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Diseño asistido por ordenador

Un dibujo CAD 2D Un modelo CAD 3D El diseño asistido por computadora ( CAD ) es el uso de computadoras (o estaciones de trabajo ) para ayudar en la creación, modificación, análi...

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Un dibujo CAD 2D
Un modelo CAD 3D

El diseño asistido por computadora ( CAD ) es el uso de computadoras (oestaciones de trabajo ) para ayudar en la creación, modificación, análisis u optimización de undiseño. [ 1 ] : 3 Este software se utiliza para aumentar la productividad del diseñador, mejorar la calidad del diseño, mejorar las comunicaciones a través de la documentación y crear una base de datos para la fabricación. [ 1 ] : 4 Los diseños realizados mediante software CAD ayudan a proteger productos e invenciones cuando se utilizan ende patentes. La salida CAD suele ser en forma de archivos electrónicos para impresión,mecanizadou otras operaciones de fabricación. También se utilizan los términosdibujo asistido por computadora(CAD) ydiseño y dibujo asistido por computadora(CADD). [ 2 ]

Su uso en el diseño de sistemas electrónicos se conoce como automatización del diseño electrónico ( EDA ). En el diseño mecánico se conoce como automatización del diseño mecánico ( MDA ), que incluye el proceso de creación de un dibujo técnico mediante el uso de software informático . [ 3 ]

El software CAD para diseño mecánico utiliza gráficos vectoriales para representar los objetos del dibujo técnico tradicional, o bien puede generar gráficos rasterizados que muestran el aspecto general de los objetos diseñados. Sin embargo, va más allá de las formas. Al igual que en el dibujo técnico manual , la salida del software CAD debe transmitir información como materiales , procesos , dimensiones y tolerancias , de acuerdo con las convenciones específicas de cada aplicación.

El CAD se puede utilizar para diseñar curvas y figuras en un espacio bidimensional (2D); o curvas, superficies y sólidos en un espacio tridimensional (3D). [ 4 ] [ 5 ] : 71, 106

El CAD es un arte industrial importante ampliamente utilizado en numerosas aplicaciones, incluyendo las industrias automotriz , naval y aeroespacial , el diseño industrial y arquitectónico ( modelado de información de construcción ), prótesis y muchas más. El CAD también se utiliza ampliamente para producir animación por computadora para efectos especiales en películas, publicidad y manuales técnicos, a menudo denominada creación de contenido digital DCC . La omnipresencia y potencia de las computadoras modernas implican que incluso los frascos de perfume y los dispensadores de champú se diseñan utilizando técnicas desconocidas para los ingenieros de la década de 1960. Debido a su enorme importancia económica, el CAD ha sido un importante motor de investigación en geometría computacional , gráficos por computadora (tanto hardware como software) y geometría diferencial discreta . [ 6 ]

El diseño de modelos geométricos para formas de objetos, en particular, se denomina ocasionalmente diseño geométrico asistido por computadora ( CAGD ). [ 7 ]

Descripción general

El diseño asistido por ordenador es una de las muchas herramientas utilizadas por ingenieros y diseñadores, y se emplea de diversas maneras dependiendo de la profesión del usuario y del tipo de software en cuestión.

El CAD es una parte de toda la actividad de desarrollo de productos digitales (DPD) dentro de los procesos de gestión del ciclo de vida del producto (PLM) y, como tal, se utiliza junto con otras herramientas, que son módulos integrados o productos independientes, tales como:

El CAD también se utiliza para la creación precisa de simulaciones fotográficas, a menudo necesarias para la elaboración de informes de impacto ambiental. En estos informes, los diseños asistidos por computadora de los edificios proyectados se superponen a fotografías de entornos existentes para representar el aspecto que tendrá el lugar donde se permite la construcción de las instalaciones propuestas. El posible bloqueo de las vistas y los estudios de sombras también se analizan frecuentemente mediante el uso de CAD. [ 8 ]

Tipos

Un procedimiento sencillo para recrear un modelo sólido a partir de bocetos 2D.

