CAD, CAE, CAM Explicados: Diferencias Clave y Cómo Trabajan Juntos

¿Qué es CAD? ¿Qué es CAE? ¿Qué es CAM? ¿Qué son estos softwares y cómo son diferentes entre sí? Lo primero que hay que saber sobre los tres sistemas son las dos primeras letras en cada abreviatura. "CA" significa Computer-Aided (asistido por computadora), lo que significa que los tres sistemas se crearon para ayudar al usuario a alcanzar su objetivo más rápido usando la potencia de las computadoras para el procesamiento. La última letra para CAD es Design (diseño), para CAE es Engineering (ingeniería), y para CAM es Manufacturing (fabricación). Estos son programas de software de ingeniería y fabricación. Cada uno tiene su propio propósito. El artículo profundizará en una visión de alto nivel de los tres sistemas y cómo se usan y su propósito general.

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Visión General de Diseño Asistido por Computadora (CAD)

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 al transferir diagramas detallados de los materiales, procesos, tolerancias y dimensiones del producto. Puede usarse para producir diagramas 2D o 3D, que luego pueden rotarse para ser vistos desde cualquier ángulo, incluso desde adentro hacia afuera.

El Diseño Asistido por Computadora es el uso de sistemas informáticos para asistir 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. Aumentar la Productividad del Ingeniero
2. Mejorar la Calidad del Diseño
3. Mejorar las Comunicaciones a través de la Documentación
4. Crear una Base de Datos para Fabricación

La salida de CAD a menudo es en forma de archivos electrónicos para impresión, mecanizado u otras operaciones de fabricación.

Los programas CAD modernos para diseño mecánico usan gráficos basados en vectores para objetos, o pueden producir gráficos raster mostrando la apariencia general de los objetos de diseño.

Sin embargo, los programas de software de ingeniería requieren más que solo formas. Como en el dibujo manual o dibujos técnicos e de ingeniería, la salida de programas CAD debe transmitir información, como materiales, procesos, dimensiones y tolerancias, según convenciones específicas de la aplicación.

CAD es un arte industrial importante ampliamente usado en muchas aplicaciones, incluyendo automotriz, construcción naval, 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 mayor para la investigación en geometría computacional, gráficos por computadora y geometría discreta.

Usos de los Programas CAD Modernos

El Diseño Asistido por Computadora es una de las muchas herramientas usadas por ingenieros y diseñadores y se usa de muchas maneras dependiendo de la profesión del usuario y el tipo de software en cuestión. CAD es una parte de toda la actividad de Desarrollo Digital de Producto (DPD) dentro de los procesos de Gestión del Ciclo de Vida del Producto (PLM), y como tal los programas CAD se usan junto con otras herramientas, que son módulos integrados o productos independientes tales como:

1. Ingeniería Asistida por Computadora (CAE)
2. Fabricación Asistida por Computadora (CAM)
3. Renderizado Fotorealista
4. Gestión de Documentos y Control de Revisiones usando Gestión de Datos de Producto (PDM)

CAD ha demostrado ser útil para ingenieros también, usando cuatro propiedades que son:

1. Historial
2. Características
3. Parametrización
4. Restricciones de Alto Nivel

El historial de construcción puede usarse para mirar hacia atrás en las características personales del modelo y trabajar en el área individual en lugar del modelo completo. Los parámetros y restricciones pueden usarse para determinar el tamaño, forma y otras propiedades de los diferentes elementos de modelado.

Quién Usa Diseño Asistido por Computadora

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

• Arquitectos
• Ingenieros Civiles
• Ingenieros Eléctricos
• Gerentes de Instalaciones
• Diseñadores de Interiores
• Ingenieros Mecánicos
• Ingenieros Estructurales
• Topógrafos
• Ingenieros de Fabricación
• Ingenieros Acústicos
• Ingenieros de Protección contra Incendios
• Diseñadores de Servicios de Alimentos

Esta lista continúa. El Diseño Asistido por Computadora se usa en muchas industrias desde aeroespacial, automotriz, textiles, electrónica, y mucho más. El Diseño Asistido por Computadora permite a las empresas explorar ideas modeladas antes de que se implemente el prototipado físico. Principalmente los programas de software de ingeniería son utilizados por ingenieros.

