INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CHAMPOTÓN
DISEÑO E INGENIERÍA ASISTIDO POR COMPUTADORA
PROFESOR: KELVIN DEL JESÚS DELGADO CHAN
INVESTIGACIÓN DE LOS TEMAS SELECCIONADOS DE LA
UNIDAD 1
5TO SEMESTRE DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
ALUMNO:
FREDDY ISRAEL OLVERA DÍAZ
CHAMPOTÓN CAMPECHE A 21 DE SEPTIEMBRE DEL 2015
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................3
2.1 Conceptos fundamentales sobre CAD/CAM/CAE/CIM..................................................4
DISEÑO E INGENIERIA ASISTIDOS PORCOMPUTADORA CAD CAM CIM CAE.
.............................................................................................................................................4
La manufactura integrada por computador.........................................................................5
Ingeniería asistida por computadora o por ordenador.........................................................6
CAD; CAM y CAE.................................................................................................................7
Componentes del CAD...........................................................................................................9
Hardware y software CAD / CAM.......................................................................................14
CONCLUSIÓN.....................................................................................................................17
BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................18
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INTRODUCCIÓNA través de este tema sobre el uso del CAD/CAM son sistemas de gran importancia que
hoy en día son utilizados, ya que es una tecnología podría descomponerse en varias
disciplinas pero normalmente abarca el diseño gráfico, el manejo de bases de datos para el
diseño y la fabricación, control numérico de máquinas, herramientas, robótica y visión
computarizada. Históricamente los CAD comenzaron como una ingeniería tecnológica
computarizada mientras los CAM era una tecnología semiautomática para el control de
máquinas de forma numérica pero estas dos tecnologías que nacieron separadamente, se
han ido mezclando gradualmente hasta conseguir una tecnología suma de dos, de tal forma
que los sistemas CAD/CAM, son considerados hoy en día como una disciplina única sin
embargo esta tecnología va usando cada día más, ramas de otras disciplinas como puede ser
el lenguaje natural (asociado a la inteligencia artificial), la simulación o la geometría
computacional. En gran parte a esta tecnología es fundamental para obtener ciclos de
producción más rápidos y productos elaborados con mayor calidad.
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CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE CAD/CAM/CAE/CIM
DISEÑO E INGENIERIA ASISTIDOS PORCOMPUTADORA CAD CAM
CIM CAE.
El diseño asistido por computadora u ordenador, más conocido por sus siglas inglesas
CAD (computer-aided design) diseño asistido por computadora, es el uso de un amplio
rango de herramientas computacionales que asisten a ingenieros, arquitectos y a otros
profesionales del diseño en sus respectivas actividades. El CAD es también utilizado en el
marco de procesos de administración del ciclo de vida de productos.
-Ejemplo de una pieza desarrollada en CAD:
La fabricación asistida por computadora, también conocida por las siglas en inglés
CAM (Computer Aided Manufacturing) fabricación asistida por computadora, implica el uso
de computadores y tecnología de cómputo para ayudar en todas las fases de la manufactura
de un producto, incluyendo la planificación del proceso y la producción, mecanizado,
calendarización, administración y control de calidad, con una intervención del operario
mínima. Debido a sus ventajas, se suele combinar el diseño y la fabricación asistidos por
computadora en los sistemas CAD/CAM
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. Esta combinación permite la transferencia de información desde la etapa de diseño a la
etapa de planificación para la fabricación de un producto, sin necesidad de volver a capturar
manualmente los datos geométricos de la pieza.-
Ejemplo de una pieza desarrollada en CAM:
La manufactura integrada por computador
(CIM) Es un concepto acuñado a principios de los ´70. Estarse propone utilizar el poder de
análisis, cálculo y procesamiento de las computadoras al servicio de la producción de
bienes de mercado. CIM cubre varios aspectos de la industria, que van desde el diseño, la
ingeniería, la manufactura hasta la logística, el almacenamiento y la distribución de los
productos. El objetivo de esta tecnología es incrementar la capacidad de manufacturar
piezas, productos terminados o semielaborados usando el mismo grupo de máquinas. Para
ello se requiere que las herramientas utilizadas sean flexibles y capaces de modificar su
programación adaptándose a los nuevos requerimientos del mercado.-Ejemplo de una pieza
