¬ŅQu√© es un sistema CAD/CAM?

El proceso de dise√Īo de¬† un sistema CAD/CAM

Antes de entender c√≥mo funciona un sistema CAD/CAM, es conveniente recordar c√≥mo se desarrollaban habitualmente los procesos de dise√Īo. El dise√Īo se define habitualmente como la actividad t√©cnica y creativa encaminada a idear objetos √ļtiles y/o est√©ticos que pueden llegar a producirse o fabricarse de forma unitaria o en serie. Podemos pensar en el dise√Īo como el proceso por el cual se traza o delinea la concepci√≥n futura de una figura, un edificio o un objeto con un fin en concreto. El t√©rmino dise√Īo tiene tambi√©n tiene una amplia connotaci√≥n gr√°fica, pero no se limita s√≥lo al dibujo.

El t√©rmino CAD proviene del acr√≥nimo ingl√©s Computer Aided Design, que se traduce como Dise√Īo Asistido por Computador (DAC), o Dise√Īo Asistido por Ordenador (DAO), aunque el acr√≥nimo ingl√©s es el m√°s utilizado. Si el proceso de dise√Īo asistido por ordenador CAD se apoya en herramientas inform√°ticas que permiten la fabricaci√≥n de las piezas dise√Īadas, se habla entonces de CAM (Computer Aided Manufacturing).

Pasos A Seguir En El Proceso De Dise√Īo

Definición

Consiste en especificar las propiedades y caracter√≠sticas relevantes del sistema o producto que se desea dise√Īar.

Modelado

Es el paso m√°s importante del proceso de dise√Īo. Consiste en crear un modelo del sistema o del producto a dise√Īar, que represente y satisfaga las necesidades y especificaciones requeridas. Este proceso de modelado es realizado por un ingeniero que debe realizar la modelizaci√≥n, utilizando modelos existentes o bas√°ndose en t√©cnicas de modelado actuales para crear un nuevo modelo.

Dibujos de detalle

En este paso pasamos a representar los objetos o estructuras que se desean fabrican mediante representación gráfica, ya sea mediante planos 2D o archivos 3D. Estos planos deben poseer el detalle suficiente como para que su construcción sea realizable y no se presenten dificultades en el proceso de fabricación.

Por ese motivo, antes de pasar al proceso de fabricaci√≥n, se debe generar una cantidad importante de planos (o descripciones gr√°ficas en general) que sirvan para describir el modelo con el suficiente detalle como para permitir la fabricaci√≥n de prototipos con los que validar el dise√Īo. En algunos casos, este paso puede suponer un porcentaje importante del esfuerzo del dise√Īo.

Elaboración de prototipos

Cuando los objetos dise√Īados han sido pensados para someterse a un proceso de fabricaci√≥n, es habitual construir o fabricar previamente prototipos antes de iniciar una producci√≥n en serie. Los prototipos proporcionan varias ventajas, ya que permiten detectar errores en el modelo, o visualizar mejoras aplicables al producto final antes de que comience la producci√≥n.

Los prototipos no tienen por qu√© ser un ejemplar completo del elemento a fabricar, pudiendo utilizarse √ļnicamente para validar determinadas partes o propiedades f√≠sicas. En ocasiones se pueden realizar las modificaciones que encontremos oportunas sobre este modelo.

Pruebas

Tras la construcci√≥n de un prototipo, se suelen realizar pruebas sobre √©l para validar el modelo. Las pruebas pueden ser de muy diverso tipo seg√ļn el campo de aplicaci√≥n. En nuestro caso, dentro del mecanizado, destacaremos las propiedades f√≠sicas. Estas pueden ser ensayos de tracci√≥n, compresi√≥n, etc.

Si tras estas pruebas no se aprecian fallos en el prototipo, este modelo es aprobado para su fabricación en serie. Por el contrario, si se detectan fallos o elementos mejorables, se suele volver al paso de modelado. Se puede volver al punto de definición si el problema es grave.

