Mastercam CAD/CAM de Top Capstone Indy Car Engineering Project

Cuando se trata de un programa de ingeniería que realmente da en el clavo, sería difícil superar el programa de Tecnología de Ingeniería Mecánica de la IUPUI en la Escuela de Ingeniería y Tecnología. Está ubicado en un campus compartido, la Universidad de Indiana, la Universidad Purdue de Indianápolis (IUPUI).

El profesor del programa Ed Herger trae a su salón de clases una sólida experiencia en manufactura en el campo. Su carrera comenzó con varios años en la industria, trabajando en el área de investigación y desarrollo de la ciencia de los materiales, y pasó a la fabricación de productos que van desde instrumentos térmicos hasta equipos de ejercicio. Luego comenzó una carrera en educación como profesor adjunto en una universidad comunitaria afiliada a Haas Automation Inc. en California que enfatizaba el aprendizaje práctico con máquinas herramienta CNC de Haas y operaciones con software de CNC Software Inc., Tolland, Conn., desarrollador de Software CAD/CAM Mastercam.

“Los estudiantes que eligen estudiar tecnología de ingeniería mecánica en IUPUI, en lugar de ingeniería mecánica, están expuestos a más de lo que sucede en la planta de fabricación, más allá de las disciplinas de diseño”, dijo Herger. “Están adquiriendo muchas habilidades prácticas que pueden aplicar inmediatamente después de la universidad, ya sea Mastercam o Solidworks o algunos de los otros programas de software que enseñamos aquí”.

Los estudiantes en el programa pasan los dos primeros años cubriendo una variedad de materias académicas antes de involucrarse mucho en la tecnología a partir de su tercer año. Hasta hace poco, el programa utilizaba poco material en línea y se concentraba en un plan de estudios tradicional de conferencias en el aula y proyectos prácticos. En lo que respecta al software CAM, Mastercam for Solidworks se enseñó como un complemento del programa.

“La dirección en la que queríamos ir”, dijo Herger, “era brindar más experiencia CAM, así como oportunidades de certificación externa y en línea. Esto significó concentrarse en Mastercam y los beneficios en línea de Mastercam University. Esto les daría a nuestros estudiantes la opción de recibir un certificado de competencia además de una licenciatura en ciencias, con lecciones en línea tanto en nuestro laboratorio como en las computadoras portátiles y de casa de los estudiantes”.

Herger tomaría dos o tres unidades de la Universidad de Mastercam y haría que los estudiantes repasaran esas unidades por su cuenta y luego les asignaría una tarea basada en las operaciones CAM o las características que se muestran en esos materiales. “En la clase, pongo la lección de Mastercam, así como mis propias tareas, en la computadora y las proyecto en una pantalla grande para compartir varias operaciones con diferentes grupos de trabajo. En mi clase, los estudiantes simplemente siguen el curso en línea de principio a fin. Los superviso a medida que avanzan en las lecciones y estoy satisfecho con la forma en que ha progresado su trabajo de certificación. Han tenido bastante éxito al completar las asignaciones de Mastercam University y mis propias asignaciones”.

Antes de que los estudiantes lleguen a las clases de CAM de Ed Herger, primero completan varios cursos de modelado 3D, así como lectura de impresiones y procesos prácticos de fabricación. A esto le sigue un enfoque en el modelado paramétrico utilizando Solidworks. Una vez en la clase de Herger, los estudiantes comienzan a recibir una fuerte dieta de Mastercam. “Normalmente les doy un gran proyecto en el que trabajar, como moldes o troqueles para ciertas piezas. Mi enfoque general es darles un tipo de proyecto más integral en lugar de varios ejercicios pequeños y específicos que ofrecen poca aplicación práctica”, explica Herger.

Por ejemplo, Herger les pidió que aplicaran ingeniería inversa a un micrómetro, un dispositivo de medición de precisión. Los estudiantes diseñaron varios programas de herramientas para fabricar piezas para el micrómetro. Luego descubrieron cómo usar las funciones avanzadas de Mastercam para programar las operaciones de la máquina en el laboratorio de computación. “Trato de darles un proyecto con aplicación en el mundo real y trato de no darles demasiadas pautas estrictas sobre cómo hacerlo. Aprenden de manera más efectiva cuando intentan resolver las cosas por sí mismos antes de que yo intervenga”, dijo Herger.

