistema:

CAD 2D: sustitutivo básicamente del tablero de dibujo, la representación de los objetos es bidimensional; la información geométrica de que dispone el ordenador es bidimensional, es decir, está contenida en un plano. Las vistas son generadas de forma independiente y no existe asociatividad entre las mismas. Su ámbito de aplicación es muy amplio: realización de distribuciones en planta, diseño de circuitos eléctricos, electrónicos, hidráulicos y neumáticos, diseño y proyecto de líneas de montaje, proyecto de moldes y matrices, generación rápida de planos para piezas sencillas, etc

Modelado geométrico 3D: descripción analítica de la volumetría, contorno y dimensiones del objeto o sistema, incluyendo relaciones geométricas e incluso algebraicas entre los distintos componentes; (x,y,z).

Según el nivel de representación pueden distinguirse en:

Modelado en jaula de alambre (“wire frame”): el ordenador dispone de las coordenadas -x,y,z- de los vértices del objeto, así como información de los elementos geométricos que unen dichos vértices. Es evidente que con estos datos no se dispone de información sobre las caras o superficies del objeto.

Modelado en superficies. Es cuando estos han sido generados correctamente, sirven como base de partida para la aplicación del CAM, CAE, “rapid prototyping”, generación de planos, etc.

Es posible representar un objeto sombreándolo, dándole así una apariencia realística, al mismo tiempo que oculta líneas no vistas y permite una mejor comprensión del mismo.

Modelado sólido: permite definir íntegramente cualquier objeto en un ordenador. El sistema dispone de la información del modelo de superficies y además distingue el interior del exterior de la pieza. Ello permite realizar operaciones como generación de secciones de todo tipo, “montaje” de piezas en conjuntos para análisis

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