Este documento describe los sistemas CAD y sus clasificaciones. Explica los diferentes tipos de sistemas CAD 2D y 3D, incluyendo wireframes, superficies y sólidos. También cubre temas como la ingeniería inversa, la parametrización, la simulación y la gestión de la información del producto en los sistemas CAD.

1. Diseño CAD / CAM
Docente
M.Cs. Leonardo Augusto Bonilla
Sistemas CAD

2. Índice
1. Sistemas CAD
2. Clasificación de los Sistemas CAD
3. Ingeniería Reversa
4. Información Paramétrica
5. Gestión de información del producto
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3. 1. CAD: Diseño Asistido por Computadora
El diseño asistido por computador empezó aplicándose en los años 60
fundamentalmente como sistema sustitutivo de los tableros de dibujo,
permitiendo ganancias de tiempo en la generación de planos.
Progresivamente ha ido ampliando su campo funcional de aplicación y sus
prestaciones, hasta convertirse en lo que es hoy en día, una serie de
potentes herramientas que permiten procesos de diseño y configuración de
un objeto como si fuera un objeto real, haciéndolos necesarios dentro de los
grupos de desarrollo de productos.
Así por otro lado, las orientaciones de estas tecnologías hacia el área del
diseño conceptual y la ingeniería detallada, permiten agruparlas en dos
grandes bloques.
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4. Diferentes tipos de Software CAD
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Complemento en el Desarrollo de Productos a través de archivos de Intercambio
MCAD
Diseño Mecánico Asistido por Computador
PTC Pro/Engineer
Siemens PLM Software I-DEAS
Siemens PLM Software Solid Edge
Autodesk Mechanical Desktop
Autodesk Inventor(Win/Mac)
Autodesk Autocad (Win/Mac)
Dassault Systèmes SolidWorks
Autodesk Alias / Wavefront
Autodesk Maya
Autodesk 3D Studio Max
PTC CREO (Pro/Designer)
IMSI/Design, LLC TurboCAD (Win/Mac)
Mcneel. Rhinoceros (Win/Mac)
CAID
Diseño Industrial Asistido por Computador

5. 2. Clasificación de los Sistemas CAD
Puede aplicarse a prácticamente todas las áreas de actividad: electrónica,
arquitectura, química, geología, textil, ingeniería civil, etc..
Una primera clasificación de estos sistemas puede realizarse en base a la capacidad
de representación de un objeto en el espacio:
A. CAD 2D: sustitutivo básicamente del tablero de dibujo, la representación de los
objetos es bidimensional.
B. CAD 3D: parte de un concepto del objeto en tres dimensiones. Según el nivel de
representación el modelo puede tener diferentes grados de representación
Modelos en marcos de alambre (wireframe), Modelado en superficies y Modelado
sólido.
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6. A. Sistemas de CAD 2D
En los sistemas de CAD 2D, la información geométrica de que dispone el
ordenador es bidimensional, es decir, está contenida en un plano.
Las vistas son generadas de forma independiente y no existe asociación
entre las mismas.
No obstante, a pesar de las limitaciones de estos sistemas en cuanto a
diseño, su ámbito de aplicación es muy amplio:
• Realización de distribuciones en planta.
• Diseño de circuitos eléctricos, electrónicos, hidráulicos y neumáticos.
• Diseño de líneas de montaje.
• Generación rápida de planos para piezas sencillas.
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7. Autodesk AutoCAD 2014
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8. B. Sistemas de CAD 3D
Los sistemas CAD 3D posibilitan la definición de los objetos de forma
espacial, es decir, en tres dimensiones (x, y, z). Según sea el tipo de
representación, se obtendrá más o menos información del sistema y podrán
efectuarse operaciones más o menos complejas.
El grado de complejidad es ascendente y la mayoria de software CAD son
capaces de representar los objetos en las tres formas de visualización de los
objetos virtuales.
Los modos de visualización son:
a. Wireframe (Alambríca)
b. Superficies
c. Sólidos
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9. a. Modelos CAD |Wireframe
Así, para un modelo CAD en "wire frame", el ordenador dispone de las
coordenadas (x, y, z) de los vértices del objeto, así como información de los
elementos geométricos que unen dichos vértices.
Las diferentes herramientas CAD utilizan divisiones poligonales, esto se da
porque cada herramienta optimiza e interpreta los modelos de manera
diferente, permitiendo asociar necesidades con métodos de modelado
(Modelado poligonal o NURBS).
Es evidente que con estos datos no se dispone de información sobre las
caras o superficies del objeto.
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10. Rhinoceros |Wireframe
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11. b. Modelos CAD | Superficies
Incorporan la información de los "wire frame" y, como su nombre indica, de
las superficies del objeto diseñado. Este estilo de visualización almacena
información pertienente, que permite visualizar el objeto en una segunda
instancia con sombras y brillos, resaltando la formalidad del mismo.
Una superficie es un tipo de modelo que permite fabricar diferentes tipos de
objetos que no requieren un modelado complejo. Un ejemplo de esto es el
mecanizado de superficies usando tableros aglomerados o poliuretanos.
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12. Modelos CAD | Superficies
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Cajonera
Cortesía:TuTallerDesignS.A.S.

