El disseny assistit per ordinador (CAD) implica crear models d’ordinadors definits per paràmetres geomètrics. Aquests models solen aparèixer en un monitor d’ordinador com una representació tridimensional d’una peça o un sistema de peces, que es poden modificar fàcilment canviant els paràmetres rellevants. Els sistemes CAD permeten als dissenyadors veure objectes sota una àmplia varietat de representacions i provar aquests objectes simulant les condicions del món real.
La fabricació assistida per ordinador (CAM) utilitza dades de disseny geomètric per controlar la maquinària automatitzada. Els sistemes CAM s’associen a sistemes de control numèric per ordinador (CNC) o de control numèric directe (DNC). Aquests sistemes difereixen de formes antigues de control numèric (NC), ja que les dades geomètriques es codifiquen mecànicament. Atès que tant el CAD com el CAM utilitzen mètodes basats en ordinador per codificar dades geomètriques, és possible que els processos de disseny i fabricació estiguin molt integrats. Els sistemes de fabricació i disseny assistits per ordinador s’anomenen habitualment CAD / CAM.
ELS ORÍGENS DEL CAD / CAM
El CAD va tenir els seus orígens en tres fonts separades, que també serveixen per ressaltar les operacions bàsiques que proporcionen els sistemes CAD. La primera font de CAD va resultar dels intents d'automatitzar el procés de redacció. Aquests desenvolupaments van ser pioners pels General Motors Research Laboratories a principis dels anys seixanta. Un dels avantatges importants d’estalviar temps del modelatge per ordinador respecte als mètodes tradicionals de redacció és que el primer es pot corregir o manipular ràpidament canviant els paràmetres d’un model. La segona font de CAD va ser la prova de dissenys per simulació. L'ús del modelatge per ordinador per provar productes va ser iniciat per indústries d'alta tecnologia com l'aeroespacial i els semiconductors. La tercera font de desenvolupament de CAD va resultar dels esforços per facilitar el flux del procés de disseny al procés de fabricació mitjançant tecnologies de control numèric (NC), que van gaudir d’un ús generalitzat en moltes aplicacions a mitjan anys seixanta. Va ser aquesta font la que va donar lloc al vincle entre CAD i CAM. Una de les tendències més importants en tecnologies CAD / CAM és la integració cada vegada més estreta entre les etapes de disseny i fabricació dels processos de producció basats en CAD / CAM.
El desenvolupament de CAD i CAM i, en particular, la vinculació entre els dos, van superar les deficiències tradicionals de NC en despeses, facilitat d’ús i velocitat, permetent realitzar el disseny i fabricació d’una peça mitjançant el mateix sistema de codificació de dades geomètriques. Aquesta innovació va escurçar considerablement el període entre el disseny i la fabricació i va ampliar considerablement l’abast dels processos de producció per als quals es podia utilitzar econòmicament maquinària automatitzada. Tan important, CAD / CAM va donar al dissenyador un control molt més directe sobre el procés de producció, creant la possibilitat de processos de fabricació i disseny completament integrats.
El ràpid creixement en l’ús de les tecnologies CAD / CAM després de principis dels anys setanta va ser possible gràcies al desenvolupament de xips de silici produïts en massa i el microprocessador, que va donar lloc a ordinadors més assequibles. A mesura que el preu dels ordinadors continuava disminuint i el seu poder de processament millorava, l’ús de CAD / CAM es va ampliar des de les grans empreses que utilitzaven tècniques de producció massiva a gran escala fins a empreses de totes les mides. L'abast de les operacions a les quals es va aplicar CAD / CAM també es va ampliar. A més de la conformació de peces mitjançant processos tradicionals de màquina-eina com l'estampació, perforació, fresat i rectificat, el CAD / CAM ha estat utilitzat per empreses dedicades a la producció d'electrònica de consum, components electrònics, plàstics modelats i una gran quantitat d'altres productes . Els ordinadors també s’utilitzen per controlar diversos processos de fabricació (com ara el processament químic) que no es defineixen estrictament com a CAM perquè les dades de control no es basen en paràmetres geomètrics.
Mitjançant CAD, és possible simular en tres dimensions el moviment d’una peça a través d’un procés de producció. Aquest procés pot simular la velocitat d’alimentació, els angles i les velocitats de les màquines eina, la posició de les mordasses de subjecció, així com el rang i altres restriccions que limiten les operacions d’una màquina. El desenvolupament continu de la simulació de diversos processos de fabricació és un dels mitjans clau pels quals els sistemes CAD i CAM s’integren cada vegada més. Els sistemes CAD / CAM també faciliten la comunicació entre els implicats en el disseny, fabricació i altres processos. Això és particularment important quan una empresa contracta una altra per dissenyar o produir un component.
AVANTATGES I INCONVENIENTS
La modelització amb sistemes CAD ofereix una sèrie d’avantatges respecte als mètodes de dibuix tradicionals que utilitzen regles, quadrats i brúixoles. Per exemple, els dissenys es poden modificar sense esborrar-los ni tornar-los a dibuixar. Els sistemes CAD també ofereixen funcions de 'zoom' similars a l'objectiu de la càmera, per la qual cosa un dissenyador pot augmentar certs elements d'un model per facilitar la inspecció. Els models d'ordinador solen ser tridimensionals i es poden girar sobre qualsevol eix, de la mateixa manera que es podria fer girar un model tridimensional real a la mà, cosa que permet al dissenyador obtenir un sentit més complet de l'objecte. Els sistemes CAD també es presten a modelar dibuixos tallats, en què es revela la forma interna d’una peça, i a il·lustrar les relacions espacials entre un sistema de parts.