Existen varios tipos diferentes de CAD, [ 9 ] cada uno de los cuales requiere que el operador piense de manera diferente sobre cómo usarlos y diseñe sus componentes virtuales de una manera distinta. Prácticamente todas las herramientas CAD se basan en conceptos de restricciones que se utilizan para definir elementos geométricos o no geométricos de un modelo.

CAD 2D

Existen numerosos fabricantes de sistemas de dibujo 2D de gama baja, incluyendo varios programas gratuitos y de código abierto. Estos ofrecen un método para el proceso de dibujo en el que la escala y la posición en la hoja de dibujo se pueden ajustar fácilmente en el borrador final según sea necesario, a diferencia del dibujo a mano.

CAD 3D

El modelado alámbrico 3D es una extensión del dibujo 2D a un espacio tridimensional . Cada línea debe insertarse manualmente en el dibujo. El producto final no tiene propiedades de masa asociadas y no se le pueden añadir directamente elementos como agujeros. El operador aborda estos elementos de forma similar a los sistemas 2D, aunque muchos sistemas 3D permiten utilizar el modelo alámbrico para crear las vistas finales del plano de ingeniería.

Los sólidos 3D básicos se crean de forma análoga a la manipulación de objetos reales. A las formas geométricas tridimensionales básicas (por ejemplo, prismas, cilindros, esferas o rectángulos) se les añaden o sustraen volúmenes sólidos como si se ensamblaran o cortaran objetos reales. A partir de los modelos, se pueden generar fácilmente vistas proyectadas bidimensionales. Los sólidos 3D básicos no suelen incluir herramientas que permitan mover fácilmente los componentes, establecer sus límites de movimiento o identificar interferencias entre ellos.

Existen varios tipos de modelado sólido 3D.

  • El modelado paramétrico permite al operador utilizar lo que se denomina "intención de diseño". Los objetos y las características se crean modificables. Cualquier modificación futura se puede realizar cambiando la forma en que se creó la pieza original. Si se pretendía que una característica se ubicara desde el centro de la pieza, el operador debe ubicarla desde el centro del modelo. La característica podría ubicarse utilizando cualquier objeto geométrico ya disponible en la pieza, pero esta ubicación aleatoria iría en contra de la intención de diseño. Si el operador diseña la pieza según su función, el modelador paramétrico puede realizar cambios en la pieza manteniendo las relaciones geométricas y funcionales.
  • El modelado directo o explícito permite editar la geometría sin necesidad de un historial de operaciones. Con el modelado directo, una vez que se utiliza un boceto para crear geometría, este se incorpora a la nueva geometría, y el diseñador solo tiene que modificarla posteriormente sin necesidad del boceto original. Al igual que con el modelado paramétrico, el modelado directo permite incluir las relaciones entre las geometrías seleccionadas (por ejemplo, tangencia, concentricidad).
  • El modelado de ensamblajes es un proceso que incorpora los resultados del modelado previo de piezas individuales en un producto final que contiene varias piezas. Los ensamblajes pueden ser jerárquicos, dependiendo del proveedor de software CAD específico, y se pueden lograr modelos altamente complejos (por ejemplo, en ingeniería de la construcción mediante el uso de software de diseño arquitectónico asistido por computadora ) [ 10 ] : 539

CAD de forma libre

Los sistemas CAD de alta gama ofrecen la capacidad de incorporar características más orgánicas, estéticas y ergonómicas en los diseños. El modelado de superficies de forma libre se suele combinar con sólidos para permitir al diseñador crear productos que se adapten a la forma humana y a los requisitos visuales, además de interactuar con la máquina.

