CAD-CAM

CAD (POR SUS SIGLAS EN INGLÉS), ES EL TÉRMINO QUE SIGNIFICA DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA, CAM (POR SUS SIGLAS EN INGLÉS), REPRESENTA MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA Y CIMS (POR SUS SIGLAS EN INGLES), INDICA SISTEMA DE MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA. ES LA TECNOLOGÍA QUE UTILIZA COMPUTADORAS DIGITALES PARA REALIZAR CIERTAS ACTIVIDADES DE DISEÑO Y DE PRODUCCIÓN, ES DECIR, AYUDA A INTEGRAR MAS AMBAS FUNCIONES.

INTRODUCCIÓN AL CAD. EL CAD SE PUEDE DEFINIR COMO EL USO DE SISTEMAS COMPUTARIZADOS PARA AUXILIAR EN LA CREACIÓN, MODIFICACIÓN, ANÁLISIS Y OPTIMIZACIÓN DE UN DISEÑO. LAS COMPUTADORAS DIGITALES HAN PROVOCADO UNA REVOLUCIÓN EN LA PRÁCTICA DEL DISEÑO EN INGENIERÍA. EXISTEN DOS ASPECTOS DIFERENTES DE ESTE FANTÁSTICO CAMBIO EN LA PRÁCTICA DEL DISEÑO, COMO SE EXPLICA A CONTINUACIÓN.

MEDIANTE LA INTERACCIÓN EN LÍNEA CON UNA COMPUTADORA EN TIEMPO REAL, EL DISEÑADOR PUEDE UTILIZAR LA COMPUTADORA Y SUS DISPOSITIVOS DE ENTRADA-SALIDA GRÁFICA PARA REALIZAR MUCHOS DE LOS ASPECTOS RUTINARIOS DEL DISEÑO A MUCHA MAYOR VELOCIDAD Y MENOR COSTO. POR EJEMPLO, EL DISEÑADOR PUEDE DIBUJAR OBJETOS EN UNA PANTALLA GRÁFICA Y, MEDIANTE EL MANEJO DE SOFTWARE DE COMPUTADORA, MOSTRAR EL OBJETO EN UNA VISTA TRIDIMENSIONAL, UNA VISTA DE PERFIL O EN CUALQUIER SECCIÓN TRANSVERSAL.

AL UTILIZAR CÓDIGOS DE SOFTWARE DE COMPUTADORA BASADOS EN EL MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO, EL DISEÑADOR PUEDE EJECUTAR PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS PODEROSOS. LOS ASPECTOS ESTRUCTURALES REALES BAJO ANÁLISIS SE PUEDEN MOSTRAR GRÁFICAMENTE. UNOS CUANTOS EJEMPLOS DE LAS FUNCIONES DE INGENIERÍA DE LAS COMPUTADORAS SON EL ANÁLISIS ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LAS COMPUTADORAS, MECANISMOS DE RESPUESTA DINÁMICA, CÁLCULOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y PROGRAMACIÓN NUMÉRICA DE PARTES.

COMPUTADORAS: EL CIMIENTO DEL CAD/CAM. EL INGREDIENTE CENTRAL Y FUNDAMENTAL DEL CAD/CAM ES LA COMPUTADORA DIGITAL. SU VELOCIDAD INHERENTE Y SU CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO HAN PERMITIDO RESOLVER RÁPIDAMENTE COMPLEJOS PROBLEMAS DE CAD/CAM. LA MODERNA COMPUTADORA DIGITAL ES UNA MÁQUINA ELECTRÓNICA QUE PUEDE EFECTUAR DIVERSAS FUNCIONES DE ACUERDO CON ALGUNOS PROGRAMAS PREDETERMINADOS DE INSTRUCCIONES. A LA PROPIA COMPUTADORA SE LE CONOCE COMO “HARDWARE” (EQUIPO FÍSICO), MIENTRAS QUE A LOS DIVERSOS PROGRAMAS SE LES DENOMINA SOFTWARE. LOS TRES COMPONENTES BÁSICOS DEL HARDWARE DE UNA COMPUTADORA DIGITAL DE PROPÓSITO GENERAL SON LA UNIDAD DE PROCESAMIENTO CENTRAL (CPU, POR SUS SIGLAS EN INGLÉS), MEMORIA Y SECCIÓN DE ENTRADA/SALIDA (I/O, POR SUS SIGLAS EN INGLÉS). EL SOFTWARE CONSISTE EN LOS PROGRAMAS DE INSTRUCCIONES QUE SE ENCUENTRAN ALMACENADOS EN LA MEMORIA Y EN LAS UNIDADES EXTERNAS DE ALMACENAMIENTO. EL SOFTWARE ES EL QUE ASIGNA A LA COMPUTADORA LAS DIVERSAS FUNCIONES QUE EL USUARIO DESEA QUE REALICE EL SISTEMA. LA UTILIDAD DE LA COMPUTADORA RADICA EN SU CAPACIDAD PARA EJECUTAR LAS INSTRUCCIONES RÁPIDA Y EXACTAMENTE. EL CONTENIDO DE LA MEMORIA DE LA COMPUTADORA SE PUEDE CAMBIAR FÁCILMENTE Y, POR TANTO, SE PUEDE GUARDAR DIFERENTES PROGRAMAS EN SU MEMORIA. POR ELLO, UNA COMPUTADORA DIGITAL SE PUEDE UTILIZAR PARA UNA AMPLIA VARIEDAD DE APLICACIONES.

