CAD vs CAE vs CAM: ¿CUÁLES SON LAS DIFERENCIAS?

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¿Qué es CAD? ¿Qué es CAE? ¿Qué es CAM? ¿Qué son estos programas y cómo se distinguen entre ellos? Lo primero que debe saber sobre estos tres sistemas es que comparten dos letras iguales en sus abreviaturas. “CA” significa Computer-Aided, que en español se traduce como Asistido por Computadora, lo cual implica que los tres sistemas requieren de computadoras para llevar a cabo sus procesos. Para CAD, la letra distinta significa Design, en español, Diseño; para CAE, Engineering, que es Ingeniería, y, para CAM, Manufacturing, que en español se traduce como Fabricación.

Estos son, por lo tanto, programas para ingeniería y fabricación. Cada uno obedece a un objetivo particular. Este artículo estudiará los tres sistemas, para comprender cómo son empleados y cuáles son sus propósitos generales.

Un vistazo al Diseño Asistido por Computadora (CAD)

Un programa CAD sencillo implica un desarrollo tecnológico computacional para llevar a cabo tanto el diseño de un producto como la documentación de esta fase, que se encuentra dentro del proceso de ingeniería. El CAD puede facilitar la fabricación a fuerza de transferir los planos detallados de los materiales, procesos, tolerancias y dimensiones del producto. Puede ser utilizado para generar esquemas 2D o 3D, los cuales pueden rotarse para ser vistos desde cualquier ángulo, incluso desde adentro hacia afuera.
El Diseño Asistido por Computadora es el uso de sistemas computacionales para asistir la creación, modificación y optimización de un diseño. Usualmente, se le considera un programa de ingeniería.

Los programas CAD pueden alcanzar lo siguiente:

  1. Incrementar la productividad del ingeniero
  2. Mejorar la calidad del diseño
  3. Mejorar la comunicación a través de la documentación
  4. Crear una base de datos para la manufactura

Es común que CAD exporte sus materiales en forma de archivos electrónicos para impresión, mecanizado y otras operaciones de manufactura.
Los programas CAD para proyectos mecánicos emplean gráficas para objetos basadas en vectores, o pueden producir imágenes de mapa de bits, de manera que muestren la apariencia general de los objetos de diseño.
Sin embargo, los programas de ingeniería requieren más que formas. Como ocurre cuando se dibuja un boceto a mano o un esquema técnico y de ingeniería, los archivos de salida deben transmitir información, como materiales, procesos, dimensiones y tolerancias, de acuerdo con las especificidades convenidas.
CAD es arte industrial importante que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la industria automotriz, la de construcción naval y la aeroespacial. CAD también es empleado en la producción de animación por computadora para efectos especiales en películas, publicidad y manuales técnicos, llamado Creación de Contenido Digital (DCC, por sus siglas en inglés). CAD ha sido una fuerza mayor para la investigación en geometría computacional, gráficos y geometría discreta.

Usos del programa CAD
El Diseño Asistido por Computadora es una de las muchas herramientas empleadas por ingenieros y diseñadores, además de que es empleada de muchas maneras dependiendo de la profesión del usuarios y el tipo de programa en cuestión. CAD es una pieza clave de las actividades de Desarrollo del Producto Digital (DPD), que a su vez forma parte de los procesos de Gestión del Ciclo de Vida del Producto. Así, los programas CAD son empleados con otras herramientas, ya sea integradas como módulos al sistema o como productos independientes, a saber:

  1. Ingeniería Asistida por Computadora (CAE, por sus siglas en inglés)
  2. Fabricación Asistida por Computadora (CAM, por sus sigla en inglés)
  3. Render fotorrealístico
  4. Gestión de documentación y control de revisiones a través de la Administración de Datos del Producto (PDM, por sus siglas en inglés)

CAD ha probado que es efectivo también para ingenieros, gracias a cuatro propiedades, que son:

  1. Historia
  2. Características
  3. Definición de parámetros
  4. Restricciones de alto nivel

El historial de la construcción puede emplearse para ver las características del modelo y trabajar solamente en un punto, en lugar de revisar todo el prototipo. Los parámetros y las restricciones pueden emplearse para determinar el tamaño, forma y otras propiedades de los diferentes elementos que lo conforman.

¿Quién emplea Diseño Asistido por Computadora?
A continuación encontrará una pequeña lista de algunas personas que muy probablemente usan CAD en su trabajo:
  • Arquitectos
  • Ingenieros civiles
  • Ingenieros eléctricos
  • Gestores de edificios
  • Diseñadores de interiores
  • Ingenieros mecánicos
  • Ingenieros estructurales
  • Agrimensores
  • Ingenieros industriales
  • Ingenieros acústicos
  • Ingenieros de protección contra incendios
  • Diseñadores de espacios para servicios de alimentación

La lista sigue. El diseño asistido por computadora es empleado en muchas industrias desde la aeroespacial, automotriz, textil y electrónica, entre otras muchas. El CAD permite que las compañía exploren sus ideas modeladas antes de llevar a cabo un prototipo físico. Sobre todo, estos programas son usados por ingenieros.

Un resumen de la Ingeniería Asistida por Computadora
Es el uso amplio de programas computacionales para ayudar en la tareas de análisis de ingeniería. Los programas de ingeniería incluyen análisis de elementos finitos (FEA, por sus siglas en inglés), mecánica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés), sistema multicuerpo (MDB, por sus siglas en inglés) y optimización.
Los programas de ingeniería que se han desarrollado para dar apoyo a estas actividades son considerados herramientas CAE. Son utilizados, por ejemplo, para analizar la solidez y el rendimiento de los componentes y ensambles. El término abarca simulación, validación y optimización de productos y de herramientas de fabricación. En el futuro, los sistemas CAE serán los mayores proveedores de información para el soporte de los equipos de diseño en la toma de decisiones.

