Contexto
Sistemas CAD/CAM, la integración de dos grandes tecnologías
Anteriormente conociste los sistemas CAD (dibujo asistido por computadora) y los sistemas CAM (Manufactura asistida por computadora), ahora estudiarás los beneficios y el enorme potencial que tiene la integración de estas dos tecnologías, a la cuales se les conoce como sistemas CAD/CAM.
Ambas tecnologías fueron desarrolladas independientemente, los sistemas CAM tienen sus orígenes en el control numérico (NC) cuando un hombre llamado John T. Parson inventó una forma de controlar una máquina en los años cuarenta. Su método envolvía el uso de tarjetas perforadas que contenía las coordenadas donde una máquina debería de moverse, en el año de 1952 se dio la primera demostración con un prototipo de una máquina de control numérico.
Los sistemas CAD tienen sus orígenes en los años cincuenta, cuando en el IMT se desarrolla la primera computadora orientada a gráficos, la cual se conectó a la primera computadora que tuvo la capacidad de trabajar en tiempo real, llamada la Whirlwind 1.
Fue hasta la década de los sesenta, es decir, 20 años después de haber iniciado los sistemas CAM y 10 años después de haber nacido los sistemas CAD, que estas dos tecnologías se unen para desarrollar los sistemas CAD/CAM. En la década de los ochenta, con el desarrollo e integración de los sistemas de cómputo en las empresas, los sistemas CAD/CAM tuvieron un fuerte impulso para desplegar todo su potencial.
Hoy los sistemas CAD/CAM son una herramienta de vital importancia en el diseño y manufactura de un producto, gracias a los sistemas CAD/CAM se ha logrado disminuir el tiempo de desarrollo de los productos, se han disminuido los costos de fabricación y se ha mejorado la calidad.
Concepto de integración de sistemas CAD CAM
Imagen obtenida de Besant, C. (1985). Computer aided desing and manufacturing (3ª ed.). EE.UU: Ellis Horwood.
Explicación
13.1 Introducción a la tecnología CAD/CAM
Los sistemas CAD/CAM son una tecnología utilizada para automatizar el diseño y la manufactura de un producto, la cual utiliza recursos computacionales (software y hardware) para acelerar y optimizar ambos proceso. La parte del CAD utiliza una computadora para realizar las funciones del diseño del producto, por su parte el CAM, utiliza los procesos de cómputo para las funciones de manufactura.
La combinación de ambas tecnologías en un mismo proceso habilita la posibilidad de reaccionar de forma más rápida antes posibles errores en el diseño o la manufactura; además, reduce los tiempos del ciclo de desarrollo del producto, minimiza los costos del diseño y asegura un proceso de manufactura eficiente con el mínimo de desperdicio de los recursos, como puede ser los tiempos muertos de las maquinas, la disminución del desperdicio, aumenta el tiempo de vida de las herramientas, entre otros beneficios.
Imagen obtenida de http://www.wtec.org/loyola/ep/c5s1.htm. Sólo para fines educativos.
Hay que tener cuidado de no confundir al CIM con los sistemas CAD/CAM. Los sistemas CIM (computadora integrada a la manufactura) incluyen a los sistemas CAD/CAM, pero también incluye otras funciones de negocio a parte de la manufactura.
Los sistemas CIM implementan el uso del recurso de cómputo en todas las operaciones y procesos de información de la manufactura de un producto, como por ejemplo la planeación del proceso, la planeación de la manufactura, el control de la manufactura, las funciones de negocio necesarias para la operación de la planta. Las actividades dentro de las funciones de negocio pueden ser las órdenes de entrada, los sistemas contables, los sistemas de pago de salarios, las cuentas por cobrar y las cuentas por pagar.
Alcance de los sistemas CAD/CAM y CIM
Fuente: Groover, M. (2015). Automation production system and computer integrated manufacturring (3ª ed.). EE.UU: Pearson.