UNA COMPUTADORA EJECUTA UN PROGRAMA MEDIANTE SU CAPACIDAD DE MANIPULAR DATOS Y NÚMEROS EN SU FORMA MAS ELEMENTAL, LOS CUALES SE REPRESENTAN EN ELLA MEDIANTE SEÑALES ELÉCTRICAS. LA CPU REGULA LA OPERACIÓN DE TODOS LOS COMPONENTES DEL SISTEMA Y REALIZA LAS OPERACIONES ARITÉMICAS Y LÓGICAS CON LOS DATOS.

CONTROLADORES PROGRAMABLES.  LA NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURER’S ASSOCIATION DEFINE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE (PC) COMO: “UN APARATO ELECTRÓNICO QUE FUNCIONA DIGITALMENTE, QUE UTILIZA UNA MEMORIA PROGRAMABLE PARA EL ALMACENAMIENTO INTERNO DE INSTRUCCIONES PARA IMPLEMENTAR FUNCIONES ESPECÍFICAS, TALES COMO LÓGICAS, DE SECUENCIA, DE SINCRONIZACIÓN, DE CONTEO Y ARITMÉTICAS PARA CONTROLAR, MEDIANTE MÓDULOS DE ENTRADA/SALIDA ANALÓGICOS O DIGITALES, DIVERSOS TIPOS DE MÁQUINAS O PROCESOS. UNA COMPUTADORA DIGITAL QUE SE EMPLEA PARA REALIZAR LAS FUNCIONES DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE, SE CONSIDERA DENTRO DE ESTE ALCANCE. SE EXCLUYEN LOS CONTROLADORES DE SECUENCIA TIPO TAMBOR Y SIMILARES”. EXISTEN CONTROLADORES PROGRAMABLES EN UNA AMPLIA VARIEDAD DE ESTILOS Y DE DIVERSOS FABRICANTES; SE UTILIZAN PARA LLEVAR A CABO DIFERENTES APLICACIONES INDUSTRIALES COMO MÁQUINAS DE TRANSFERENCIA, SISTEMAS DE TRANSPORTADORES DE LÍNEA DE FLUJO, RECTIFICADO, SOLDADURA, FUNDICIÓN, MOLDEO POR INYECCIÓN, PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS, MANEJO DE ENERGÍA Y PROCESAMIENTO DE CEMENTO. LOS COMPONENTES BÁSICOS DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE SON LAS INTERFASES ENTRADA/SALIDA, PROCESADOR, MEMORIA, DISPOSITIVOS DE PROGRAMACIÓN Y FUENTE DE POTENCIA.

ALGUNAS DE LAS FUNCIONES BÁSICAS QUE REALIZA UN CONTROLADOR PROGRAMABLE SON LAS SIGUIENTES:

1. DE RELEVO DE CONTROL. COMPRENDE LA GENERACIÓN DE UNA SEÑAL DE SALIDA A PARTIR DE UNA O MAS ENTRADAS.
2. DE SINCRONIZACIÓN. ESTA FUNCIÓN SE UTILIZA PARA GENERAR UNA SEÑAL DE SALIDA DESPUÉS DE UN TIEMPO ESPECÍFICO DE RETRAZO. ESTA SEÑAL CONTINÚA EN FUNCIONAMIENTO POR UN CIERTO PERIODO Y DESPUÉS SE DESACTIVA AUTOMÁTICAMENTE.
3. DE CONTEO. EL CONTROLADOR PROGRAMABLE SUMA EL NÚMERO DE CIERRES DE LOS CONTACTOS DE ENTRADA Y GENERA UNA SALIDA PROGRAMADA.
4. FUNCIONES ARITMÉTICAS. ACTUALMENTE EXISTEN CONTROLADORES QUE PUEDE REALIZAR DIVERSAS FUNCIONES ARITMÉTICAS.
5. FUNCIONES DE CONTROL ANALÓGICO. A LOS MODERNOS CONTROLADORES PROGRAMABLES SE LES HA INCORPORADO LA CAPACIDAD DE REALIZAR DIVERSAS FUNCIONES DE CONTROL ANALÓGICO.