Documentación

Una vez validado el dise√Īo se pasa a documentarlo. La documentaci√≥n debe contener la informaci√≥n suficiente como para poder construir el modelo sin necesidad de buscar otro tipo de informaci√≥n. La documentaci√≥n puede estar formada por informaci√≥n muy diversa, como la descripci√≥n del sistema y de sus componentes, esquemas de instalaci√≥n, de montaje, de uso, listas de componentes, etc.

Aplicaciones de un sistema CAD/CAM

El proceso de dise√Īo puede acelerarse mediante el uso de herramientas inform√°ticas que faciliten las diversas fases (modelado, prototipado, pruebas, etc.). Cuando esto ocurre, se dice que tenemos un sistema de dise√Īo asistido por computadora, es decir, un sistema CAD.

Si el proceso de dise√Īo se apoya en herramientas inform√°ticas que permiten la fabricaci√≥n de las piezas dise√Īadas, se habla entonces de CAM (Computer Aided Manufacturing). Cuando las herramientas inform√°ticas se utilizan para ayudar (o sustituir) a las tareas de an√°lisis de algunos procesos de ingenier√≠a, se habla de CAE (Computer Aided Engineering). Ejemplos de CAE ser√≠an las herramientas capaces de calcular estructuras, analizar la durabilidad de piezas, o calcular la resistencia aerodin√°mica o hidrodin√°mica de un objeto.

Para fabricar cualquier componente o modelo nos tenemos que ayudar de un sistema CAD, es casi siempre necesario para realizar CAM o CAE. Es por esto que muchas veces se habla de sistemas CAD/CAM o CAD/CAE, aunque algunas veces se habla de sistemas CAD para referirse a los tres conceptos. Los sistemas CAD/CAM/CAE se emplean en prácticamente todos los campos de la ingeniería.

Los sistemas CAD/CAM/CAE en ingeniería industrial y manufactura son un elemento esencial en cualquier empresa de mecanizado. Con el apoyo de estos sistemas podemos fabricar prácticamente cualquier pieza. Con estos sistemas cada día van mejorando sus funciones y haciendo más sencilla la programación de cualquier máquina CNC.

La importancia de los sistemas CAD en la actualidad es tal, que, sin la ayuda de estas aplicaciones, los masivos niveles producci√≥n industrial actuales ser√≠an imposibles, y los procesos de dise√Īo se detendr√≠an.

Open Mind Hypermill CAD/CAM
Open Mind Hypermill CAD/CAM

Elementos de un sistema CAD/CAM

Una herramienta CAD es un sistema software que aborda la automatizaci√≥n global del proceso de dise√Īo de un determinado tipo de objeto. El sistema inform√°tico se emplea en la mayor parte de las fases del proceso de dise√Īo, siendo el dibujo el punto en el que m√°s se han empleado. El √©xito o fracaso de un sistema CAD radica en permitir la reducci√≥n del tiempo invertido en el ciclo de dise√Īo y/o aumentar la calidad del resultado final.

Esto se consigue fundamentalmente por el uso de sistemas gr√°ficos interactivos, 2D y 3D que permiten realizar las modificaciones en el modelo y observar inmediatamente los cambios producidos en el dise√Īo.

En los sistemas CAD es esencial obtener una buena representaci√≥n del modelo. Esto permite la utilizaci√≥n de m√©todos num√©ricos para realizar simulaciones, o incluso pruebas que sustituyan a la construcci√≥n de prototipos. Esto es de una importancia vital en la ingenier√≠a porque el ciclo de dise√Īo se ve modificado y mejorado cu√°ndo se emplea un sistema CAD, ya que se incluye una etapa de simulaci√≥n entre la fase de creaci√≥n del modelo y la fase de generaci√≥n de bocetos.

