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CAD dibuja beneficios

27/03/2014

Al mirar a nuestro alrededor encontramos un sinnúmero de objetos que han sido diseñados a través de un ordenador, desde una simple grapadora hasta un sofisticado avión. El diseño asistido por ordenador o Computer Aided Design (CAD) permite crear cada uno de sus componentes por separado y ensamblarlos después en un único producto, con la ventaja de que se pueden efectuar modificaciones en cualquier punto del proceso de creación con gran facilidad.

Y es que, en realidad, un software CAD no es más que una base de datos de entidades geométricas como puntos, líneas, curvas y arcos, con la que se opera mediante una interfaz gráfica. En otras palabras: el ordenador traduce los datos técnicos en imágenes, de forma que se puede visualizar el artículo en la pantalla como si se estuviera creando en la realidad.

Gracias a estas aplicaciones es posible crear y desarrollar tanto productos finales dirigidos al público como intermedios, tal es el caso de piezas y maquinaria, sin olvidar obras de ingeniería o arquitectónicas.

De esta forma, la denominación CAD varía en función del área hacia la que se dirija el diseño: mecánica (Mechanical Computer Aided Design,MCAD); fabricación (Computer Aided Manufacturing, CAM); ingeniería (Computer Aided Engineering, CAE); industrial (Computer Aided Idustrial Design,CAID); arquitectónica (Computer Aided Architectural Design, CAAD) o electrónica (Electronic Computer Aided Design, ECAD), además de otros sectores como el automovilístico, el aeroespacial o la construcción de barcos.

Del papel a la pantalla

Desde los primeros dibujos hechos a mano hasta las sofisticadas aplicaciones en tres dimensiones (3D) que existen en la actualidad, el diseño industrial ha recorrido un largo camino.

Las primeras empresas en emplear aplicaciones comerciales de diseño industrial por ordenador, durante la década de los sesenta, pertenecían al sector automovilístico y de aviación, ya que sólo las grandes compañías podían afrontar los gastos generados por los complicados cálculos que requerían los programas.

En el año 1963 se empezó a desarrollar un sistema que permitía dibujar manualmente con un puntero luminoso en un monitor CRT. Se trataba del prototipo de interfaz gráfica, tan indispensable para las aplicaciones del futuro. Durante la década de los setenta, la informática se fue volviendo más asequible y aparecieron nuevos programas de escritorio para ordenadores personales, lo que contribuyó decisivamente a la universalización del CAD.

Fue en esa época cuando nacieron compañías tan emblemáticas como CAD Systems United Computing, Intergraph IGDS (hoy Bentley), o IBM. Inicialmente, sus aplicaciones permitían hacer dibujos en dos dimensiones, similares a los que se acometían de forma manual. Aunque la productividad y la exactitud en la creación gráfica mejoró considerablemente, los ingenieros debían calcular complejas fórmulas geométricas sabiendo que cualquier elemento de próxima creación les obligaría a reiniciar el diseño de todo el conjunto.

Sin embargo, los avances en programación y hardware de los años ochenta proporcionaron más versatilidad a las aplicaciones. En 1985, un profesor de matemáticas procedente de la ex Unión Soviética llamado Samuel P. Geisberg desarrolló un sistema de modelado que utilizaba rasgos y parámetros.

Gracias a él fue posible unir la geometría con las dimensiones y variables, de manera que, si cualquier dato cambiaba, la geometría del producto se actualizaba en consecuencia. Así,en 1985,nació Parametric Technology Corporation (PTC). Esta compañía creó, pocos años más tarde, el programa Pro/Engineer, que se sumaba al AutoCAD de Autodesk en la carrera por conseguir el software de diseño industrial más innovador.

Diseñar en 3D

En la actualidad, los sistemas de diseño asistido por ordenador hacen posible la creación geométrica de cualquier producto a través de un wireframe o representación semitransparente en 3D por medio de líneas que componen el volumen.

Asimismo, son capaces de crear maquetas de sólidos y superficies a partir de rasgos paramétricos, reutilizar componentes creados con anterioridad, diseñar ensamblajes automáticamente y simular proyectos sin tener que construir físicamente un prototipo.

