Diseño Asistido por Computadora

Características del Proceso de Diseño

1. Necesidad: Identificación de una necesidad del cliente o una necesidad detectada en el mercado.
2. Análisis del Problema: Definición precisa de la naturaleza del problema a resolver.
3. Especificaciones: Establecimiento de los requerimientos y características que debe cumplir la solución.
4. Propuestas: Desarrollo de posibles soluciones, incluyendo información sobre dimensiones, formas, materiales y costos estimados.
5. Selección de una Solución: Evaluación de las diferentes propuestas y selección de la más adecuada según los criterios establecidos.
6. Elaboración de un Diseño Detallado: Creación de un diseño más preciso, que puede incluir la elaboración de prototipos o modelos para simulación y pruebas.
7. Elaboración de Dibujos de Trabajo y Diagramas de Circuitos: Generación de la documentación técnica necesaria para la fabricación y el ensamblaje del producto.

Etapas del Diseño

1. Definición de Especificaciones: Establecer los requisitos y restricciones del diseño.
2. Diseño Conceptual: Generación de ideas y conceptos para la solución del problema.
3. Diseño de Modelos Representativos: Creación de modelos que representen la forma y la función del producto.
4. Diseño Detallado: Desarrollo detallado del diseño mecánico, electrónico y de software.
5. Desarrollo de Prototipos: Construcción de prototipos para probar y validar el diseño.

Tipos de Diseño

Existen diversos tipos de diseño, entre los que se pueden mencionar:

• Diseño mecánico
• Diseño electrónico
• Diseño de software
• Diseño industrial
• Diseño arquitectónico

Software CAD

Ventajas del Software CAD

• Mejora en la representación gráfica del objeto diseñado.
• Optimización del proceso de diseño.
• Mayor productividad en la elaboración de planos.
• Integración con otras etapas del proceso de diseño.
• Mayor flexibilidad y facilidad para modificar el diseño.
• Ayuda a la estandarización.
• Disminución de revisiones.
• Mayor control del proceso de diseño.

Ejemplos de Software CAD

• SolidWorks
• AutoCAD

Aplicaciones del Software CAD

El software CAD permite ordenar y procesar la información referente a las características de un objeto. En arquitectura, por ejemplo, se utiliza para crear modelos virtuales de edificios. Permite construir modelos con elementos virtuales, colocar cada elemento en su posición, definir sus propiedades (forma, tamaño, material) y características (función, precio).

Aplicación del CAD en Mecatrónica

En mecatrónica, el software CAD se utiliza para diseñar sistemas complejos que integran componentes mecánicos, electrónicos y de software. Los programadores de software CAD conocen las necesidades de los diseñadores e implementan herramientas que facilitan el proceso de diseño.

Wireframe

Un wireframe es un algoritmo de renderización que genera una imagen semitransparente de un objeto, mostrando solo las aristas de la malla que lo constituye. No suele tener en cuenta la iluminación de la escena.

Análisis y Optimización del Diseño

Tradicionalmente, el diseño de un producto se realizaba en etapas secuenciales: diseño mecánico, diseño electrónico y diseño de software. Este proceso era inflexible y no siempre conducía a un diseño óptimo. Actualmente, se busca un enfoque más integrado e iterativo, donde las diferentes disciplinas interactúan para lograr un diseño óptimo.

Diseño CAM

Ventajas del Diseño CAM

• Reducción de costos de producción.
• Disminución de la intervención humana y los errores asociados.
• Posibilidad de simular el funcionamiento del producto antes de su fabricación.
• Detección temprana de fallas en el diseño.

Funciones del Sistema CAM

• Control Numérico: Tecnología que utiliza instrucciones programadas para controlar máquinas herramienta.
• Programación de robots.
• Simulación de mecanizado.
• Detección de colisiones.

Reducción de Costos con Diseño CAM

El diseño CAM permite reducir costos al automatizar procesos, disminuir la necesidad de mano de obra y minimizar los errores de producción.