Esta peque√Īa modificaci√≥n supone una reducci√≥n importante en la duraci√≥n del proceso de dise√Īo, ya que permite adelantar el momento en que se detectan algunos errores de dise√Īo,
con el consiguiente ahorro econ√≥mico.¬† Este nuevo ciclo de dise√Īo, empleando herramientas CAD, se puede entender como una continua sucesi√≥n de modificaci√≥n-simulaci√≥n-visualizaci√≥n del modelo.

PowerMill Vortex

Funciones de un sistema CAD/CAM

  1. Definición interactiva del objeto.
  2. Visualizaci√≥n m√ļltiple.
  3. Cálculo de propiedades y simulación.
  4. Modificación del modelo.
  5. Generación de planos y documentación.
  6. Conexión con CAM.

Componentes de un sistema CAD/CAM

Modelo

Constituye el n√ļcleo de un sistema CAD. Es la representaci√≥n digital del objeto/idea/actividad que se est√° dise√Īando o estudiando. Debe contener toda la informaci√≥n necesaria para describirlo, tanto a nivel geom√©trico (modelado geom√©trico) como de otras propiedades o caracter√≠sticas f√≠sicas (modelado f√≠sico).

Las propiedades que a√Īadamos al modelo determinar√°n el uso que podremos hacer de √©l y establecer√°n las limitaciones del sistema CAD. El modelo es siempre el elemento central del sistema CAD. En cuanto al modelado geom√©trico, √©ste se ocupa de la representaci√≥n de objetos mediante elementos geom√©tricos.

Para modelar objetos de los que solamente interese su contorno, (carrocerías, fuselajes, envases etc.) se suelen emplear modelos de representación mediante superficies. Para objetos sólidos (piezas mecánicas, envases, moldes, etc.), se utilizan técnicas jerárquicas de división del espacio, o modelos 3D.

Sistema de edición

Permite la creación y edición del modelo, bien a nivel geométrico o bien especificando propiedades abstractas del mismo. En cualquier caso, la edición debe ser siempre interactiva, para facilitar la exploración de posibilidades. Las técnicas de interacción gráfica son la manera de permitir la comunicación entre el hombre y la máquina. Los paradigmas de interacción nos permiten seleccionar modelos (objetos virtuales) y realizar acciones sobre ellos.

Sistema de visualización

Se encarga de generar imágenes del modelo. Nos interesa poder realizar distintas representaciones del modelo, bien porque exista más de una manera de representarlo gráficamente, o bien para permitir visualizaciones rápidas durante la edición.

Despu√©s con im√°genes mucho m√°s elaboradas nos sirven para validar el dise√Īo. Las t√©cnicas de visualizaci√≥n empleadas pueden variar seg√ļn el modelo que se quiera representar. Estas pueden variar desde simples t√©cnicas de dibujo de l√≠neas bidimensionales, como por ejemplo representaciones de circuitos el√©ctricos. Los sistemas de visualizaci√≥n hoy en d√≠a para sistemas CAD son muy potentes, pudiendo simular cualquier tipo de movimiento de forma muy precisa y realista.

Adem√°s, permite el c√°lculo de propiedades del modelo y la realizaci√≥n de simulaciones. Incluye todos aquellos procesos autom√°ticos que el sistema CAD es capaz de realizar y que facilitan enormemente el proceso de dise√Īo. Estos procesos son profundamente dependientes del tipo de aplicaci√≥n/√°rea de conocimiento para el que se emplee y dise√Īe el sistema CAD.

Sistema de documentación

Se encarga de la generación de la documentación del modelo. A menudo, el sistema CAD es capaz de generar gran cantidad de información de modo automático sobre el modelo.

Base de datos CAD

Proporciona el soporte para almacenar de forma permanente la informaci√≥n de los diferentes objetos dise√Īados. El dise√Īo de bases de datos para sistemas CAD plantea una serie de problemas espec√≠ficos, por la naturaleza de la informaci√≥n y por las constantes necesidades de cambio de la estructura, dada la naturaleza din√°mica de un sistema CAD.