Los sistemas CAD/CAM están relacionados con los procesos de ingeniería, tanto de diseño como de manufactura, dentro del proceso de diseño se engloban las siguientes actividades:
Las actividades de ingeniería de manufactura son las siguientes:
Los sistemas CAM, desarrollados durante los años setenta y principios de los ochenta, fueron diseñados específicamente para resolver estos tipos de problemas en manufactura, desde esas épocas, los sistemas CAD/CAM han incluido muchas otras funciones de manufactura como los siguientes:
Al utilizar sistemas CAD/CAM es posible realizar un puente entre las áreas de diseño y manufactura, dando paso a la ingeniería concurrente. El objetivo de los sistemas CAD/CAM no solo es automatizar ciertas etapas del diseño y la manufactura, sino también automatizar la transición de la información desde el diseño a la manufactura y viceversa.
Un sistema CAD/CAM ideal, es aquel donde se puede tomar las especificaciones de diseño de un CAD y convertirlo automáticamente en un plan de proceso para la fabricación del producto.
Elementos de un sistemas CADCAM y del CIM
Fuente: Groover, M. (2015). Automation production system and computer integrated manufacturring (3ª ed.). EE.UU: Pearson.
Para el desarrollo del proceso utilizando un sistema CAD/CAM, existen dos vías de implementación, la primera consiste en trabajar de forma independiente las dos tecnologías, es decir, realizar un dibujo CAD en un software distinto al software donde se realiza el CAM, esto ocurre por lo común cuando un proveedor externo es el encargado de manufacturar la pieza, quien solo recibe el archivo CAD con la extensión correspondiente para trabajar con el CAM.
La segunda vía, es utilizar un software específico de manufactura que abarque tanto el CAD como el CAM, donde el diseño de la pieza está ligado siempre a la manufactura, por lo que las actualización del modelo son inmediatas o de mínimas correcciones, además de poder realizar una análisis cuantitativo de su funcionabilidad.
Descripción |
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Aplicaciones CAD |
Extensión |
Aplicación CAM |
Extensión |
Solidworks |
.prtsld |
ESPRIT |
Parasolid.xt. |
NX |
.prt |
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Inventor |
.ipt |
Aplicaciones integrales de sistemas CAD/CAM |
CREO |
NX |
CATIA |
Fuente: Hernández, L. (2015). Fundamentos y planeación de la manufactura automatizada. México: Pearson. .
13.2 Importancia de los sistemas CAD/CAM para la manufactura avanzada
La forma de hacer negocios ha cambiado y las industrias de hoy deben de competir a nivel global con empresas en cualquier parte del mundo, por ello, las empresas deben de poseer estrategia y herramientas tecnológicas que les permitan competir y ser eficientes. Existen muchos software en el mercado que permiten a las empresas alcanzar los objetivos para ser eficientes, los sistemas CAD/CAM son sólo uno de estos softwares.
Los sistemas CAD/CAM están orientados a empresas con alguna o varias de las siguientes características: de alta tecnología, que implementan procesos de cómputo en diferentes etapas del ciclo de desarrollo y fabricación de un producto; que utilizan tecnologías de vanguardia en sus procesos de manufactura, como lo es el CNC, la robótica, la visión industrial, los sistemas de manejo de materiales automáticos, etc.
Algunos de los fundamentos para la utilización de los sistemas CAD/CAM se presentan a continuación:
Aplicación de los sistemas CAD/CAM en CNC
Imagen obtenida de http://www.icam.com Sólo para fines educativos.
Otras aplicaciones de los sistemas CAD/CAM
Otras ventajas de implementar sistemas CAD/CAM en una empresa son los siguientes:
La comunidad industrial identifico 6 grandes ventajas de los sistemas CAD/CAM
13.3 Software de integración de sistemas CAD/CAM
En el mercado existen una gran cantidad de sistemas (softwares) de CAD/CAM, dependiendo de la necesidad y presupuesto de cada empresa es el tipo de Software de CAD/CAM requerido. El costo de un software de CAD/CAM puede variar de 2,000 hasta más de 100,000 USD, por lo que es muy importante la validación del software a comprar, basándose en las necesidades de cada empresa.