Per entendre el CAD també és útil entendre el que el CAD no pot fer. Els sistemes CAD no tenen cap mitjà per comprendre conceptes del món real, com ara la naturalesa de l’objecte que es dissenya o la funció que l’objecte servirà. Els sistemes CAD funcionen per la seva capacitat de codificar conceptes geomètrics. Per tant, el procés de disseny mitjançant CAD implica transferir la idea del dissenyador a un model geomètric formal. Els esforços per desenvolupar una 'intel·ligència artificial' (IA) basada en ordinador encara no han aconseguit penetrar més enllà de la mecànica, representada per la modelització geomètrica (basada en regles).
La investigació i el desenvolupament en el camp dels sistemes experts estan abordant altres limitacions del CAD. Aquest camp es deriva de la investigació feta en IA. Un exemple de sistema expert consisteix a incorporar informació sobre la naturalesa dels materials (el seu pes, resistència a la tracció, flexibilitat, etc.) al programari CAD. Incloent aquesta i altra informació, el sistema CAD podria 'saber' què sap un enginyer expert quan aquest enginyer crea un disseny. El sistema podria imitar el patró de pensament de l’enginyer i, en realitat, “crear” més del disseny. Els sistemes experts podrien implicar la implementació de principis més abstractes, com ara la naturalesa de la gravetat i la fricció, o la funció i la relació de les parts més utilitzades, com ara palanques o femelles i cargols. Els sistemes experts també poden canviar la manera com s’emmagatzemen i recuperen les dades en sistemes CAD / CAM, suplantant el sistema jeràrquic amb un que ofereix una major flexibilitat. Tanmateix, aquests conceptes futuristes depenen molt de les nostres habilitats per analitzar els processos de decisió humana i, si és possible, traduir-los en equivalents mecànics.
Una de les àrees clau de desenvolupament de les tecnologies CAD és la simulació de rendiment. Entre els tipus de simulació més habituals hi ha les proves de resposta a tensions i la modelització del procés mitjançant el qual es podria fabricar una peça o les relacions dinàmiques entre un sistema de peces. En les proves d'esforç, les superfícies del model es mostren mitjançant una quadrícula o malla que es distorsiona a mesura que la peça es troba sotmesa a una tensió física o tèrmica simulada. Les proves de dinàmiques funcionen com a complement o substitut de la construcció de prototips de treball. La facilitat amb què es poden canviar les especificacions d’una peça facilita el desenvolupament d’eficiències dinàmiques òptimes, tant pel que fa al funcionament d’un sistema de peces com a la fabricació de qualsevol peça. La simulació també s'utilitza en automatismes de disseny electrònic, en els quals el flux simulat de corrent a través d'un circuit permet la prova ràpida de diverses configuracions de components.
Els processos de disseny i fabricació són, en cert sentit, separables conceptualment. Tot i així, el procés de disseny s’ha d’emprendre amb una comprensió de la naturalesa del procés de producció. És necessari, per exemple, que un dissenyador conegui les propietats dels materials amb què es podria construir la peça, les diverses tècniques amb què es podria donar forma a la peça i l’escala de producció que és econòmicament viable. La superposició conceptual entre disseny i fabricació suggereix els beneficis potencials de CAD i CAM i la raó per la qual es consideren generalment junts com a sistema.
Els darrers desenvolupaments tècnics han afectat fonamentalment la utilitat dels sistemes CAD / CAM. Per exemple, el poder de processament cada vegada més gran dels ordinadors personals els ha donat viabilitat com a vehicle per a l’aplicació CAD / CAM. Una altra tendència important és cap a l’establiment d’un estàndard CAD-CAM únic, de manera que es puguin intercanviar diferents paquets de dades sense retards de fabricació i lliurament, revisions de disseny innecessàries i altres problemes que continuen dificultant algunes iniciatives CAD-CAM. Finalment, el programari CAD-CAM continua evolucionant en àmbits com la representació visual i la integració d'aplicacions de modelatge i prova.
EL CAS DE CAS I CAS / CAM
Un desenvolupament conceptual i funcionalment paral·lel al CAD / CAM és CAS o CASE, enginyeria de programari assistit per ordinador. Tal com defineix SearchSMB.com al seu article sobre 'CASE', 'CASE' the és l'ús d'un mètode assistit per ordinador per organitzar i controlar el desenvolupament de programari, especialment en projectes complexos i grans que impliquen molts components i persones de programari. ' CASE es remunta als anys setanta, quan les empreses informàtiques van començar a aplicar conceptes de l’experiència CAD / CAM per introduir més disciplina en el procés de desenvolupament de programari.
Una altra abreviatura inspirada en la presència omnipresent de CAD / CAM al sector de fabricació és CAS / CAM. Aquesta frase significa programari de venda assistida per ordinador / màrqueting assistit per ordinador. En el cas de CASE i CAS / CAM, el nucli d’aquestes tecnologies és la integració de fluxos de treball i l’aplicació de normes provades a un procés repetitiu.
BIBLIOGRAFIA
Ames, Benjamin B. 'Com el CAD ho fa senzill'. Notícies de disseny . 19 de juny de 2000.
'El programari CAD funciona amb símbols de CADDetails.com.' Xarxa de notícies sobre productes . 11 de gener de 2006.
'CAIXA.' SearchSMB.com. Disponible a http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Recuperat el 27 de gener de 2006.
Christman, Alan. 'Tendències tecnològiques en programari CAM'. Taller de màquines modernes . Desembre de 2005.
Leondes, Cornelius, ed. 'Disseny, enginyeria i fabricació assistida per ordinador'. Vol. 5 de El disseny de sistemes de fabricació . CRC Press, 2001.
quants anys té rio mangini
'Que vols dir?' Enginyeria Mecànica-CIME . Novembre de 2005.