desarrollada en CIM:
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Ingeniería asistida por computadora o por ordenador
(CAE, del inglés Computer Aided Engineering) es el conjunto de programas informáticos que
permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, o creados
de otro modo e introducidos en el ordenador, para valorar sus características, propiedades,
viabilidad y rentabilidad. Su finalidad es optimizar su desarrollo y consecuentes costos de
fabricación y reducir al máximo las pruebas para la obtención del producto deseado.-
Ejemplo de una pieza desarrollada en CAE:
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CAD; CAM Y CAESon tecnologías que tratan de automatizar ciertas tareas del ciclo de producto y hacerlas
más eficientes. Dado que se han desarrollado de forma separada, aun no se han conseguido
todos los beneficios potenciales de integrar las actividades de diseño y fabricación del ciclo
de producto. Para solucionar este problema ha aparecido una nueva tecnología: la
fabricación integrada por ordenador o CIM (de Computer Integrated Manufacturing). Esta
tecnología tiene el objetivo de aunar las islas de automatización conjuntándolas para que
cooperen en un sistema único y eficiente. El CIM trata de usar una única base de datos que
integre toda la información de la empresa y a partir de la cual se pueda realizar una gestión
integral de todas las actividades de la misma, repercutiendo sobre todas las actividades de
administración y gestión que se realicen en la empresa, además de las tareas de ingeniería
propias del CAD y el CAM. Se dice que el CIM es más una filosofía de negocio que un
sistema informático.
En la práctica, el CAD/CAM se utiliza de distintas formas, para producción de dibujos y
diseño de documentos, animación por computador, análisis de ingeniería, control de
procesos, control de calidad, etc. Por tanto, para clarificar el ámbito de las técnicas
CAD/CAM, las etapas que abarca y las herramientas actuales y futuras, se hace necesario
estudiar las distintas actividades y etapas que deben realizarse en el diseño y fabricación de
un producto.
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A su vez, el proceso de diseño se puede dividir en una etapa de síntesis, en la que se crea el
producto y una etapa de análisis en la que se verifica, optimiza y evalúa el producto creado.
Una vez finalizadas estas etapas se aborda la etapa de fabricación en la que, en primer lugar
se planifican los procesos a realizar y los recursos necesarios, pasando después a la
fabricación del producto. Como último paso se realiza un control de calidad del producto
resultante antes de pasar a la fase de distribución y marketing.
Debido a la demanda del mercado de productos cada vez más baratos, de mayor calidad y
cuyo ciclo de vida se reduce cada vez más, se hace necesaria la intervención de los
ordenadores para poder satisfacer estas exigencias. Mediante el uso de técnicas de
CAD/CAM se consigue abaratar costes, aumentar la calidad y reducir el tiempo de diseño y
producción. Estos tres factores son vitales para la industria actual.
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COMPONENTES DEL CAD
Los fundamentos de los sistemas de Diseño y fabricación asistidos por ordenador son muy
amplios, abarcando múltiples y diversas disciplinas, entre las que cabe destacar las
siguientes:
· Modelado geométrico: Se ocupa del estudio de métodos de representación de entidades
geométricas. Existen tres tipos de modelos: alámbricos, de superficies y sólidos, y su uso
depende del objeto a modelar y la finalidad para la que se construya el modelo. Se utilizan
modelos alámbricos para modelar perfiles, trayectorias, redes, u objetos que no requieran la
disponibilidad de propiedades físicas (áreas, volúmenes, masa). Los modelos de superficie
se utilizan para modelar objetos como carrocerías, fuselajes, zapatos, personajes, donde la
parte fundamental del objeto que se está modelando es el exterior del mismo. Los modelos
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sólidos son los que más información contiene y se usan para modelar piezas mecánicas,
envases, moldes, y en general, objetos en los que es necesario disponer de información
relativa a propiedades físicas como masas, volúmenes, centro de gravedad, momentos de
inercia, etc.
· Técnicas de visualización: Son esenciales para la generación de imágenes del modelo. Los
algoritmos usados dependerán del tipo de modelo, abarcando desde simples técnicas de
dibujo 2D para el esquema de un circuito eléctrico, hasta la visualización realista usando
trazado de rayos o radiosidad para el estudio de la iluminación de un edificio. Es habitual
utilizar técnicas específicas para la generación de documentación dependiente de la
aplicación, como por ejemplo, curvas de nivel, secciones o representación de funciones
sobre sólidos o superficies.