Video del sistema CAD/CAM Hypermill utilizando varias estrategias de fresado

Consideraciones en la selección de un sistema CAD/CAM

Debido al gran abanico de soluciones de software CAM disponibles en el mercado, la selección de la solución adecuada para nuestra necesidad puede parecer complicado. En este apartado quiero darte las bases para que puedas evaluar y seleccionar la solución de software CAM correcta para tu empresa.

Considera un paquete completo

Las soluciones de Software CAM generalmente está disponible en tres configuraciones: Integración total CAM/CAD, Software CAM con algunas funciones CAD y Software CAM sin funciones CAD.

Integración total CAD/CAM

¬†En este paquete la herramienta CAM est√° integrada dentro del software de dise√Īo CAD, gracias a la integraci√≥n total con el software de dise√Īo se tienen todas las capacidades de dise√Īo y programaci√≥n CAM en una sola interface.

Algunos de los beneficios de este paquete:

  • Un flujo de trabajo simple de dise√Īo en manufactura.
  • Todas las funcionalidades de dise√Īo para la edici√≥n de piezas, sujeciones.
  • Generalmente se mantiene asociatividad con el modelo.
  • No existen problemas de traducci√≥n de informaci√≥n.

Algunas de las soluciones m√°s conocidas en el mercado son: Open Mind HyperMill, Siemens Nx, Camworks, Tebis.

Paquete CAM con algunas capacidades CAD

Estos paquetes incluyen algunas herramientas de edición y creación geométrica que apoya la definición para la manufactura. Generalmente incluyen capacidades de modelado de bocetos, superficies y sólidos.

Algunos de los beneficios de este paquete:

  • Poseen herramientas especializadas que aplican a sectores espec√≠ficos.
  • Generalmente para empresas que poseen un foco muy fuerte en CAM.
  • Las herramientas CAD est√°n enfocadas en la manufactura, como la creaci√≥n de dise√Īo de electrodos.

Una de las soluciones m√°s conocidas es Featurecam de Autodesk.

Paquetes CAM solamente

Estos paquetes est√°n enfocados a capacidades CAM solamente, generalmente poseen funciones m√≠nimas de dise√Īo, que se usan por ejemplo en la definici√≥n de l√≠mites.

Algunos de los beneficios de este paquete:

  • El taller de mecanizado esta solamente enfocado a CAM.
  • Las herramientas de programaci√≥n son muy poderosas, relacionado con la edici√≥n y flexibilidad en trayectorias obtenidas.

Una de las soluciones m√°s conocidas en el mercado es Powermill de Autodesk.

Mecanizado de 5 ejes simult√°neos con Tebis

Considera un buen soporte técnico

Debemos poner atención en la capacidad del proveedor para brindar soporte en a sus clientes, es por esto que debemos preguntarnos:

  • ¬ŅCu√°ntas personas de desarrollo y soporte hay para este producto?
  • ¬ŅEl desarrollador posee recursos para continuar con el desarrollo?
  • ¬ŅEl personal desarrollador y soporte de producto entienden y cuentan con experiencia en mecanizado?
  • ¬ŅCon que frecuencia el desarrollador entrega actualizaciones a la comunidad?
  • ¬ŅPor parte del desarrollador dan una formaci√≥n t√©cnica a sus operarios con la compra del software?
  • ¬ŅEl software cuenta con recursos suficientes para realizar una programaci√≥n sencilla sin rodeos?

Considera que tipo de piezas vas a mecanizar antes de elegir un sistema CAD/CAM

Una vez determinado el tipo de piezas que vas a mecanizar, esta información te ayudará para determinar que paquete de software de CAM se va adaptar mejor a tus expectativas. En general todos los paquetes de mecanizado tienen estos grupos:

  • Fresado de 2 ejes: Donde la m√°quina CNC mueve simult√°neamente¬†X e¬†Y pero no Z. Contorneado simple y cajeras por ejemplo.
  • Fresado de 3 ejes:¬†Van desde piezas peque√Īas y simples hasta un molde complejo. Normalmente la m√°quina se mover√° en¬†X,¬†Y¬†y¬†Z¬†simult√°neamente, esta configuraci√≥n es la m√°s com√ļn.
  • Torneado 2 ejes:¬†Generalmente para tornos CNC, en donde se fabrican piezas de geometr√≠as de revoluci√≥n, en estas m√°quinas se mueven los ejes¬†X¬†y Z.
  • Torneado de 3 ejes:¬†Tornos CNC con herramienta motorizada, donde se fabrican piezas de geometr√≠as de revoluci√≥n y adem√°s se a√Īada una herramienta motorizada que puede ser una broca, una fresa, etc. Esta dispone de 3 ejes X, Y y Z.
  • Fresadora de 4 o 5 ejes: Cuando la m√°quina posee ejes de rotaci√≥n habilitados, generalmente¬†A, B¬†o C.
  • Torneado suizo:¬†Estos son m√°quinas enfocadas a alta producci√≥n de piezas (generalmente de tama√Īo peque√Īo). Generalmente cuenta con torretas que complementa las operaciones de torneado con operaciones de fresado.

Aseg√ļrate de hacer una prueba en m√°quina antes de elegir un sistema CAD/CAM/CAE

Es uno de los elementos más importante al escoger un software CAM. Configurar una prueba de corte en la máquina junto con tus datos CAD (para asegurar la importación adecuada), con tu máquina. De esta manera podrás asegurar un acercamiento al postprocesador y observar cual es el comportamiento del software CAM.

Al momento de realizar la demostración tienes que considerar los siguientes elementos:

  • Trata de configurar la prueba con los tipos de piezas que m√°s fabriques en tu taller o tambi√©n la puedes configurar para fabricar la pieza m√°s compleja que sueles fabricar.
  • Eval√ļa el software en piezas peque√Īas, vea como trabaja la m√°quina guiada por el software a velocidades r√°pidas en distancias cortas. Visualiza el acabado superficie y la calidad del mecanizado.

Resumen

En conclusión, seleccionar un sistema CAD/CAM puede parecer difícil. Empieza evaluando el tipo de integración que quieras, luego analiza las capacidades que necesitas en tus máquinas y finalmente trata de configurar con tu proveedor una prueba en máquina. Lo que buscamos con los sistemas CAD/CAM es una programación rápida, sencilla y segura.  Contar con experiencia en mecanizado es vital antes de utilizar cualquier software de estas características.

Bajo mi opinión personal estos softwares son esenciales en cualquier taller de mecanizado, aunque se este abusando de ellos para operaciones sencillas dónde se puede programar a pie de máquina sin problemas. Todos sabemos que es el nuevo mecanizado de la industria 4.0.

Aquí te dejo unos enlaces dónde explico los sistemas CAD/CAM  más usados en la industria manufacturera:

Tebis    Hypermill    Powermill    CamWorks    Fusion 360    MasterCam    Fikus VisualCam    GibbsCam    Siemens NX    Catia    SolidCam    Cimatron    TopSolid 

 

 

 

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4 comentarios

  1. Hola, un gusto haberlos conocido, me empezaron a seguir en Instagram, y entre al link de su pagina, la cual me parece muy interesante, hace poco que me inicie en el mundo del cnc y dise√Īo con solidworks, siempre estoy buscando cursos, lastima que todo lo que encuentro de buen nivel esta en espa√Īa lo cual me complica, pero bueno, un saludo

  2. Hola Alejandro gracias por comentar, estamos preparando cursos online sobre programaci√≥n CNC y sistemas Cad/Cam. Lo √ļnico que se van a demorar un poco, pero estamos trabajando en ello. Sabemos que para la gente de Am√©rica latina los cursos pueden ser de un alto coste.

  3. Estimados Presente

    Junto con saludar, quiero agradecer el trabajo que realizan en aporte al sector metalmec√°nico y a las personas que buscamos perfeccionarlos en el √°rea.
    Saludos Afectuosos

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