Herramientas CAx en el entorno de Ingeniería

ConcurrenteProfesor

Ing. Jovanny Pacheco

Universidad del NorteBarranquilla

2003

Temas del Curso

• Definiciones Básicas• Desarrollo Históricod e

Aplicaciones CAD• El proceso CAE• Tipos de Modelos y sus ventajas• Intercambio de datos entre

aplicaciones

Algunas definiciones básicas

• CAD: Computer Aided Design• CADD: Computer Aided Drafting and

Documentation• CAE: Computer Aided Engineering• CAM: Computer Aided Maunfacturing• FEA: Finite Element Analysis• CFD: Computational Fluid Dynamics• RP: Rapid Prototyping

Integración CAD/CAM

INGENIERIA Estudio Diseño Desarroll

o Simulación Documentaci

ón

CAD Qué

PRODUCCIÓN Planificación Proces

o Control Numérico Robótic

a Control Digital Inspección

Automática

CAM Cómo

GESTION Materiales Recursos Personal Financier

a

Cuando Cuanto

CIM Mercado

Producto

Necesidades

Historia del CAD

1950

1960

1970

1980

1990

2000

Fuerza Aérea de los estados unidos proyecto SAGE (Semi Automatic

Ground Environment) desarrollado en el MIT

Fuerza Aérea de los estados unidos proyecto SAGE (Semi Automatic

Ground Environment) desarrollado en el MIT

Dr. Patrick J. HanrattyPRONTO

programación en control numérico.

Dr. Patrick J. HanrattyPRONTO

programación en control numérico.

Ivan SoutherlandSKETCHPAD

Linconl Lab. MIT

Ivan SoutherlandSKETCHPAD

Linconl Lab. MIT

Fundación de McDonell DouglasFundación de McDonell DouglasFundación de SDRCFundación de SDRC

Fundación de ComputervisionFundación de Computervision

Fundación de MCSLanzamiento de ADAM

Fundación de MCSLanzamiento de ADAM

Dassault adquiere CADAM (computer Augmented Drafting and

Manufacturing)

Dassault adquiere CADAM (computer Augmented Drafting and

Manufacturing)

Aparece el Modelado de SólidosDesarrollo de CATIADesarrollo de IGES

Aparece el Modelado de SólidosDesarrollo de CATIADesarrollo de IGES

Fundación de AutodeskPrimera versión de AutoCAD

Se inicia el desarrollo de STEP

Fundación de AutodeskPrimera versión de AutoCAD

Se inicia el desarrollo de STEP

Fundación de BentleyLanzamiento de CADKEYFundación de Varimetrix

Fundación de BentleyLanzamiento de CADKEYFundación de Varimetrix

Fundación de AshlarLanzamiento de AutoCAD V10

Primera versión de Pro/E

Fundación de AshlarLanzamiento de AutoCAD V10

Primera versión de Pro/E

Lanzamiento de ACIS 1.0AutoCAD V11

Unión IBM-Dassault CATIA-CADAM

Lanzamiento de ACIS 1.0AutoCAD V11

Unión IBM-Dassault CATIA-CADAM

John Kirschtick Funda SolidWorks1994 Autodesk Lanza AutoCAD R13

1995 Autodesk Mechanical Desktop. 1996 se hace público el formato SAT

John Kirschtick Funda SolidWorks1994 Autodesk Lanza AutoCAD R13

1995 Autodesk Mechanical Desktop. 1996 se hace público el formato SAT

Lanzamiento AutoCAD 2002Lanzamiento de Mechanical Desktop 6

Solid Edge V10SolidWorks 2000

Lanzamiento AutoCAD 2002Lanzamiento de Mechanical Desktop 6

Solid Edge V10SolidWorks 2000

El mercado del CAE

El mercado del CAD

• Por su tamaño y costo se pueden clasificar en:

Gama Media< US $ 10000

Gama Media< US $ 10000

Gama Baja<US $ 2500

Alta> 15000

El Proceso CAE

Modelo Geometrico

Modelo FEA

ResultadosFEA

CAD en el proceso de Diseño

Diseño Conceptual Modelo CAD 3D Protoripo Virtual

Prototipo Fisico

Evaluacion

Fabricación

Tipos de Modelos

•Armazón de alambre (wireframe)

•Superficies

•Sólidos

Armazon de alambre

• Curvas planas o alabeadas• No define áreas ni

volumenes• Se pierde sensación de

profundidad• Modelo “ligero”• Aplicaciones como

“esqueleto” para otro tipo de modelos

• Análisis de estructuras (FEM)

Superficies 3D

• No define volúmenes• Se adapta a formas más complejas• Construcción laboriosa• Aplicaciones en CAM y generación

de modelos para animación• Generación de archivos STL para

RP

Superficies 3D

• Tipos de superficies:

Mallas PoligonalesSuperficies paramétricasSuperficies generadas por curvaSuperficies NURBS

Superficies 3D

Bordes de superficie

Frontera de corte

Curva de corte

Modelos Sólidos

• Encierra un volumen definido por varias caras

• Puede contener información sobre masa, inercias, centroides

• Apropiados para componentes mecánicos y ensambles

• Modelo base para análisis FEA de componentes

Modelos Sólidos

• Tipos de sólidos

• Geometría Constructiva de Sólidos (SCG)

• Representación por fronteras (B-rep)

Modelos Sólidos

• Geometria Constructiva de Sólidos

• Primitivas• Operaciones Booleanas• Árbol de operaciones

Unión

Substracción

Modelos Sólidos

• Representación por Fronteras

• Caras (Face)• Ciclos (Loops)• Bordes (Edge)• Vértices (Vertex)

Cara

Borde

Modelos Sólidos

• Tipos de Modelado

• Modelado explícito• Modelado paramétrico• Modelado basado en rasgos

(Feature Based)

Modelos Sólidos

• Modelos Solidos Actuales– Pieza: Conjunto de

restricciones geométricas y rasgos parametrizados

– Las piezas se reunen en ensambles y sub-ensambles. Restricciones de ensamble

– Obtención de planos de parte y ensamble a partir de vistas

– Capacidad de exportar a otras aplicaciones

Intercambio de Archivos

• Trasladar modelos entre diferentes aplicaciones. Equipo de Diseño

• Formatos privados de CAD• Diferencias en funcionalidad (2D o

3D)• Tipo de geometría • Precisión numérica• Tipos de datos no gráficos

Alternativas para el intercambio

• Transferencia directa• Utilizacion de un formato neutro• Utilizacion de un Kernell

Traductores directos

• La manera más eficiente de transferir datos

• Costo alto, debido al trabajo requerido para desarrollarlo

• Número de traductores requeridos

)(1

n

i

inresConvertido

Formatos Neutros

        IGES         VDA-FS         SET         STEP

• Otros formatos no estándares

• DXF• DWG

•Tiempo de desarrollo

•Menos eficiente que la traducción directa

•No cubre todas las características de un programa en particular

AA Formato neutro

Formato neutro BB

Utilización de Kernells

• Un kernell es un conjunto de funciones para realizar operaciones con sólidos

• Los más conocidos son ACIS y Parasolids• Es confiable cuando ambos programas

trabajan con el mismo kernell. Por ej: AutoCAD y VisualNastran

• Sólo se almacenan entidades sólidas• Los grandes paquetes CAD/CAM como CATIA,

Pro/E, I-DEAS no estan basados en estos kernells

Ejemplos de compatibilidad

• AutoCAD Malla MasterCAM

Ejemplos de compatibilidad

• AutoCAD Malla MasterCAM

Ejemplos de compatibilidad

• AutoCAD Malla MasterCAM

Ejemplos de compatibilidad

• AutoCAD Malla MasterCAM

Ejemplos de compatibilidad

• AutoCAD Malla MasterCAM