Técnicas de interacción gráfica: Son el soporte de la entrada de información geométrica del
sistema de diseño. Entre ellas, las técnicas de posicionamiento y selección tienen una
especial relevancia. Las técnicas de posicionamiento se utilizan para la introducción de
coordenadas 2D o 3D. Las técnicas de selección permiten la identificación interactiva de un
componente del modelo, siendo por tanto esenciales para la edición del mismo.
· Interfaz de usuario: Uno de los aspectos más importantes de una aplicación CAD/CAM
es su interfaz. Del diseño de la misma depende en gran medida la eficiencia de la
herramienta. · Base de datos: Es el soporte para almacenar toda la información del modelo,
desde los datos de diseño, los resultados de los análisis que se realicen y la información de
fabricación. El diseño de las bases de datos para sistemas CAD/CAM plantea una serie de
problemas específicos por la naturaleza de la información que deben soportar.
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· Métodos numéricos: Son la base de los métodos de cálculo empleados para realizar las
aplicaciones de análisis y simulación típicas de los sistemas de CAD/CAM.
· Conceptos de fabricación: Referentes a máquinas, herramientas y materiales, necesarios
para entender y manejar ciertas aplicaciones de fabricación y en especial la programación
de control numérico.
· Conceptos de comunicaciones: Necesarios para interconectar todos los sistemas,
dispositivos y máquinas de un sistema CAD/CAM.
La mayoría de las aplicaciones incluyen diferentes módulos entre los que están modelado
geométrico, herramientas de análisis, de fabricación y módulos de programación que
permiten personalizar el sistema. Hay tres tipos de modelado geométrico, alámbrico, de
superficies y sólido que se estudiarán en temas posteriores.
Las herramientas de modelado geométrico realizan funciones tales como transformaciones
geométricas, planos y documentación, sombreado, coloreado y uso de niveles. Las
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herramientas de análisis incluyen cálculos de masas, análisis por elementos finitos, análisis
de tolerancias, modelado de mecanismos y detección de colisiones. En algunas ocasiones,
estas aplicaciones no cubren las necesidades específicas de un determinado trabajo, en cuyo
caso se pueden utilizar las herramientas de programación para suplir estas carencias. Una
vez que el modelado se completa, se realizan los planos y la documentación con lo que el
trabajo queda listo para pasar a la fase de CAM en la que se realizan operaciones tales
como planificación de procesos, generación y verificación de trayectorias de herramientas,
inspección y ensamblaje.
Es el campo donde más uso se he hecho tradicionalmente, fomentado sobre todo por la
industria automovilística y aeroespacial que han llevado la iniciativa de la tecnología
CAD/CAM. Las aplicaciones más habituales del CAD/CAM mecánico incluyen:
Librerías de piezas mecánicas normalizadas
Modelado con NURBS y sólidos paramétricos. ß Modelado y simulación de moldes
Análisis por elementos finitos.
Fabricación rápida de prototipos
Generación y simulación de programas de control numérico.
Generación y simulación de programación de robots.
Planificación de procesos.
Traductores de formatos neutros (IGES, STEP).
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Ingeniería asistida por computadora o por ordenador (CAE, del inglés Computer Aided
Engineering) es la disciplina que se encarga del conjunto de programas informáticos que
permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, o creados
de otro modo e introducidos en el ordenador, para valorar sus características, propiedades,
viabilidad, y rentabilidad. Su finalidad es optimizar su desarrollo y consecuentes costos de
fabricación, y reducir al máximo las pruebas para la obtención del producto deseado.
La base de todas ellas se presenta como módulos o extensiones de aplicaciones CAD, que
incorporan:
Análisis cinemático.
Análisis por el método de elementos finitos (FEM, Finite Elements Method).
Maquinado por control numérico CNC (Computered Numeric Control).
De exportación de ficheros "Stl" (Estereolitografía) para máquinas de prototipado rápido.
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Fig. Análisis por elementos finitos.
HARDWARE Y SOFTWARE CAD / CAM
Hardware: dispositivos específicos de entrada y salida
Software: interacción mediante interfaces de usuarios
La característica fundamental de los sistemas CAD/ CAM en lo que se refiere al hardware
que son sistemas de gran capacidad.
