INGENIERIA GRAFICA
La ingeniería o expresión gráfica es el arte de comunicar ideas a través del dibujo, entre más compleja la idea mejor debe de ser la expresión. Es muy usada por los arquitectos para que en un plano puedan decir todos los elementos que componen la construcción.
La ingeniería gráfica (el dibujo) es una forma de comunicación que permite expresar de modo sencillo ideas que serían muy difíciles de explicar sólo con palabras. Por ejemplo, piensa lo difícil que sería seguir las instrucciones de montaje de un juguete, si dichas instrucciones no van acompañadas de dibujos explicativos.
En Tecnología, la expresión gráfica es sumamente importante, ya que permite representar de forma precisa los objetos tecnológicos que se van a diseñar y construir: dimensiones, detalles, vistas, esquemas de funcionamiento, piezas, etc.
En las vasijas de los orfebres se puede ver cómo fue cambiando a través de los años, cambiando la perspectiva y el fondo que daban.
CONCEPCIÓN
Más que una técnica gráfica basada en el uso de la línea, el dibujo es la expresión de una IMAGEN que se hace en forma manual, es decir, se usa la MANO para realizarlo. Los instrumentos que se pueden usar son muchos, como también la superficie donde se puede hacer. Los más usados son el PAPEL como soporte y el LAPIZ como el instrumento, pero actualmente se usan computadoras utilizando el teclado, MOUSE, o con un lápiz óptico, además de que es más común en un TABLET PC como el IPAD.
LAS TECNOLOGÍAS CAD, CAE Y CAM
1. Sistema CAD
El diseño asistido por computador (o computadora u ordenador), abreviado como DAO (Diseño Asistido por Ordenador) pero más conocido por sus siglas inglesas CAD (Computer Aided Design)
Con el CAD, dispone de un ratón, un teclado y una pantalla de ordenador donde observar el diseño. Así, un computador, al que se le incorpora un programa de CAD, le permite crear, manipular y representar productos en dos y tres dimensiones. Esta revolución en el campo del diseño ha venido de la mano de la revolución informática. Es el nombre genérico que se les da a cualquier tipo de software que se refiera a, dibujo asistido por computadora, y permita hacer dibujos bidimensionales, tridimensionales, y/o técnicos. Básicamente es un conjunto de programas informáticos que ofrecen la posibilidad de agilizar y facilitar extraordinariamente el diseño de las variables técnicas, los planos o prototipos, en diversos ámbitos, como la arquitectura, la escultura o la ingeniería mecánica e industrial. En un sentido amplio, podemos entender el CAD como la "aplicación de la informática al proceso de diseño” .El CAD atiende prioritariamente aquellas tareas exclusivas del diseño, tales como el dibujo técnico y la documentación del mismo, pero normalmente permite realizar otras tareas complementarias relacionadas principalmente con la presentación y el análisis del diseño realizado. Los sistemas CAD también permiten simular el funcionamiento de un producto antes de la producción. Los sistemas CAD hacen posible comprobar si un circuito electrónico funcionará tal y como está previsto, si un puente será capaz de soportar las cargas consideradas sin peligros e incluso si una salsa de alimento fluirá adecuadamente desde un envase de nuevo diseño. El éxito en la utilización de sistemas CAD radica en la reducción de tiempo invertido en los ciclos de exploración. Fundamentalmente por el uso de sistemas gráficos interactivos, que permiten realizar las modificaciones en el modelo y observar inmediatamente los cambios producidos en el diseño. Los sistemas CAD se dividen básicamente en dos tipos: los programas de dibujo en dos dimensiones (2D) y modeladores en tres dimensiones (3D).Las herramientas de dibujo en 2D se basan en entidades geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos, con las que se puede operar a través de una interfaz gráfica. Los modeladores en 3D añaden superficies y sólidos. Además pueden producir pre visualizaciones foto realistas del producto, aunque a menudo se prefiere exportar los modelos a programas especializados en visualización y animación, como Maya, Softimage XSIo3D Studio Max. Especialmente para piezas complejas de chapa, la creación de dibujos.
2. Sistema CAE
Ingeniería asistida por computadora (CAE) es el uso de software computacional para simular desempeño y así poder hacer mejoras a los diseños de productos o bien apoyar a la resolución de problemas de ingeniería para una amplia gama de industrias. Esto incluye la simulación, validación y optimización de productos, procesos y herramientas de manufactura.
Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado, solución y post-procesado. En la fase de pre-procesado, los ingenieros modelan la geometría y las propiedades físicas del diseño, así como el ambiente en forma de cargas y restricciones aplicadas. En la fase de post-procesado, los resultados se presentan al ingeniero para su revisión.
· Las aplicaciones CAE soportar una gran variedad de disciplinas y fenómenos de la ingeniería incluyendo:
· Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles utilizando el análisis de elementos finitos (FEA)
· Análisis Termal y de fluidos utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD)
· Análisis de Cinemática y de dinámica de mecanismos (Dinámica multicuerpos)
· Simulación mecánica de eventos (MES)
· Análisis de control de sistemas
· Simulación de procesos de manufactura como forja, moldes y troquelados
· Optimización del proceso del producto
Algunos problemas de la ingeniería requieren la simulación de fenómenos múltiples para representar la física subyacente. Las aplicaciones CAE que abordan dichos problemas usualmente se llaman soluciones de física múltiple.