Tecnología

Modelo CAD de un ratón de ordenador

Hoy en día, existen sistemas CAD para todas las plataformas principales ( Windows , Linux , UNIX y Mac OS X ); algunos paquetes admiten múltiples plataformas. [ 11 ]

Software

Dibujante trabajando con CAD. (1992)

A partir del IBM Drafting System a mediados de la década de 1960, los sistemas de diseño asistido por computadora comenzaron a ofrecer más capacidades que la simple reproducción del dibujo manual mediante dibujo electrónico, y la relación costo-beneficio para las empresas que se pasaron al CAD se hizo evidente. El software automatizó muchas tareas que hoy se dan por sentadas en los sistemas informáticos, como la generación automatizada de listas de materiales , el diseño automático en circuitos integrados , la verificación de interferencias y muchas otras. Finalmente, el CAD proporcionó al diseñador la capacidad de realizar cálculos de ingeniería. [ 5 ] Durante esta transición, los cálculos aún se realizaban a mano o por personas que podían ejecutar programas informáticos. El CAD fue un cambio revolucionario en la industria de la ingeniería, donde los roles de dibujante, diseñador e ingeniero, que antes estaban separados, comenzaron a fusionarse. El CAD es un ejemplo del efecto generalizado que las computadoras comenzaban a tener en la industria. Los paquetes de software de diseño asistido por computadora actuales abarcan desde sistemas de dibujo basados ​​en vectores 2D hasta modeladores de sólidos y superficies 3D . Los paquetes CAD modernos también permiten rotaciones en tres dimensiones, lo que posibilita visualizar un objeto diseñado desde cualquier ángulo deseado, incluso desde el interior hacia el exterior. [ 5 ] Algunos programas CAD son capaces de realizar modelado matemático dinámico. [ 5 ]

La tecnología CAD se utiliza en el diseño de herramientas y maquinaria, así como en el dibujo y diseño de todo tipo de edificios, desde pequeñas viviendas (casas) hasta las mayores estructuras comerciales e industriales (hospitales y fábricas). [ 12 ]

El CAD se utiliza principalmente para el diseño detallado de modelos 3D o dibujos 2D de componentes físicos, pero también se emplea a lo largo de todo el proceso de ingeniería, desde el diseño conceptual y la disposición de productos, pasando por el análisis de resistencia y dinámica de ensamblajes, hasta la definición de métodos de fabricación de componentes. También puede utilizarse para diseñar objetos como joyas, muebles, electrodomésticos, etc. Además, muchas aplicaciones CAD ofrecen ahora capacidades avanzadas de renderizado y animación para que los ingenieros puedan visualizar mejor sus diseños de productos. El BIM 4D es un tipo de simulación virtual de ingeniería de construcción que incorpora información relacionada con el tiempo o el cronograma para la gestión de proyectos.

El diseño asistido por ordenador (CAD) se ha convertido en una tecnología especialmente importante dentro del ámbito de las tecnologías de diseño asistido por ordenador , con ventajas como la reducción de los costes de desarrollo de productos y un ciclo de diseño mucho más corto . El CAD permite a los diseñadores organizar y desarrollar su trabajo en pantalla, imprimirlo y guardarlo para su posterior edición, ahorrando tiempo en sus dibujos.

Software de gestión de licencias

En la década de 2000, algunos proveedores de software de sistemas CAD distribuían sus programas con un software de gestión de licencias dedicado que controlaba la frecuencia y la cantidad de usuarios que podían utilizar el sistema CAD. [ 5 ] : 166 Podía ejecutarse en una máquina local (cargándose desde un dispositivo de almacenamiento local) o en un servidor de archivos de red local y, por lo general, estaba vinculado a una dirección IP específica en este último caso. [ 5 ] : 166

Lista de paquetes de software

El software CAD permite a ingenieros y arquitectos diseñar, inspeccionar y gestionar proyectos de ingeniería mediante una interfaz gráfica de usuario (GUI) integrada en un ordenador personal . La mayoría de las aplicaciones admiten el modelado de sólidos con representación de contornos (B-Rep) y geometría NURBS , y permiten su publicación en diversos formatos.