Información y conocimiento asociado con la aprobación y control del producto
• Administración de la configuración
• Control de cambios en la ingeniería
• Control de interfaces
• Compra de materiales y control de recepción
• Ordenes de trabajo • Testeo, inspección y certificación
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• Documentación del producto
Los sistemas de modelación basados en las características, programación y bases de datos
orientados al objeto, inteligencia artificial y sistemas expertos se han convertido en frases
importantes en la discusión del futuro de CAD / CAM. Son éstas y otras tecnologías las que
van a tener un mayor apoyo del diseño, ingeniería y manufactura del mañana. La industria
CAD / CAM está en transición de la automatización de funciones manuales a la
automatización del proceso.
Dada la gran variedad de programas de CAD existentes en el mercado, es posible
agruparlos en las siguientes categorías:
2D
• 2D / 3D
• 3D gama media
• 3D gama alta
En el primero de los grupos se encuentran los programas pensados para trabajar únicamente
en dos dimensiones, razón por la cual son los más sencillos de utilizar, pero también los de
menores prestaciones. Su función es facilitar el trabajo manual aportando herramientas de
dibujo bajo un soporte informático.
El siguiente nivel es el que se corresponde con los programas 2D / 3D. Están pensados para
trabajar habitualmente en dos dimensiones, aunque presentan la posibilidad del paso a 3D.
Al no estar pensados para trabajar inicialmente en 3D, el dibujo en tres dimensiones se ve
penalizado con respecto a otros programas de gama más alta.
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El conjunto de programas CAD 3D de gama media está formado por aplicaciones diseñadas
para dibujar directamente en tres dimensiones bajo el interfaz de Windows.
Por último, cabe mencionar los programas 3D avanzados, con aplicaciones más potentes
que los anteriores. La mayoría de ellos funcionan en estaciones de trabajo (ordenadores con
una capacidad de cálculo superior a la de un ordenador personal, y mayor velocidad),
aunque en algunos casos y en las versiones más recientes pueden funcionar bajo Windows
en un PC.
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CONCLUSIÓN
El sistema CAD se viene desarrollando en forma acelerada y debido al desarrollo del
software y hardware su aplicación se está generalizando tanto en el ámbito académico
como empresarial.
En el diseño y análisis de componentes es viable una solución analítica o experimental
computarizada a un bajo costo y con alto nivel de confiabilidad. Es así que las técnicas de
expresión gráfica se han convertido en el mejor lenguaje para la descripción de objetos.
En el desarrollo de proyectos técnicos se viene usando la técnica de la ingeniería
concurrente vía red con geo procesamiento referenciado.
Las universidades de los países en desarrollo deben adoptar estas tecnologías, por lo que la
inclusión de estos temas en el currículo permitirá una formación completa del futuro
ingeniero industrial.
Buscar el aprovechamiento de recursos de la UNMSM y construir un laboratorio
CAD/CAE con software y hardware apropiados para uso de todas las facultades que lo
requieran.
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BIBLIOGRAFÍA
Método del elemento finito, fundamentos y aplicaciones con ANSYS, Carlos Rubio González / Víctor Romero Muñoz, editorial limusa 2010
Sergio Gómez González, el gran libro de Solid Works, editorial marcombo 2008
Engineering Analysis with ANSYS Software, T. Stolarski, Y. Nakasone, S. Yoshimoto, Elsevier Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP 30 Corporate Drive, Burlington, MA 01803
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Jersey 07458
Singiresu S. Rao, Butterworth, Heinemann, The Finite Element Method In Engineering
Robert D. Cook, Finite Element Modeling For Stress Analysis, Edit. WILEY Larry J. Segrlind, Applied Finite Element Analysis,
Chandrupatla, Tirupathi R./ Belegundu, Ashok D., Introducción al estudio del
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http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/maldonado_j_r/capitulo2.pdf
http://prof.usb.ve/ecasanov/descargas/MC5122/Notas_EF_viga.pdf
Dibujo en Ingeniería y Comunicación Gráfica, Bertoline Wiebe Miller Mohler, 2da edición.
Introducción al CAD/CAM Disponible en: https://lenguajedeingenieria.files.wordpress.com/2013/02/introduccic3b3n-al-cad-
cam.pdf [Consultado el 29/Abril/2015] Introducción a la Teoría de Elementos Finitos
Disponible en: http://www.aero.ing.unlp.edu.ar/catedras/archivos/Introduccion%20a%20la
%20Teoria%20de%20Elementos%20Finitos%20-%2008.pdf [Consultado el 28/Abril/2015]
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