CAD vs CAE vs CAM:¿Cuál es la diferencia?

¿Qué es CAD? ¿Qué es CAE? ¿Qué es CAM? ¿Qué son estos softwares y en qué se diferencian entre sí? Lo primero que debe saber acerca de estos tres sistemas son las dos primeras letras de cada abreviatura. “CA” significa Computer-Aided, lo que significa que los tres sistemas se crean para ayudar al usuario a lograr su objetivo más rápidamente utilizando el poder de las computadoras para el procesamiento. La última letra para CAD es Diseño, para CAE es Ingeniería y para CAM es Fabricación. Estos son programas de software de ingeniería y fabricación. Cada uno tiene su propio propósito. El artículo se sumergirá en una mirada de alto nivel a los tres sistemas y cómo se utilizan y su propósito general.

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Descripción general del diseño asistido por computadora

Un programa CAD es una tecnología informática que diseña un producto y documenta la fase de diseño del proceso de ingeniería. CAD puede facilitar el proceso de fabricación transfiriendo diagramas detallados de los materiales, procesos, tolerancias y dimensiones del producto. Se puede utilizar para producir diagramas 2D o 3D, que luego se pueden girar para verlos desde cualquier ángulo, incluso desde adentro mirando hacia afuera.
El diseño asistido por computadora es el uso de sistemas informáticos para ayudar en la creación, modificación y optimización del diseño. Esto a menudo se considera un programa de software de ingeniería.

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Los programas CAD modernos pueden mejorar lo siguiente:

1. Aumente la productividad del ingeniero
2. Mejorar la calidad del diseño
3. Mejore las comunicaciones a través de la documentación
4. Cree una base de datos para la fabricación

La salida CAD suele estar en forma de archivos electrónicos para impresión, mecanizado u otras operaciones de fabricación.

Los programas CAD modernos para diseño mecánico utilizan gráficos vectoriales para objetos o pueden producir gráficos rasterizados que muestran la apariencia general de los objetos de diseño.

Sin embargo, los programas de software de ingeniería requieren algo más que formas. Al igual que en la redacción manual o los dibujos técnicos y de ingeniería, la salida de los programas CAD debe transmitir información, como materiales, procesos, dimensiones y tolerancias, de acuerdo con las convenciones específicas de la aplicación.
El CAD es un arte industrial importante que se usa ampliamente en muchas aplicaciones, incluidas las industrias automotriz, de construcción naval y aeroespacial, arquitectura, prótesis y mucho más. CAD también se usa ampliamente para producir animación por computadora para efectos especiales en películas, publicidad y manuales técnicos, a menudo llamado DCC (creación de contenido digital). CAD ha sido una fuerza impulsora importante para la investigación en geometría computacional, gráficos por computadora y geometría discreta.

Usos de programas CAD modernos

El diseño asistido por ordenador es una de las muchas herramientas que utilizan los ingenieros y diseñadores y se utiliza de muchas formas según la profesión del usuario y el tipo de software en cuestión. CAD es una parte de toda la actividad de Desarrollo de productos digitales (DPD) dentro de los procesos de Gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y, como tal, Los programas CAD se utilizan junto con otras herramientas, que son módulos integrados o productos independientes como como:

1. Ingeniería asistida por computadora (CAE)
2. Fabricación asistida por computadora (CAM)
3. Representación realista de fotografías
4. Gestión de documentos y control de revisiones mediante la gestión de datos de productos (PDM)

CAD también ha demostrado ser útil para los ingenieros, ya que utiliza cuatro propiedades que son:

1. Historia
2. Funciones
3. Parametrización
4. Restricciones de alto nivel

El historial de construcción se puede utilizar para mirar hacia atrás en las características personales del modelo y trabajar en el modelo único en lugar de en el modelo completo. Se pueden utilizar parámetros y restricciones para determinar el tamaño, la forma y otras propiedades de los diferentes elementos de modelado.

Quién usa el diseño asistido por computadora

Aquí hay una breve lista de algunas personas que probablemente usarían CAD en el trabajo.

• Arquitecturas
• Ingenieros civiles
• Ingenieros eléctricos
• Gerente de instalaciones
• Diseñadores de interiores
• Ingenieros mecánicos
• Ingenieros estructurales
• Agrimensores
• Ingenieros de fabricación
• Ingenieros acústicos
• Ingenieros de protección contra incendios
• Diseñadores de servicios alimentarios

Esta lista sigue y sigue. El diseño asistido por computadora se utiliza en muchas industrias, desde la aeroespacial, automotriz, textil, electrónica y muchas más. El diseño asistido por computadora permite a las empresas explorar ideas modeladas antes de que se implementen los prototipos físicos. Los ingenieros utilizan principalmente programas de software de ingeniería.

Descripción general de la ingeniería asistida por computadora

Es el amplio uso de software de computadora para ayudar en tareas de análisis de ingeniería. Los programas de software de ingeniería incluyen análisis de elementos finitos (FEA), dinámica de fluidos computacional (CFD), dinámica multicuerpo (MDB) y optimización.
Los programas de software de ingeniería que se han desarrollado para respaldar estas actividades se consideran herramientas CAE. Las herramientas CAE se utilizan, por ejemplo, para analizar la solidez y el rendimiento de componentes y ensamblajes. El término abarca simulación, validación y optimización de productos y herramientas de fabricación. En el futuro, los sistemas CAE serán los principales proveedores de información para ayudar a apoyar a los equipos de diseño en la toma de decisiones.