Visión General de Ingeniería Asistida por Computadora (CAE)

Es el uso amplio de software informático 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 de multicuerpos (MDB) y optimización.

Los programas de software de ingeniería que han sido desarrollados para apoyar estas actividades son considerados herramientas CAE. Las herramientas CAE se están usando, por ejemplo, para analizar la robustez y 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 proveedores mayores de información para ayudar a soportar equipos de diseño en la toma de decisiones.

Red Nodal de Ingeniería Asistida por Computadora

En cuanto a redes de información, los sistemas CAE son considerados 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 de 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 la parte real experimentaría en el mundo real. Los siguientes parámetros se usan típicamente en ingeniería mecánica para simulaciones CAE:

1. Temperatura
2. Presión
3. Interacciones de Componentes
4. Fuerzas Aplicadas

La mayoría de los parámetros usados para simulación se basan en el entorno e interacciones que el modelo experimentaría durante la operación. Estos se ingresan en el software CAE como una forma de ver si la parte podría teóricamente manejar las restricciones de diseño.

Los sistemas CAE pueden proporcionar soporte a los negocios. Esto se logra por el uso de arquitecturas de referencia y su capacidad para colocar vistas de información en el proceso de negocio. La arquitectura de referencia es la base del modelo de información, especialmente modelos de producto y fabricación.

Áreas cubiertas por CAE incluidas:

1. Análisis de Tensiones en Ensamblaje de Componentes usando FEA
2. Análisis Térmico y de Flujo de Fluidos usando CFD
3. Dinámica de Multicuerpos (MBD) y Cinemática
4. Herramientas de Análisis para Simulación de Procesos para Procesos de Fabricación
5. Optimización de documentación de procesos
6. Optimización de desarrollo de productos
7. Verificación inteligente de no conformidad
8. Análisis de Seguridad de Ensamblajes

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

1. Pre-procesamiento: definiendo el modelo y factores ambientales a aplicar.
2. Solver de Análisis
3. Post-procesamiento de resultados

Programas de software de ingeniería incluyen tales como Abaqus, Ansys, MSC Adams Car, y mucho más. Los programas CAD modernos exportan modelos a programas de software de ingeniería para análisis de prototipo virtual.

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Fabricación Asistida por Computadora (CAM)

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

Enrutamiento de Fresado de Fabricación Asistida por Computadora

CAM usado para máquinas de Control Numérico Computarizado

La Fabricación Asistida por Computadora es el código de software detrás de las máquinas que fabrican los productos. Las máquinas de Control Numérico Computarizado son los dispositivos que utilizan el código CAM para la fabricación de productos. Las máquinas CNC incluyen:

• Fresadoras
• Tornos
• Grabadoras
• Rectificadoras de Superficie
• Soldadoras
• Fabricación por Descarga Eléctrica

Todo lo que un operador tendría que hacer con herramientas de máquina convencionales es programable con máquinas CNC. CAM proporciona instrucciones paso a paso que las herramientas de máquina seguirán 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 podía ser laboriosa basada en la complejidad del producto final. CAM hizo esto más simple incorporando software inteligente para desarrollar el código basado en la plataforma GUI (Interfaz Gráfica de Usuario). 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 CAD, CAE y CAM Trabajan Juntos

Un programa CAD moderno es necesario para usar tanto fabricación (CAM) como programas de software de ingeniería (CAE). Como ambos sistemas requieren un modelo para realizar análisis o fabricación. CAE requiere el modelo geométrico para determinar la red nodal integrada a usar para el análisis. CAM requiere la geometría de la pieza para determinar rutas y cortes de herramientas de máquina. Ambos requieren CAD, pero CAD puede usarse como un sistema independiente para modelos virtuales de ingeniería. CAD es la columna vertebral para tanto CAM como CAE y es requerido para que funcionen correctamente. Cada software son herramientas poderosas para ingenieros y maquinistas que hacen las funciones de trabajo diario más fáciles y eficientes, usándolos correctamente proporcionaría beneficio óptimo para las personas y empresas que los utilizan.

¿Alguna vez has usado alguna de estas plataformas de software? Si es así, explica si te han facilitado la vida usándolas, o no?

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