Con respecto a las redes de información, los sistemas CAE son considerados nodos individuales en el total de la red, y cada nodo puede interactuar con otro. Estos juegan un papel en el método de elementos finitos, que utiliza la geometría del modelo existente para construir una red nodal a lo largo de él. Entonces, esto es empleado para determinar cómo se desempeñará, basado en la introducción de parámetros que la pieza experimentará en el mundo real. Los siguientes parámetros son usados frecuentemente en la ingeniería mecánica para simulaciones CAE:

  1. Temperatura
  2. Presión
  3. Interacciones de los componentes
  4. Fuerzas aplicadas

La mayoría de los parámetros que se utilizan para la simulación están basados en el ambiente y en las interacciones que el modelo debería experimentar una vez que empiece a operar. Estos son introducidos en el programa CAE como una manera de ver si la pieza examinada podría manejar, teóricamente, las limitaciones del diseño.

Los sistemas CAE pueden asistir a los negocios. Esto ocurre cuando se usan arquitecturas de referencia y sus capacidades para colocar información en el proceso del negocio. La arquitectura de referencia es la base del modelo de información, especialmente del producto y de la manufactura.

Las áreas que CAE cubre son: 

  1. Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles con el empleo de FEA.
  2. Análisis termal y de fluidos gracias al uso de CFD.
  3. Sistema multicuerpo (MBD) y cinemática
  4. Herramientas de análisis para simulación de procesos y para procesos de fabricación
  5. Optimización del proceso de documentación
  6. Optimización del desarrollo del producto
  7. Verificación inteligente de las inconformidades

En general, existen tres fases en cualquier tarea de ingeniería asistida por computadora:

  1. Preproceso: definir el modelo así como los factores ambientales que se le aplicarán.
  2. Análisis que resuelva el problema.
  3. Posprocesamiento de resultados.

Los programas de ingeniería incluyen Abaqus, Ansys, MSC Adams Car, y muchos más. Los sistemas CAD exportan modelos a programas de ingeniería para análisis de prototipos virtuales.

 Fabricación Asistida por Computadora
La fabricación asistida por computadora se define como el uso de un programa computacional para controlar las máquinas herramienta y otra maquinaria involucrada en el proceso de manufactura. Técnicamente, no es considerada un sistema para programas de ingeniería, sino una suerte de maquinista en la fabricación. Sin embargo, a menudo, los ingenieros son expuestos a ella. CAM puede referirse también al uso de la computadora para asistir todas las operaciones de una fábrica, incluyendo la planeación, administración, transportación y almacenaje. Su propósito principal es crear un proceso de producción más rápido con componentes y herramientas más precisos, así como con consistencia del material. CAM es un proceso asistido por computadora posterior a CAD y, algunas veces, ocurre después de CAE, pues un modelo generado en CAD y verificado en CAE puede introducirse en un programa CAM, que controla las máquinas herramienta.

CAM y su empleo en las máquinas de control numérico
El programa de Fabricación Asistida por Computadora es el código detrás de las máquinas que manufacturan los productos. Las máquinas de control numérico (CNC, por sus siglas en inglés). Las máquinas CNC incluyen:

  • Fresadoras
  • Tornos
  • Grabadoras
  • Lijadoras de superficies
  • Soldadoras
  • Electroerosión o manufactura por descarga eléctrica

Todo aquello que se le pediría a un operador con máquinas herramienta convencionales es susceptible de programación con la máquinas CNC. CAM provee instrucciones paso a paso para las máquinas herramienta, de manera que se complete la fabricación del producto. Antes de CAM, un maquinista tenía que capturar las instrucciones en el código antes de implementar el programa. Esta introducción manual podía ser muy laboriosa, dependiendo de la complejidad del producto final. CAM simplificó el proceso gracias a la incorporación de un programa inteligente que desarrollara el código basado en la plataforma de interfaz gráfica de usuario (GUI, por sus siglas en inglés). Esto hizo que la escritura del código de fabricación fuera más sencilla, casi solo hay que hacer clic en el botón del proceso deseado y entonces se generará el código para la máquina CNC.

Cómo es que CAD, CAE y CAM trabajan juntos

Un programa CAD es necesario para emplear tanto CAM como CAE, debido a que ambos sistemas requieren un modelo para llevar a cabo ya sea el análisis o la manufactura.CAE necesita el modelo geométrico para determinar la red nodal integrada que se utiliza en el análisis. Por su parte, para CAM es fundamental la geometría de la pieza para establecer las rutas y los cortes de la máquina herramienta. Ambas requieren CAD, si bien CAD puede ser una herramienta utilizada como un sistema solo para llevar a cabo modelos virtuales de ingeniería. CAD es la columna vertebral tanto de CAM como de CAE, y es necesaria para que funcionen adecuadamente. Cada programa es una herramienta poderosa para ingenieros y maquinistas, pues los tres facilitan el trabajo diario y lo hacen más eficiente. Usarlos correctamente podría proveer grandes beneficios para los individuos y para las compañías que los exploten.

Visto en : http://www.cim-team.com.br/blog-de-ingenieria-electrica-moderna/cad-vs-cae-vs-cam-diferencias

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Egresado de Ingeniería Civil en la Universidad Privada Antenor Orrego , con conocimientos en los software de SAP2000 , Civil 3D , AutoCAD, Revit , Risa 3D.
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