Red nodal de ingeniería asistida por computadora

Con respecto a las redes de información, los sistemas CAE se consideran individualmente como un solo nodo en una red de información total y cada nodo puede interactuar con otro nodo en la red. Estos nodos juegan un papel en el método de elementos finitos que utiliza la geometría del modelo existente para construir una red nodal a través de todo el modelo que luego se usa para determinar cómo funcionará el modelo, basado en la entrada de parámetros que experimentaría la parte real, en el mundo real. Los siguientes parámetros se utilizan normalmente en ingeniería mecánica para simulaciones CAE:

1. Temperatura
2. Presión
3. Interacciones de los componentes
4. Fuerzas aplicadas

La mayoría de los parámetros utilizados para la simulación se basan en el entorno y las interacciones que experimentaría el modelo durante la operación. Estos se ingresan en el software CAE como una forma de ver si la pieza podría, en teoría, manejar las restricciones de diseño.

Los sistemas CAE pueden brindar apoyo a las empresas. Esto se logra mediante el uso de arquitecturas de referencia y su capacidad para colocar vistas de información en el proceso empresarial. La arquitectura de referencia es la base del modelo de información, especialmente los modelos de producto y fabricación.

Las áreas de CAE cubiertas incluyeron:

1. Análisis de tensión en el ensamblaje de componentes mediante FEA
2. Análisis de flujo térmico y de fluidos mediante CFD
3. Dinámica multicuerpo (MBD) y cinemática
4. Herramientas de análisis para la simulación de procesos para procesos de fabricación
5. Optimización de la documentación del proceso
6. Optimización del desarrollo de productos
7. Verificación inteligente de no conformidades
8. Análisis de seguridad de ensamblajes
   

En general, hay tres fases en cualquier tarea de ingeniería asistida por computadora:

1. Preprocesamiento:definición del modelo y factores ambientales a aplicar.
2. Solucionador de análisis
3. Posprocesamiento de resultados

Los programas de software de ingeniería incluyen Abaqus, Ansys, MSC Adams Car y muchos más. Los programas CAD modernos exportan modelos a programas de software de ingeniería para el análisis de prototipos virtuales.

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Fabricación asistida por computadora

La fabricación asistida por computadora es el uso de software de computadora para controlar máquinas herramienta y maquinaria relacionada en el proceso de fabricación. No se considera técnicamente un sistema para programas de software de ingeniería, sino más bien para maquinistas en el lado de la fabricación. Pero, los ingenieros a menudo se exponen a ello. CAM también puede referirse al uso de una computadora para ayudar en todas las operaciones de una planta de fabricación, incluida la planificación, la gestión, el transporte y el almacenamiento. Su propósito principal es crear un proceso de producción y componentes y herramientas más rápidos con dimensiones y consistencia de material más precisas. CAM es un proceso posterior asistido por computadora después del diseño asistido por computadora (CAD) y, a veces, después de la ingeniería asistida por computadora (CAE), ya que el modelo generado en CAD y verificado en CAE puede ingresarse en el software CAM, que controla la máquina herramienta.

Enrutamiento de fábricas de fabricación asistida por computadora

CAM utilizado para máquinas controladas numéricamente por computadora

La fabricación asistida por computadora es el código de software detrás de las máquinas que fabrican los productos. Las máquinas controladas numéricamente por computadora son los dispositivos que utilizan el código CAM para la fabricación de productos. Las máquinas CNC incluyen:

• Molinos
• Tornos
• Grabadores
• Amoladoras de superficie
• Soldadores
• Fabricación de descargas eléctricas

Todo lo que un operador tendría que hacer con las máquinas herramienta convencionales es programable con máquinas CNC. CAM proporciona instrucciones paso a paso que seguirán las máquinas herramienta para completar la fabricación del producto. Antes de CAM, el maquinista tenía que escribir manualmente el código antes de implementar el programa. Esta entrada manual podría resultar laboriosa en función de la complejidad del producto final. CAM simplificó esto incorporando un software inteligente para desarrollar el código basado en la plataforma GUI (Graphical User Interface). Esto hizo que el código de fabricación fuera fácil de producir con poco más que simplemente hacer clic en un botón en el proceso deseado y generar el código para la máquina CNC.

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Cómo funcionan juntos CAD, CAE y CAM

Un programa CAD moderno es necesario para utilizar programas de software de ingeniería, CAM o de fabricación, CAE. Dado que ambos sistemas requieren un modelo para realizar análisis o fabricación. CAE requiere el modelo geométrico para determinar la red nodal integrada que se utilizará para el análisis. CAM requiere la geometría de la pieza para determinar las rutas y cortes de la máquina herramienta. Ambos requieren CAD, pero el CAD se puede utilizar como un sistema independiente para diseñar modelos virtuales. CAD es la columna vertebral de CAM o CAE y es necesario para que funcionen correctamente. Cada software son herramientas poderosas para ingenieros y maquinistas que hacen que las funciones diarias del trabajo sean más fáciles y eficientes; su uso correcto proporcionaría un beneficio óptimo para las personas y las empresas que los utilizan.

¿Alguna vez ha utilizado alguna de estas plataformas de software? Si es así, explique si han hecho la vida más fácil usándolos o no.

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