Según Herger, muchas de las funciones de Mastercam, como el fresado dinámico, permiten aprovechar al máximo las capacidades de las máquinas CNC. “Hemos fabricado muchas piezas grandes y complicadas a partir de bloques de aluminio, y mucho de lo que nos enfocamos es el fresado de superficies en 3D para crear formas complejas para moldes y troqueles. Un buen ejemplo de esto es el marco en forma de U del micrómetro. Se trata de un programa de seis horas y el dado salió genial. Por supuesto, hacemos todo el contorneado y las trayectorias de herramientas de tipo circular necesarias para completar la pieza utilizando Mastercam de principio a fin. Realmente no puedo pensar en ninguna característica CAM de tres ejes que no hayamos mencionado al menos. El micrómetro midió en el rango de 0-1″ (0-25,4 mm) y la longitud total del dispositivo fue de aproximadamente 3″ (76,2 mm) más o menos. Hicimos un juego de troqueles en acero para herramientas para hacer el marco en forma de U e hicimos un pequeño sello, también en acero para herramientas, para marcar la manga del micrómetro con todos los números y marcas diferentes.”

También se incluyó en el proyecto del micrómetro un pequeño molde para el dedal giratorio. Contenía pequeños números ascendentes y marcas de posición dentro del molde. “Tuvieron que colocar varios filetes diferentes dentro del programa CAD y luego asegurarse de que realmente pudieran mecanizar esas pequeñas marcas en el troquel”, dijo Herger. “Los estudiantes realizaron algunas iteraciones para descubrir cuál de los enfoques de superficie de fresado 3D sería efectivo y, ciertamente, algunos de ellos no lograron generar trayectorias”. Herger informó que los estudiantes aprendieron que una trayectoria de herramienta de superficie de tipo paralelo era un poco menos sensible a las geometrías "extrañas" que necesitaban programar.

La clase también produjo un troquel de marcado para todas las marcas de 0,05″ (1,2 mm) en la manga del micrómetro, ejecutado como un programa de grabado inverso. “Mecanizaron todas las áreas exteriores”, dijo, “y dejaron las marcas en relieve con una herramienta de grabado de 1/8″ (3,175 mm), 60o. Trato de inculcarles que deben usar cada parte de esta gran tecnología que está disponible para ellos en su beneficio”.

Herger es especialmente entusiasta cuando se trata del gran proyecto final de Indy Car para sus alumnos. "Debido a que estamos en Indianápolis", dijo, "es natural que estemos en contacto con la escena de las carreras automovilísticas e incluso que tengamos nuestro propio programa de deportes de motor".

El Indianapolis Motor Speedway tiene una transmisión de demostración de un automóvil Indy en exhibición en su museo. Está cortado en varios lugares para que cualquiera pueda ver lo que sucede dentro. Hasta el otoño pasado era una pantalla estática.

“Tuvimos la suerte de obtener el proyecto del museo donde animaríamos y automatizaríamos la transmisión para que fuera una pantalla interactiva que girara a baja velocidad y permitiera a los visitantes cambiarla con un modelo del volante del mismo coche. Todos los soportes que conectaban el pequeño motor eléctrico para hacer girar la transmisión, así como muchos componentes más pequeños y un actuador lineal para cambiar el varillaje, se mecanizaron con Mastercam”.

Usando la función de fresado dinámico de Mastercam, los estudiantes pueden empujar las máquinas bastante rápido. “Por ejemplo, en lo que respecta a los soportes”, dijo Herger, “comenzamos con un bloque de aluminio de 2 x 2 x 2″ (50,8 x 50,8 x 50,8 mm) para un componente que terminó como un bloque de 5/8″. Placa gruesa de 15,8 mm (15,8 mm) con un par de protuberancias cilíndricas en la parte posterior que se extendían entre 12,7 y 19 mm (½” y ¾”), según la ubicación”. Estas protuberancias permitieron que la placa se atornillara a la transmisión sin dejar de darle algo de espacio libre.

“Con el programa de fresado dinámico, usamos una fresa de mango de ½” (12,7 mm) y una profundidad de corte total para deshacernos de la mayor parte del material. Esencialmente, estábamos eliminando todo el material hasta aproximadamente 1¼” (31,75 mm) con la excepción de las tres protuberancias cilíndricas”, dijo. Luego usaron una fresa de extremo esférico de ½” (12,7 mm) para dejar un filete en la parte inferior de las protuberancias. “Dejamos que Mastercam creara las trayectorias de herramienta y las operaciones de corte optimizadas con Dynamic Milling. La función Verificar simulación de Mastercam es algo que usamos para cada programa justo antes de ejecutarlo”. Al confirmar todos los pasos de cada programa, se aseguraron de que no hubiera ningún problema potencial.

"Debo decir que este proyecto final, así como muchos otros proyectos, ha sido fantástico para nuestros estudiantes y nuestro programa", dijo Herger.

Para obtener más información de Mastercam-CNC Software Inc., visite www.mastercam.com o llame al 860-875-5006.