Componentes del Diseño CAM

1. Modelado geométrico.
2. Técnicas de visualización.
3. Técnicas de interacción gráfica.

Prototipos

Definición de Prototipo

Un prototipo es una representación limitada de un producto que permite probarlo en situaciones reales o explorar su uso. Facilita un proceso de diseño iterativo que mejora la calidad del producto final. Puede ser desde un boceto hasta un software complejo.

Técnicas de Fabricación Rápida de Prototipos

1. Estereolitografía (SLA).
2. Sinterización selectiva por láser (SLS).
3. Fabricación de objetos laminados (LOM).
4. Modelado por deposición en estado líquido (FDM).
5. Solid Ground Curing (SGC).
6. Impresión 3D.

Estereolitografía (SLA)

La estereolitografía es una técnica de fabricación rápida de prototipos que utiliza la estratificación para construir un modelo. Se basa en el uso de resinas líquidas fotopoliméricas que se solidifican al ser expuestas a luz ultravioleta. Un programa informático traduce un modelo CAD 3D a un formato STL, que organiza la información en capas. Un láser UV traza cada sección del modelo sobre la resina, solidificándola capa por capa.

Impresión 3D

La impresión 3D consiste en distribuir un polvo sobre una superficie y aplicar un adhesivo selectivamente para endurecer la sección deseada. Se realiza capa por capa hasta completar la pieza. El polvo sin endurecer se retira y puede reutilizarse.

Diseño CAE

Definición de CAE

La ingeniería asistida por computadora (CAE) incluye herramientas como el CAD y la creación automatizada de dibujos. La geometría creada en CAD se transfiere al sistema CAE. El CAE se utiliza en la concepción del producto, la investigación y el diseño, extendiéndose incluso a la fabricación. Es un proceso integrado que abarca desde el diseño hasta la producción.

CAE Electrónico

El CAE electrónico permite verificar los diseños antes de su fabricación, simular su uso y realizar análisis técnicos para optimizar el diseño y evitar pérdidas de tiempo y dinero. Su objetivo principal es proporcionar herramientas para la fabricación de la pieza diseñada.

CAE Mecánico

El CAE mecánico incluye el análisis por elementos finitos (FEA) para evaluar las características estructurales de una pieza y programas de cinemática para estudiar el movimiento de mecanismos.

Ventajas de los Sistemas CAE

• Facilidad y sencillez en el diseño.
• Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricación.
• Alto porcentaje de éxito en el desarrollo del producto.
• Eliminación de la necesidad de prototipos físicos en etapas tempranas.
• Aumento de la productividad.
• Productos más competitivos.
• Fácil integración en la cadena de fabricación.
• Obtención de productos económicos, de alta calidad y en menor tiempo.

Aplicaciones de los Sistemas CAE

Las principales aplicaciones del CAE se encuentran en el diseño mecánico y electrónico. El diseño mecánico, especialmente en la industria automotriz y de bienes de equipo, representa un porcentaje mayoritario del mercado. Otras aplicaciones incluyen el diseño electrónico de circuitos, la arquitectura, la ingeniería civil, la industria textil y las artes gráficas.

Fases del Diseño Tradicional

Tradicionalmente, el diseño de un producto se dividía en tres fases principales: diseño mecánico, diseño electrónico y diseño de software.

Técnicas y Herramientas de Diseño

• Diagramas de flujo y bloques.
• Diagramas de circuitos.
• Grafos de estado.
• Elementos finitos.
• Software para modelado y simulación.

Proyecto Integrador en Mecatrónica

Un proyecto integrador en mecatrónica se refiere a un proyecto que combina conocimientos y habilidades de diferentes áreas, como la mecánica, la electrónica, la informática y el control, para desarrollar un sistema o producto mecatrónico. Implica la aplicación práctica de los conceptos aprendidos en un proyecto real que resuelve un problema específico.

Etiquetas: Diseño CAD, Diseño CAE, Diseño CAM, fabricación, Ingeniería, Mecatrónica, Prototipos, Software