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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE LA REGION SIERRA INGENIERIA EN ELECTROMECANICA Nombre del trabajo: Programas CAD-CAE actuales Autor: Miguel de Jesús Alipi Pérez Tutor: Ingeniero Luis Armando Díaz Tabasco, Mexico. 02 de septiembre del 2020

Introducción. Hoy en día la industria nacional necesita adaptarse a las nuevas tecnologías emergentes que le permita simplificar, optimizar y elevar la calidad de los procesos de diseño y manufactura. Esto significa que es propicio el ambiente para la utilización de sistemas de diseño y manufactura asistidos por computadora CAD/CAM. Para tal efecto, se hace necesario implementar centros de formación profesional que se encuentren a la par del avance tecnológico para transmitir el suficiente conocimiento sobre sistemas de esta naturaleza.

Preguntas. ¿Qué función desempeña un programa CAE? R: Este sistema engloba el conjunto de herramientas informáticas que permiten analizar y simular el comportamiento del producto diseñado. Es la tecnología que analiza un diseño y simula su operación para determinar su apego a las condiciones de diseño y sus capacidades. ¿En qué etapa de desarrollo de un producto se utilizan los programas CAD? R: Al principio del diseño del producto ya que existe la necesidad de cuantificar y permitir evaluar los resultados de las variables que involucra el diseño estructural. ¿Cómo tienen comunicación los programas CAM con el CPU? R: El CAM el uso de aplicaciones de ordenador para definir un plan de fabricación para el diseño de herramientas y la preparación de modelos. Describe cual es el proceso que se realiza para fabricar un producto nuevo. Explica desde cómo se origina la idea hasta su propuesta en el mercado. R: Primero se necesita tener la idea del producto que se quiere producir, el material de que será hecho, la función que desempeñará y los posibles esfuerzos y condiciones a los que estará expuesto, luego se pasa a la etapa de diseño y análisis para luego entrar a la etapa de acopio, aquí es cuando se recogen las materias primas y se las agrupa para su transformación. Luego llegamos a la etapa de producción donde en esta etapa la materia prima es sometida a diversos procesos físicos, químicos e industriales para obtener finalmente un producto único, distinto. Por ultimo esta la etapa de procesamiento donde Una vez obtenido el producto, se lo adecúa a las necesidades del cliente, preparándolo para su ingreso al circuito comercial.

Explica la importancia que tiene el uso del software 3D para el diseño de productos. R: Es importante ya que se utiliza para diversos procesos de diseño como previsualizar el producto final, analizar, optimizar y producir el producto. Al diseñar una pieza ¿Cómo se termina el tipo de material a utilizar?

R: Se busca un material que sustente la morfología del objeto y con ella su desempeño funcional con el cual sólo se hace énfasis en la forma y la función del producto.

¿Qué relación tiene el diseño con los materiales y las propiedades mecánicas?

R: Elegir el material adecuado es una tarea compleja y difícil con propiedades físicas, estéticas, mecánicas y apropiadas para tener en cuenta. También deben tenerse en cuenta los problemas ambientales, morales y éticos relacionados con la elección de materiales para su uso en cualquier producto, servicio o sistema. ¿Qué las necesidades que tiene la industria referente a implementar en sus procesos a programas CAD, ¿CAE, CAM? Argumenta tu respuesta. A esta pregunta la verdad no le entendí así que me contengo de responderla ya que no se si mi respuesta será la apropiada.

Cuadro comparativo. Programas CAD 1. TinkerCAD Funciones: 

es una aplicación de diseño 3D para principiantes



se basa en la creación de bloques, lo que le permite desarrollar modelos a partir de un conjunto de formas básicas.

Características: Incluye una biblioteca de millones de archivos que los usuarios pueden usar para encontrar los formularios que mejor se adapten a ellos y manipularlos a su gusto. Es un software bastante sencillo que tiene limitaciones para algunos diseños. Sin embargo, es ideal para cualquier persona que no tenga experiencia en modelado 3D.

2. FreeCAD Funciones: 

es una herramienta de modelado 3D paramétrica, totalmente gratuita y de código abierto



te permite diseñar objetos reales de todos los tamaños

Características: Podrás ver el historial de tu modelo y cambiar su configuración para obtener cosas diferentes. Este software no está diseñado para uso profesional, pero es una buena herramienta de capacitación. Las opciones sugeridas son bastante básicas y serán un buen punto de partida para cualquier principiante.

3. BlocksCAD Funciones: 

Este software 3D está especialmente creado para la educación



su desarrollo está hecho para que cualquier persona pueda posteriormente manejar OpenSCAD, un software CAD más profesional

Características: Los comandos para el desarrollo de los objetos y sus transformaciones están representados con bloques de colores, algo que nos recuerda a los conocidos juguetes de construcción, LEGO. El código de Blockscad es completamente compatible con el de OpenSCAD por lo que puedes darles el último retoque a tus modelos allí. Los formatos de exportación pueden ser OpenSCAD o STL. Para asegurarse de que cualquiera pueda aprender a utilizar el

software, Blockscad cuenta con un canal en Youtube con diferentes tutoriales sobre el modelado 3D.

4. CREO Funciones: 

Integra muchas funcionalidades como análisis térmico, estructura, movimiento, generación de superficies paramétricas y estilo libre o modelado directo.

Características: Es una herramienta completa, ideal para la fabricación aditiva, que te permitirá realizar todos tus cálculos de diseño mientras modelas tu idea final. 

5. Fusión 360 Funciones: 

 es un programa CAD completamente online.



Utiliza el poder de la nube para reunir a los equipos de diseño y colaborar en proyectos complejos.