Beneficios de CAE
Los beneficios de software de tipo CAE incluyen reducción del tiempo y costo de desarrollo de productos, con mayor calidad y durabilidad del producto. Las decisiones sobre el diseño se toman con base en el impacto del desempeño del producto. Los diseños pueden evaluarse y refinarse utilizando simulaciones computarizadas en lugar de hacer pruebas a prototipos físicos, ahorrando tiempo y dinero. Aplicaciones CAE brindan conocimientos sobre el desempeño más temprano en el proceso de desarrollo, cuando los cambios al diseño son menos costosos de hacer.
Aplicaciones CAE apoyan a los equipos de ingeniería a administrar riesgos y comprender las implicaciones en el desempeño de sus diseños.
Los datos integrados y la gestión del proceso del CAE amplían la capacidad de balancear con eficacia los conocimientos del funcionamiento mientras se mejoran los diseños para una comunidad más amplia.
La exposición de garantía es reducida al identificar y eliminar problemas potenciales. Cuando integrado al producto y desarrollo de la manufactura, CAE puede facilitar desde etapas tempranas la resolución de problemas, lo que puede reducir dramáticamente los costos asociados al ciclo de vida del producto.
3. Sistema CAM
La fabricación asistida por computadora (en Hispanoamérica) o fabricación asistida por ordenador (en España), también conocida por las siglas en inglés CAM (computer-aided manufacturing), La ingeniería CAM hace referencia concretamente a aquellos sistemas informáticos que ayudan a generar los programas de Control Numérico necesarios para fabricar las piezas en máquinas con CNC. A partir de la información de la geometría de la pieza, del tipo de operación deseada, de la herramienta escogida y de las condiciones de corte definidas, el sistema calcula las trayectorias de la herramienta para conseguir el mecanizado correcto, y a través de un postprocesado genera los correspondientes programas de CN con la codificación especifica del CNC donde se ejecutarán. En general, la información geométrica de la pieza proviene de un sistema CAD, que puede estar o no integrado con el sistema CAM . Si no está integrado, dicha información geométrica se pasa a través de un formato común de intercambio gráfico. Como alternativa, algunos sistemas CAM disponen de herramientas CAD que permiten al usuario introducir directamente la geometría de la pieza, si bien en general no son tan ágiles como las herramientas de un sistema propiamente de CAD. Además implica el uso de computadores y tecnología de cómputo para ayudar en la fase directa de manufactura de un producto, es un puente entre el Diseño Asistido por Computadora CAD y el lenguaje de programación de las máquinas herramientas con una intervención mínima del operario. Es parte de los Sistemas de planificación del proceso y la producción CAPP, que incluyen calendarización, administración y control de calidad.
Debido a sus ventajas, se suele combinar el diseño y la fabricación asistidos por computadora en los sistemas CAD/CAM. Esta combinación permite la transferencia de información desde la etapa de diseño a la etapa de fabricación de un producto, sin necesidad de volver a capturar manualmente los datos geométricos de la pieza. La base de datos que se desarrolla durante el CAD es procesada por el CAM, para obtener los datos y las instrucciones necesarias para operar y controlar la maquinaria de producción, el equipo de manejo de material y las pruebas e inspecciones automatizadas para establecer la calidad del producto.
Una función de CAD/CAM importante en operaciones de mecanizado es la posibilidad de describir la trayectoria de la herramienta para diversas operaciones, como por ejemplo torneada, fresada y taladrado con control numérico. Las instrucciones o programas se generan en computadora, y pueden modificar el programador para optimizar la trayectoria de las herramientas. El ingeniero o el técnico pueden entonces mostrar y comprobar visualmente si la trayectoria tiene posibles colisiones con prensas, soportes u otros objetos.
En cualquier momento es posible modificar la trayectoria de la herramienta para tener en cuenta otras formas de piezas que se vayan a mecanizar. También, los sistemas CAD/CAM son capaces de codificar y clasificar las piezas que tengan formas semejantes en grupos, mediante codificación alfanumérica.
Algunos ejemplos de CAM son: el fresado programado por control numérico, la realización de agujeros en circuitos automáticamente por un robot, y la soldadura automática de componentes SMD en una planta de montaje.
LOS CAMPOS DE APLICACIÓN
1. Mecánica
Es el campo donde más uso se he hecho tradicionalmente, fomentado sobre todo por la industria automovilística y aeroespacial que han llevado la iniciativa de la tecnología CAD/CAM.
2. Arquitectura e Ingeniería Civil
En este campo la tecnología CAD/CAM se ha venido utilizando desde sus inicios,
en principio con aplicaciones 2D de delineación y actualmente con sofisticadas herramientas 3D.
3.- Sistemas de información geográfica y cartografía
En este campo se están produciendo avances muy significativos propiciados, entre otros factores, por las posibilidades de conexión que aporta la red Internet.
La tendencia apunta hacia un paso de los sistemas 2D hacia sistemas 3D, como ha ocurrido antes en otras áreas.
Recientemente, las empresas más importantes del sector han lanzado al mercado sus interpretaciones de SIG para Internet.
4. Ingeniería Eléctrica y electrónica
Las aplicaciones más habituales del CAD/CAM relacionado con la Ingeniería Eléctrica y electrónica son:
- Librerías de componentes normalizados.
- Diseño de circuitos integrados.
- Diseño de placas de circuito impreso
- Diseño de instalaciones eléctricas.
- Análisis, verificación y simulación de los diseños.
- Programación de control numérico para el mecanizado o montaje de placas.