Algunos software están diseñados específicamente para realizar operaciones CAD/CAM, es decir, generar códigos de control numérico a partir de un dibujo que puede realizarse en el mismo software, los procesos que normalmente incluyen estos software son procesos de fresado, torneado y máquinas de electroerosión, su desventajas es que no es posible integrarlos con módulos más avanzados como análisis de elementos finitos, manufactura virtual, PLM y planeación de la manufactura. Sin embargo, estas desventajas no son de gran importancia si la empresa no se dedica al diseño de productos y su único giro es la manufactura de las partes. Algunos ejemplos de estos software son los siguientes:
Haz clic en cada clasificación para conocerla a detalle.
MasterCam
Imagen obtenida de www.mastercam.com. Sólo para fines educativos.
BobCAD-CAM
Imagen obtenida de www.bobcad.com. Sólo para fines educativos.
WORKNC
Imagen obtenida de www.worknc.com. Sólo para fines educativos.
EdgeCAM
Imagen obtenida de www.edgecam.com. Sólo para fines educativos.
Por otro lado, existen los software de mayor capacidad, los cuales, además de integrar módulos de CAD/CAM, pueden administrar otro tipo de información como el PLM, simulación avanzada de elementos finitos, planeación del proceso, simulación de planta, programación de robots, análisis cinemáticos y dinámico entre otros. En este tipo de softwares, el costo por modulo es más alto que un software dedicado exclusivamente en CAD/CAM, pero el alto costo es justificado si las empresas además de la manufactura realizan el proceso del diseño del producto. Ejemplo de este tipo de software son los siguientes:
Haz clic en cada clasificación para conocerla a detalle.
Cierre
Para enfrentar los retos manufactureros que vive México en el siglo XXI, es indispensable que sus ingenieros estén preparados y capacitados con las tecnologías de vanguardia que están siendo utilizadas por organización y empresas de primer nivel.
Los sistemas CAD/CAM son una de estas herramientas que aceleran el desarrollo de un país, al dominar esta herramienta se estará en posibilidad de aumentar la productividad de las empresas reduciendo el tiempo de lanzamiento de productos, optimizando el diseño de los productos, asegurándose la que la manufactura de los productos se harán con la mejor calidad y en menor tiempo.
Los sistemas CAD/CAM no son el futuro de la manufactura, sino el presente, por tal motivo, es muy importante que como estudiante de esta materia conozcas y manejes esta herramienta computacional.
Manejar aisladamente cualquiera de estas dos tecnologías, es decir, solo CAD, o solo CAM, traerá beneficios parciales para una organización y se está limitando el potencial que se tiene como herramientas integradas.
Los sistemas CAD/CAM tienen un campo de aplicación muy extenso, puede hacerse investigación y desarrollo de nuevos procesos, lanzamiento de nuevos productos, aplicaciones médicas, manufactura electrónica, industria aeroespacial entre otras.
La preparación que deben tener los ingenieros para implementar un sistema CAD/CAM es extenso, deben de conocer el proceso de manufactura que se manejará como el proceso de fresado o de torneado con sus parámetros de operación como la velocidad de corte, avances por diente, avances por revolución, tipos herramientas, métodos de sujeción, a parte, los ingenieros deben de poseer conocimientos de diseño y de dibujo asistido por computadora, deben conocer programación CNC, tener conocimientos de ingeniería industrial, de procesos de manufactura, entre otros.
Tal vez no te has dado cuenta, pero en este momento has adquirido muchos conocimientos de estos temas, que te servirán para dominar ampliamente los sistemas CAD/CAM, además te permitirán competir por un puesto en empresas de primer nivel o crear tu propia empresa de base tecnológica.
Checkpoint
Asegúrate de poder:
Referencias