13. c. Modelos CAD | Sólidos (Polisuperficies)
Permite definir íntegramente cualquier objeto en un ordenador. El sistema
dispone de la información del modelo de superficies y además distingue el
interior del exterior de la pieza.
Ello permite realizar operaciones como:
• Generación de secciones de todo tipo
• Ensamble de piezas en conjuntos para análisis de interferencias
• Campos de trabajo y movimiento.
• Representación explosionada para esquemas de montaje.
• Obtención de información como volumen, centro de gravedad,
momentos de inercia.
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14. Rhinoceros | Sólidos (Polisuperficies)
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15. Comprobación
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16. Simulación de materiales
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17. SistemademobiliarioBásico
Cortesía:TuTallerDesignS.A.S.
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18. 18
SistemademobiliarioBásico
Cortesía:TuTallerDesignS.A.S.

19. Ventajas de Usar Sistemas CAD
• Mejora en la representación gráfica del objeto diseñado: con el CAD el
modelo puede aparecer en la pantalla como una imagen realista, en
movimiento, y observable desde distintos puntos de vista.
• Cuando se desee, un dispositivo de impresión (plotter) proporciona una
copia en papel de una vista del modelo geométrico.
• Mejora en el proceso de diseño: se pueden visualizar detalles del modelo,
comprobar colisiones entre piezas, interrogar sobre distancias, pesos,
inercias, etc.
• En conclusión, se optimiza el proceso de creación de un nuevo producto
reduciendo costos, ganando calidad y disminuyendo el tiempo de
diseño.
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20. 3. Ingeniería Reversa
Modelización en CAD de un objeto real, a partir de la digitalización por
máquina tridimensional de medida o relevamiento análogo con
instrumentos.
Posteriormente a la modelización CAD del objeto real mediante superficies,
se pasa al rediseño y optimización de el o los productos analizados,
redefiniendo sus características en función de los requerimientos propios del
Proyecto.
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21. Ingeniería Reversa | Relevamiento con instrumentos
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22. Evaluación | Simulación de materiales y calidad superficial (V-Ray)
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23. Evaluación | Simulación de materiales y calidad superficial (V-Ray)
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24. Evaluación | Simulación de materiales y calidad superficial (V-Ray)
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25. 4. Información Paramétrica
Bases de datos relacionales: al modificar un diseño CAD, el sistema
automáticamente realiza de nuevo los cálculos CAE y CAM que se hicieron
en el anterior diseño, dado que los datos son compartidos por los diversos
módulos.
Significa entonces que la parametrización se puede dar en dos etapas
diferentes durante el desarrollo de un producto.
A. Parametrización CAD/CAM-CAE: Conexión entre los datos de diseño y
los procesos de análisis de fabricación e ingeniería.
B. Parametrización Generativa: Exploración formal y cambios
relacionados en la forma y proporciones.
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26. A. Parametrización CAE
Busca definir los objetos modelados en un espacio de trabajo que luego
permita someter el modelo a simulaciones de comprobación para su
posterior fabricación.
Permite modificar diseños iniciales que actualizan en“Tiempo real”los datos
obtenidos despues de la simulación, para hacer correcciones y nuevas
comprobaciones.
Siempre manteniendo el diseño dentro de los rangos de validación para que
el proceso no tenga retrocesos ni tampoco cuellos de botella.
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27. Análisis CAE
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28. B. Parametrización generativa
Busca definir los objetos modelados en un espacio de trabajo que luego
permita hacer modificaciones a las entradas para que se empiecen a generar
soluciones por parte del software.
De esta manera no solo se esta definiendo el modelo como un objeto virtual
si no que se está haciendo una exploración de forma, de función, etc.
Se necesitan unas entradas que sean analizadas por unas definiciones
hechas por el usuario, pero la exploración no la hace el usuario sino que es
generada por el programa. Reduciendo tiempos de cálculos en dimensiones,
cantidad de objetos, etc.
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29. 29
Imagen : Matsys – Voronoi Morphologies

