1.1 Definición y panorama histórico

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO• Un diseñador debe tener conocimientos en:

materiales, procesos, métodos de producción y otros aspectos relacionados.

DiseñoDefinición• Crear un nuevo estilo de un

objeto o lugar.• Realización de algo a partir de

una necesidad.• Formular un plan para satisfacer

una necesidad (Shigley)

Se diseña• Herramientas• Electrodomésticos• Vestido• Edificios• Etc.

Cómo se realiza el diseño• En forma mental• Documentando la idea• Con la ayuda de un

programa computacional

CAD

Utilizada para • Diseñar • Desarrollar• Optimizar

Beneficios • Menor costo de desarrollo

del producto.• Ciclo de diseño mas corto.• Fácil modificación del

diseño.

Varia desde dibujo y bosquejo asistido por computadora.

La interpretación del término CAD

Aplicación • Los ingenieros industriales

utilizan extensamente el CAD para diseñar la distribución.

• En fabricación, el CAD/CAM también se emplea para modelar piezas o productos y generar programas de NC de piezas.

• Comenzó como un tablero de dibujo electrónico.

• Se transformo en una herramienta sofisticada de modelado de superficies y sólidos.

• Se puede representar:• Productos precisos como modelos sólidos • Se pueden modelar y simular pisos de planta de la fabrica

en 3D.

Desarrollo histórico de la tecnología CAD y CAM

CAD significa dibujo asistido por computadora.

• La aparición de las imágenes interactivas en computadoras reemplazó el tablero de dibujo por un monitor y el lápiz por un dispositivo de entrada, como un punzón electrónico o ratón (mouse).

• Se emplean comandos e iconos del software en la pantalla de la computadora.

DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA

La primera demostración de la computadora como herramienta de diseño y dibujo se dio en el Massachussets Institute of Technology en 1963 por el Dr. Ivan Sutherland. Su sistema llamado “Sketchpad”.

Un sistema más antiguo, llamado SAGE, fue desarrollado en la década de 1950 para el Air Defense Command y utilizaba la pluma de luz para la introducción de datos.

El primer sistema comercial de dibujo asistido por computadora fue presentado en 1964 por International Business Machines (IBM).

En su origen, el CAD fue utilizado para ayudar en la creación de dibujos de producción

Ahora también, junto con su base de datos tridimensional, en las pruebas al diseño con programas de análisis elemental finito

En la mercadotecnia (pueden usarse modelos sólidos en tres dimensiones con un programa de presentación y animación)

En el desarrollo de manuales técnicos (y otra documentación que combinara ilustraciones del diseño con texto proveniente de programas procesadores de texto)

La industria electrónica antes de 1976, era elusuario más grande de CAD.

Los sistemas CAD en 3D se desarrollaron en la década de 1960.

• En estos sistemas los objetos se modelan con el empleo de coordenadas en 3D (x, y, z), en lugar de coordenadas en 2D (x, y, y).

• Mediante geometría analítica• Representaban objetos de ingeniería mediante aristas. • Cada arista está definida por dos puntos extremos en

3D. Esta representación se denomina estructura de alambre.

• No hay manera de determinar la información volumétrica sobre el modelo.

Desarrollo histórico de la tecnología CAD y CAM

Desarrollo histórico de la tecnología CAD

1960 hasta 1980 desarrollo de modeladores de superficies de forma libre.

• La necesidad de modelar piezas y productos con superficies complejas.

• Se pueden desplegar imágenes con colores y sombras.• Las superficies se modelan mediante ecuaciones

matemáticas, se pueden manipular con transformación geométrica, como traslación, rotación, escalado, etc.

• Se puede reproducir con precisión el diseño terminado en productos mediante máquinas de control numérico por computadora CNC.• El parche de Coon, La superficie de Ferguson, La

superficie de Bezier, La superficie B de curvas flexibles , La superficie B de curvas flexibles racionales no uniformes (NURB).

Modelado de sólidos en la década de 1970

• Es una respuesta a la necesidad de aportar información volumétrica en el sistema CAD.

• Los modelos sólidos son modelos matemáticos de objetos en 3D geométricamente completos y topológicamente correctos.

• Se puede extraer información volumétrica y dibujos de ingeniería del mismo modelo.

• Es posible realizar análisis de ingeniería, como análisis de elementos finitos (FEA) en forma directa sobre el modelo sólido.

• Los primeros modeladores de sólidos se desarrollaron principalmente en laboratorios de universidades.• BUILD-1 y BUILD-2, PADL-2, GLIDE (sistema desarrollado en la

universidad de Berlín), TIPS (creado por el profesor Okino en la universidad de Hokkaido).

En los últimos años de la década de 1980 se desarrollo un modelador de solido no múltiple

• Un diseño basado en restricciones, un modelador con variación, un modelador paramétrico, un modelador basado en características y de otros similares.

• Hacia la década de 1990, una computadora personal de escritorio promedio tenía la potencia suficiente para soportar el modelo sólido más sofisticado y el uso de modeladores de sólidos se popularizo.

Diseño Asistido por Computadora

• La información proveniente de los modelos CAD forma las bases para:• El análisis de diseño, • Planeación y organización de las actividades de manufactura, • Control de máquinas que manufacturan los productos.

• Propiedades de los producto tienen que ser modeladas,• La forma, • Las dimensiones, • Tolerancias, • Estructura. En todas esas áreas, la geometría, las imágenes

y la manipulación espacial son muy importantes.

Ventajas del uso del CAD

Incremento de la

productividad• Un diseñador puede producir un dibujo unas tres veces mas rápido.

Diseño tridimensiona

l

• Permite visualizar el modelo desde cualquier punto de vista.

Reutilización de diseños

• Diseños almacenados en la memoria del ordenador.

Diseño paramétrico

• Permite alterar la forma de un modelo modificando los valores numéricos de sus dimensiones.

Mejora de precisión

• Precisión casi absoluta.

Eliminación de

prototipos

• Ahorro en cuanto la necesidad de fabricar y probar un prototipo.

Mejora de fabricación

• Agilizar notablemente una parte muy importante del ciclo productivo

Disminución del uso de

papel

Integración interdisciplina

r

• Así es posible que un equipo de diseñadores trabaje simultáneamente sobre un mismo proyecto

Aceleración del análisis y cálculos

• Los técnicos pueden experimentar con formas innovadoras en sus diseños.

Tecnologías asociadas

• Acrónimo de Computer Aided Manufacture

• Denominación que recibe cualquier proceso de fabricación automática controlado por medio de computadora.

CAM

• Control Numérico• Comenzaron a ser programadas

mediante computadores en los 60 y pasaron a denominarse maquinas herramientas de Control Numérico

CN

• Es una integración de tecnologías que permite diseñar un componente mecánico y fabricarlo posteriormente, de forma automática o semiautomática.

CAD-CAM

• Ensayo Asistido por Computadora

CAT

• Inspección Asistida por Computador

CAI

• Ingeniería Asistida por Computador

• CAMP (gestión de la Producción Asistida por Computador.

CAE

CAMP• Gestión de la Producción Asistida por Computador• Comprende otras disciplinas como:

CAPP• Planificación de la producción Asistida por Computador

CIM

• Computer Integrated Manufacturing• Propone emplear una red de computadoras que utilicen una

única base de datos para gestionar todas las áreas del proceso productivo.