EL PROCESO DE DISEÑO. ANTES DE EXAMINAR LOS DIVERSOS HECHOS DEL CAD, CONSIDERAREMOS EL PROCESO DE DISEÑO.

UN BUEN DISEÑO REQUIERE ANÁLISIS Y SÍNTESIS. PARA DISEÑAR ALGO, DEBEMOS SER CAPACES DE CALCULAR LO MÁS POSIBLE ACERCA DEL COMPORTAMIENTO DEL COMPONENTE MEDIANTE EL EMPLEO DE LAS DISCIPLINAS APROPIADAS DE LA CIENCIA Y DE LA INGENIERÍA Y LAS HERRAMIENTAS COMPUTACIONES NECESARIAS. POR LO GENERAL, EL ANÁLISIS COMPRENDE LA SIMPLIFICACIÓN DEL MUNDO REAL MEDIANTE MODELOS, ESTOS ES, LA SEPARACIÓN DEL PROBLEMA EN PARTES MANEJABLES, MIENTRAS QUE LA SÍNTESIS SE REFIERE AL ENSAMBLADO DE LOS ELEMENTOS EN UNA HERRAMIENTA QUE SE PUEDA TRABAJAR.

EL PROCESO DE DISEÑO CONSTA DE LOS SIGUIENTES PASOS:

1. RECONOCIMIENTO DE UNA NECESIDAD
2. DEFINICIÓN DE UN PROBLEMA
3. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
4. CONCEPTUALIZACIÓN
5. EVALUACIÓN
6. COMUNICACIÓN DEL DISEÑO

1. RECONOCIMIENTO DE UNA NECESIDAD. EN LA INDUSTRIA, EL RECONOCIMIENTO DE NECESIDADES COMPRENDE LA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE COMPONENTES. POR LO GENERAL, LAS NECESIDADES SURGEN DE LA FALTA DE SATISFACCIÓN CON LA SITUACIÓN EXISTENTE. DICHAS NECESIDADES PUEDEN SER: REDUCIR COSTOS, INCREMENTAR LA CONFIABILIDAD DEL DESEMPEÑO O SIMPLEMENTE CAMBIAR PORQUE SE HA ABURRIDO DEL PRODUCTO.
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA. LA DEFINICIÓN DE UN PROBLEMA DEBE CONSISTIR EN LA DECLARACIÓN FORMAL DE LA EXISTENCIA DE UNA DIFICULTAD, QUE DEBE EXPRESAR, TAN ESPECÍFICAMENTE COMO SEA POSIBLE, QUE ES LO QUE EL DISEÑO PRETENDE LOGRAR. DEBE INCLUIR OBJETIVOS Y METAS, DEFINICIONES DE TÉRMINOS TÉCNICOS ESPECIALES, SI EXISTEN, LAS RESTRICCIONES QUE LIMITAN EL DISEÑO Y LOS CRITERIOS QUE SE UTILIZARÁN PARA EVALUARLO.

EL PRIMER PASO COMPRENDE EL DESARROLLO DE UNA DECLARACIÓN DEL PROBLEMA EN LA ETAPA INICIAL DE SU DEFINICIÓN. DESPUÉS DE REUNIR MUCHA INFORMACIÓN, EL SIGUIENTE PASO COMPRENDE EL DESARROLLO DE UNA DECLARACIÓN MAS DETALLADA DEL PROBLEMA, A LA QUE USUALMENTE SE LE DENOMINA ANÁLISIS DEL PROBLEMA.

ESTABLECER LOS OBJETIVOS Y LAS METAS GENERA MUCHAS PREGUNTAS, COMO QUE INCLUÍR Y QUE EXCLUÍR. UNA FORMA DE TRATAR DE RESPONDER ESTAS PREGUNTAS ES:

1. EL CONJUNTO DE REQUISITOS QUE SE DEBEN CUMPLIR.
2. UN CONJUNTO DE RESTRICCIONES QUE ESTABLEZCAN LO QUE NO SE DEBE HACER.
3. LOS REQUISITOS ÚTILES
4. LO QUE NO SE NECESITA.