Además, con las aplicaciones de hoy en día se puede modificar la totalidad del diseño o cualquiera de sus elementos con gran facilidad, así como crear múltiples versiones de un mismo producto. Otra de las innovaciones más notables de los actuales programas CAD es la posibilidad de contrastar los diseños con las especificaciones y normas preestablecidas, como el tipo de tuercas a utilizar.

Por otro lado, es posible generar una gran cantidad de información y documentación asociada, como bocetos de fabricación o listados de componentes (Bill of Materials, BOM) donde se recogen los materiales necesarios para construir el producto.

Tipos de programas

De acuerdo con las necesidades de las empresas, existen distintos tipos de software CAD que abarcan un amplio espectro de prestaciones, desde los sistemas de boceto en dos dimensiones (2D) hasta los mixtos de alta calidad, pasando por los modeladores de rasgos sólidos de gama media.

También hay multitud de soluciones intermedias, como las aplicaciones en 2D con módulos en 3D; los métodos de gama media que aumentan su funcionalidad en superficie o los programas de gama alta que empiezan a desarrollar una interfaz de usuario más orientada hacia sistemas operativos tipo Microsoft Windows.

Los fabricantes de productos que requieren un diseño relativamente simple emplean programas de diseño en 2D, que constituyen casi una extensión virtual del papel donde se efectúan los bocetos.

Las ventajas de diseñar a través del ordenador, sin embargo, son numerosas: realizar cambios en los dibujos y recuperar componentes empleados en otros diseños es mucho más rápido y sencillo, ya que el operador del programa puede ajustar los cambios al final del proceso, en lugar de aplicar los complicados cálculos de escala que exigen los bocetos manuales.

También existen aplicaciones similares que admiten dibujos en 3D y funcionan a través de wireframe, pero el operador debe insertar cada línea manualmente y el producto final no reconoce propiedades generales, de forma que no se le pueden añadir rasgos a su conjunto.

Dibujar como en la realidad

En cuanto a los sistemas de gama media, como AutoCAD y Cadkey 19, su característica más significativa es que facilitan la creación de objetos en 3D, de la misma forma que se haría en el mundo real. Así, se puede modificar el diseño, añadir material, introducir algún rasgo o eliminar un componente sin tener que volver a empezar.

Su mayor ventaja es que no importa cómo se haya creado el objeto inicialmente, siempre que el producto final esté bien representado en la interfaz. Además, este tipo de aplicaciones genera bocetos a partir de maquetas o modelos con gran facilidad. Su principal inconveniente es que no incluyen herramienta alguna para mover componentes, ni para identificar interferencias o incompatibilidades entre ellos.

Los programas conocidos como paramétricos sólidos en 3D,entre los que destacan los de las compañías SolidWorks y Solid Edge, permiten ajustar todos los rasgos y componentes del boceto. De esta manera, las futuras modificaciones en el diseño serán más o menos simples en función de cómo fue creado el elemento original.

Al tratarse de una representación perfecta de todos los componentes, el operador debe considerar cuidadosamente las consecuencias de sus acciones. Este tipo de soluciones también genera bocetos a partir de la maqueta pero, además, incorpora herramientas para representar sus movimientos, limitaciones e interferencias.

Junto a todas estas prestaciones, los sistemas de más alta calidad como Pro/Engineer, de PTC, y Catia, de Dassault Systèmes, son capaces de incluir rasgos orgánicos y ergonómicos a los diseños. La combinación de sólidos y superficies hace posible que los diseñadores creen productos que se ajusten a la anatomía humana.

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PRO ENGINEER WILDIFRE 3.0

El pasado mes de enero, la compañía norteamericana PTC lanzó al mercado Pro/Engineer Wildfire 3.0, una solución de diseño en 3D enmarcada en sus sistemas de desarrollo de producto (PDS). Se trata de una herramienta que incrementa la productividad personal y el trabajo en equipo, ya que permite a las empresas trabajar con mayor rapidez e inteligencia.