Según las estadísticas de mercado, el software comercial de Autodesk , Dassault Systèmes , Siemens PLM Software y PTC domina la industria CAD. [ 13 ] [ 14 ] A continuación se muestra una lista de las principales aplicaciones CAD, agrupadas por estadísticas de uso. [ 15 ]

Software comercial

Software de código abierto

Software gratuito

núcleos CAD

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Narayan, K. Lalit (2008). Diseño y fabricación asistidos por ordenador . Nueva Delhi: Prentice Hall of India. ISBN 978-8120333420.
  2. ↑ Duggal, Vijay (2000). Cadd Primer: A General Guide to Computer Aided Design and Drafting-Cadd, CAD . Mailmax Pub. ISBN 978-0962916595.
  3. ↑ Madsen, David A. (2012). Dibujo y diseño de ingeniería . Clifton Park, Nueva York: Delmar. pág. 10. ISBN  978-1111309572.
  4. ↑ Farin, Gerald; Hoschek, Josef; Kim, Myung-Soo (2002). Manual de diseño geométrico asistido por ordenador [ recurso electrónico ] . Elsevier. ISBN 978-0-444-51104-1.
  5. 1 2 3 4 5 6 Schoonmaker, Stephen J. (2003). The CAD guidebook : a basic manual for understanding and improving computer-aided design . Nueva York: Marcel Dekker. ISBN  0-8247-0871-7OCLC 50868192​​ 
  6. ↑ Pottmann, H.; Brell-Cokcan, S. y Wallner, J. (2007) «Superficies discretas para el diseño arquitectónico». Archivado el 12 de agosto de 2009 en Wayback Machine , págs. 213-234 en Curve and Surface Design , Patrick Chenin, Tom Lyche y Larry L. Schumaker (eds.), Nashboro Press, ISBN 978-0-9728482-7-5.
  7. ↑ Farin, Gerald (2002) Curvas y superficies para CAGD: una guía práctica. Archivado el 22/05/2015 en Wayback Machine , Morgan-Kaufmann, ISBN 1-55860-737-4.
  8. ↑ "Diseño asistido por ordenador (CAD) y fabricación asistida por ordenador (CAM)" . Inc.com . Archivado del original el 26/12/2023 . Consultado el 30/04/2020 .
  9. ↑ "Modelado sólido paramétrico basado en características 3D" . EngineersHandbook.com . Archivado del original el 18 de noviembre de 2012. Consultado el 1 de marzo de 2012 .
  10. ↑ Stroud, Ian; Nagy, Hildegarde (2011). Modelado sólido y sistemas CAD: cómo sobrevivir a un sistema CAD . Londres Nueva York: Springer. ISBN 978-0-85729-259-9.
  11. ↑ "¿Qué es una estación de trabajo CAD? Definición, usos y más" . Computer Tech Reviews . 21 de noviembre de 2019. Archivado del original el 28 de julio de 2020. Consultado el 30 de abril de 2020 .
  12. ↑ Jennifer Herron (2010). "Diseño basado en modelos 3D: Aclarando las definiciones" . MCADCafe. Archivado del original el 22 de mayo de 2013. Consultado el 11 de marzo de 2011 .
  13. ↑ Las 6 grandes empresas de software CAD/CAE/PLM (2011) Archivado el 1 de agosto de 2020 en Wayback Machine , CAEWatch, 12 de septiembre de 2011
  14. ↑ van Kooten, Michel (23-08-2011). "GLOBAL SOFTWARE TOP 100 – EDICIÓN 2011" . Software Top 100. Archivado del original el 25-12-2018 . Recuperado el 29-04-2016 .
  15. ↑ Lista de software CAD mecánico Archivado el 28/07/2020 en Wayback Machine , BeyondMech
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