1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN. LA RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ES UNA TAREA DIFÍCIL. LOS LIBROS DE TEXTOS Y LOS DIARIOS NO SON SUFICIENTES PARA ESTE PROPÓSITO. LOS INFORMES TÉCNICOS QUE SE PUBLICAN COMO RESULTADO DE LA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO QUE PATROCINA EL GOBIERNO, LOS INFORMES DE EMPRESAS, LOS DIARIOS COMERCIALES, PATENTES, CATÁLOGOS Y MANUALES ACTÚAN COMO FUENTES IMPORTANTES DE INFORMACIÓN.
2. CONCEPTUALIZACIÓN. LA SÍNTESIS ES UN ASPECTO VITAL DE LA CONCEPTUALIZACIÓN. ES UN PROCESO CREATIVO QUE SE ENCUENTRA PRESENTE EN CADA DISEÑO; IMPLICA EL PROCESO DE TOMAR LOS ELEMENTOS DEL CONCEPTO Y ARREGLARLOS EN EL ORDEN, TAMAÑO Y DIMENSIONES APROPIADOS. AUNQUE LA CONCEPTUALIZACIÓN ES UN IMPORTANTE ELEMENTO DE DISEÑO, SE HAN REALIZADO POCOS TRABAJOS SOBRE ÉL. GORDON L. GLEGG HACE UNA LISTA DE LOS SIGUIENTES LINEAMIENTOS QUE LE HAN DADO BUENOS RESULTADOS:

1. NO SEGUIR LOS PROCEDIMIENTOS TRADICIONALES DE DISEÑO, A MENOS QUE SE HAYAN EXAMINADO OTROS MÉTODOS Y SE HAYA ENCONTRADO QUE SON DEFICIENTES.
2. CON FECUENCIA UNO PUEDE COMPLICAR EL DISEÑO DE ALGUNOS COMPONENTES PARA SIMPLIFICAR EL DISEÑO DEL TODO.
3. CONVERTIR EN ALIADOS APROPIADOS LOS MATERIALES PARA EL DISEÑO BAJO CONSIDERACIÓN.
4. CUANDO EL DISEÑO SEA ABRUMADORAMENTE COMPLEJO, ES ÚTIL SUBDIVIDIR EL PROBLEMA EN MUCHOS PROBLEMAS MAS PEQUEÑOS.
5. MANTENER UN REGISTRO DE LOS DESARROLLOS EN CIENCIAS FÍSICAS Y RETROALIMENTARLOS A LAS SOLUCIONES PRÁCTICAS DEL DISEÑO.
6. NO CONFIAR EN OCURRENCIAS QUE NO TENGAN RESPALDO CIENTÍFICO O ANÁLISIS QUE LAS ACREDITEN.

1. EVALUACIÓN. LA EVALUACIÓN IMPLICA UN ANÁLISIS PROFUNDO DEL DISEÑO. ESTE PASO COMPRENDE UN CÁLCULO DETALLADO (FRECUENTEMENTE COMPUTARIZADO) DEL DESMEPEÑO DEL DISEÑO MEDIANTE EL EMPLEO DE UN MODELO ANALÍTICO. EN MUCHOS CASOS, LA EVALUACIÓN PUEDE COMPRENDER UNA EXTENSA PRUEBA SIMULADA DEL SERVICIO DE UN MODELO EXPERIMENTAL, Y PREFERIBLEMENTE UN PROTOTIPO DE TAMAÑO NATURAL.

LA VERIFICACIÓN ES UN ASPECTO IMPORTANTE EN CADA PASO DEL DISEÑO, PERO NECESITA CONSIDERACIÓN ESPECIAL CUANDO EL DISEÑO ESTÁ A PUNTO DE TERMINARSE. DOS TIPOS DE VERIFICACIONES QUE SE UTILIZAN MUY AMPLIAMENTE SON: A) VERIFICACIONES MATEMÁTICAS Y B) VERIFICACIONES DE ASPECTOS DE INGENIERÍA.LAS PRIMERA SE REFIEREN A LA VERIFICACION DE LA ARITMÉTICA Y DE LAS ECUACIONES QUE SE EMPLEAN EN EL MODELO  ANALÍTICO. TODOS LOS CÁLCULOS DE DISEÑO DEBEN HACERSE EN UN CUADERNO PARA QUE DE EXISTIR ALGÚN ERROR MATEMÁTICO IMPREVISTO SE PUEDA CORREGIR EN UNA ETAPA POSTERIOR.

...