En esta nueva versión, la interfaz de usuario es más intuitiva y hace posible montar componentes de una forma rápida. La creación de planos en tres dimensiones (3D) no sólo facilita su visualización, sino que se acelera mediante la automatización de numerosas tareas tediosas, como girar flechas, alinear cotas y aplicar escalas a vistas de planos, entre otras. Además, a la hora de elaborar bocetos, son necesarias menos selecciones del menú, de modo que es mucho más fácil configurarlos y salir cuando se quiera de su entorno.

Otra de las innovaciones destacadas que incorpora Pro/Engineer Wildfire es la tecnología AssemblySense, capaz de especificar reglas y lógica en las instrucciones de montaje. De esta forma, el programa asegura que los diseños no sólo encajen entre sí, sino que también funcionen correctamente.

 

AUTOCAD MECHANICAL 2006

La última novedad de Autodesk es AutoCAD Mechanical 2006, un programa desarrollado específicamente para aplicaciones de ingeniería mecánica que acelera los proyectos de diseño automatizando tareas habituales.

Incorpora más de 700.000 piezas predibujadas. Son componentes de uso frecuente como tornillos, arandelas, remaches, rodamientos, etc., que costaría semanas dibujar desde el principio. Además, cuenta con más de 100.000 operaciones normalizadas predibujadas, como entalladuras, pasos y extremos roscados.

También incluye comandos para crear automáticamente referencias numéricas, así como numerosas listas de piezas por plano, ensamblajes y reconocimiento automático de los elementos de la biblioteca.

Toda la información relativa al diseño está contenida en una base de datos central, de forma que se pueden agregar rasgos y atributos a cualquier pieza del plano y actualizarlo con un solo clic. Por otra parte, esta solución tiene comandos para crear símbolos de acabado superficial, acotación y tolerancias geométricas, referencias parciales así como iconos de soldadura basados en normas.

 

PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT (PLM)

Las aplicaciones de diseño asistido por ordenador (CAD) sirven para crear productos que, una vez fabricados, inician lo que se conoce como su ciclo de vida. El recorrido de un artículo consta de varias fases en las que interviene un gran número de actores, desde su diseño y construcción hasta su distribución y venta.

Todos ellos deben compartir mucha información de forma segura y, además, ésta puede ser modificada en cualquier punto del proceso. Por esta razón, existe un tipo de software denominado sistema de gestión de vida del producto o Product Lifecycle Management (PLM), que ofrece a los fabricantes distintas herramientas, como bases de datos, para dar soporte a sus productos a lo largo de todo el recorrido, muy especialmente en lo que se refiere al mantenimiento.

Además, este tipo de soluciones optimiza el trabajo en equipo de todos los participantes en la cadena de valor, que abarca el diseño, la fabricación y la venta del producto. Los sistemas PLM están cada vez más integrados con las aplicaciones CAD, ya que la información relativa al diseño del artículo es fundamental en su ciclo de vida.

 

BECKERCAD 3.0

Un software de diseño gráfico desarrollado por Data Becker para crear dibujos y planos en dos y tres dimensiones. Está dirigido a ingenieros, delineantes técnicos, oficinas de construcción, mecánicos, electrotécnicos y arquitectos que precisan realizar planos, ya sean principiantes o usuarios de aplicaciones CAD o Graphic Works.

Se trata de una aplicación de altas prestaciones cuya nueva versión presenta innovadoras herramientas con respecto a desarrollos anteriores. Incluye biblioteca de piezas normalizadas en dos dimensiones paramétricas y hace posible la creación automática de secciones y cortes, así como la transformación dinámica de los símbolos.

Además, se ha facilitado el manejo del programa mediante la incorporación de asistentes que actualizan automáticamente los objetos ya diseñados, así como amplían las diferentes partes complementarias. También es posible transformar el plano de 2D en un modelo de 3D, y viceversa, de forma muy sencilla e intuitiva, al tiempo que ofrece una ubicación dinámica en el diseño de la pieza.