30. Parametrización Generativa
Imagen : Matsys – Voronoi Morphologies
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31. 5. Gestión de información del producto
La administración y control en los procesos concurrentes y el trabajo
asociativo, es fundamental por el hecho de que todos los integrantes de un
equipo compartan una misma representación gráfica, modelo base o
maestro, es decir, comparte una base de datos en común.
Este modelo maestro sirve a todas las disciplinas que convergen en las
actividades de concepción, diseño y fabricación. Para efecto de coordinar,
ejecutar labores de control y cautelar la integridad del proceso y facilitar el
trabajo asociativo entre los integrantes de un mismo grupo de desarrollo.
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32. A. Asociatividad bi-direccional
En este modo de trabajo asociativo, está permitido modificar el modelo base a
cualquier integrante del equipo que lo accede. No existe control sobre el modelo
maestro en el cual se trabaja. Este sistema no tiene previsto mecanismos que
controlen la integridad y consistencia del proceso de diseño.
No existe un control centralizado para las actuaciones que realizan los miembros
del equipo de desarrollo. Cualquier modificación en el modelo base o maestro
actualiza planos técnicos, especificaciones, ordenes para equipos CNC, etc.
En este caso, una modificación inocente de algún integrante del equipo puede
alterar negativamente los tiempos de procesos, la reducción de costos y
modificando las características estético-formales e imagen del producto. El
sistema con asociatividad bi-direccional extiende o no pone límites a los datos
que se pueden compartirse simultáneamente.
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33. B. Asociatividad concurrente
En la actualidad es el protocólo de trabajo que mejores resultados a dado en
este campo. En un sistema de asociatividad concurrente, un usuario a la vez
puede acceder y modificar el modelo base o maestro.
Por ejemplo, un ingeniero de producto puede acceder a la ultima versión
desarrollada por el diseñador industrial para llevar a cabo su análisis y
evaluación, pero no puede modificar el modelo.
Los cambios sólo pueden ser realizados si son autorizados por el equipo.
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34. Conclusión
Para poner en práctica este segundo principio de asociatividad, el sistema usado
debe resolver dos problemas fundamentales al equipo que comparte un modelo
el proceso de diseño:
• Acceso y control"
• Actualización y la notificación de los cambios efectuados.
"
1. El sistema elegido debe permitir a cada integrante enfocarse en sus tareas
individuales, mientras el modelo maestro está siendo constantemente
modificado y afinado paso a paso desde la perspectiva particular de cada
disciplina involucrada.
2. Los miembros del equipo deban estar informados de los cambios realizados
en el modelo maestro, y tienen que ver el impacto de esas modificaciones
en su propio trabajo.
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35. 3. Las características de las herramientas y métodos empleados deben
transformarse en beneficios concretos para el equipo de desarrollo, en el
aspecto de la asociatividad e interactividad.
4. Beneficios asociados al aumento de la eficiencia del proceso, y por otra
parte a mejorar la eficacia de los resultados.
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36. Referencias
• M.Cs. Andrés Villela Chacón, Isthmus 2009 – Clases de Procesos de Manufactura
• Imágenes recuperadas de Tu Taller Design S.A.S. | www.tutallerdsn.com
• Groover, M. (1997) Fundamentos de Manufactura Moderna
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