Características:

El software puede guardar toda la historia de un modelo, incluidas todas sus iteraciones. También tiene diferentes opciones de diseño, que incluyen modelado de formas libres, sólidos y estructuras de celosía. Funciona en una suscripción mensual pagada. Los desarrolladores actualizan regularmente sus características, ofreciendo muchas novedades.

6. SolidWorks Funciones: 

Utiliza diseño paramétrico, generando tres tipos de archivos: pieza, ensamblaje y dibujo.



Solidworks incluye una amplia gama de características, como herramientas de validación de diseño o ingeniería inversa.

Características:

Usado a menudo para piezas industriales, es práctico y muy detallado. A diferencia de muchos otros programas CAD que imitan curvas con estructuras planas ligeramente inclinadas, Solidworks utiliza un sistema NURBS, que ofrece curvaturas muy detalladas.

7. AutoCAD Funciones: 

Aunque AutoCAD es muy popular y se utiliza ampliamente, no es el más fácil de usar para el modelado 3D.



La curva de aprendizaje para dominar macros y scripts es bastante difícil.

Características:

El software está dirigido a profesionales con experiencia en la programación de modelos algorítmicos. Los modelos 3D se pueden convertir fácilmente en archivos STL para la impresión 3D. Desde 2010, AutoCAD también está disponible en una aplicación móvil y web llamada AutoCAD 360.

8. CATIA Funciones: 

permite a los usuarios optimizar sus tareas y organizarse de manera más eficiente.

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CATIA se utiliza principalmente en el campo de la ingeniería mecánica y eléctrica, el diseño y la ingeniería de sistemas.

Características:

Se ha desarrollado históricamente para las necesidades propias de Dassault Aviation. Por lo tanto, nos enfrentamos a un software especialmente conocido para el sector aeroespacial. Pero también en el diseño de productos, ya sea para ingenieros, arquitectos de sistemas, diseñadores, etc. Desarrollado por la plataforma 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, el software ofrece capacidades de simulación y modelado 3D.

9. OpenSCAD Funciones: 

es un software CAD gratuito de código abierto diseñado para crear modelos sólidos en 3D.



Como está completamente basado en el lenguaje de descripción, el programa no es sencillo para todos los usuarios.

Caracteristicas:

Es adecuado para usuarios experimentados que buscan una plataforma para un proyecto elaborado. Además, debido a su geometría de construcción sólida y la extrusión de contorno 2D, este software es intuitivo para los programadores. Es adecuado para formas simples ya definidas paramétricamente. 

10. Rhino3D Funciones: 

Es un software comercial de gráficos por ordenador en 3D y CAD.

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El programa utiliza un modelo matemático preciso llamado NURB para manipular puntos, curvas, mallas, superficies, sólidos, etc.

Características: La fuerza de Rhino3D reside en su amplia gama de características de diseño. Ofrece una gran versatilidad en la creación de modelos 3D complejos. Sin embargo, muchos usuarios

han indicado que el software requiere un largo aprendizaje y que se necesita mucha práctica para dominarlo. El software está disponible para descargar en varios paquetes dentro de su sitio web.

Programas CAE 1. Abaqus Simulia Funciones:



Abaqus Simulia proporciona un portafolio de soluciones de análisis y simulación 3D

Características: Abaqus es un programa CAE de cálculo por elementos finitos de propósito general parte de la plataforma SIMULIA de Dassault Systemes para análisis de elemento finito unificado,

soluciones multi-físicas y soluciones para la administración del ciclo de vida de la información de simulación, procesos, y propiedad intelectual.

2. ADINA Funciones:



Se especializa en software de análisis por elementos finitos para sistemas lineales y no lineales.

Características: Adina es una compañía fundada en 1986 y cuyo nombre viene de Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Análisis,  se especializa en software de análisis por elementos

finitos para sistemas lineales y no lineales. La idea de la compañía es tener soluciones para estructuras, fluidos, flujos, transferencia de calor y multifisica en un solo sistema. Adina corre en Windows, Unix y Linux.

3. ALGOR Funciones:



ALGOR es una solucion para aplicaciones de ingenieria orientada a analisis computacional multifisica en diferentes ramas como automotriz , aeroespacial, manufactura, consumo.

Características:

Professional Multiphysics, como aplicación central incluye capacidades de analisis CAE para esfuerzos estaticos y simulacion de eventos mecanicos, con modelos lineares y no lineares, analisis dinamicos, transferencia de calor, fluidos y analisis electrostatico.

4. Altair HyperWorks Funciones: 

Análisis y simulación CAE para ingeniería

Características:

Hyperworks es un programa de análisis y simulación CAE para ingenieria desarrollado por Altair Engineering, la aplicacion permite a las empresas diseñar y crear productos en 3D de manera eficiente y a bajo costo.

5. ANSA Funciones: 

Software para pre-proceso CAE que prepara el modelo CAD con la intención de dejarlo listo para el solver del análisis, tiene una interface con todo lo necesario para operar de forma simple, el programa usa herramientas para importar información estructurada desde CATIAV4, V5, PTC y JT e interfaces para PDM.

Características: ANSA tiene un comparador que evalúa dos geometrías diferentes y determina donde hay diferencias, los modelos pueden ser preparados desde ensambles, incluye un algoritmo de malleado con opciones de shell y volúmenes, elementos de frontera y malleo por hexaedros. ANSA es una herramienta de pre proceso para luego usar en NASTRAN, LS-DYNA, PAMCRASH,

RADIOSS,

Abaqus/Standard,Explicit,

PERMAS

y

ANSYS

Structural,

permitiendo modificación directa con estas aplicaciones. También se mantiene una serie de funciones orientadas CFD para STAR-CD, CCM +, Fluido, etc. OpenFOAM.

6. ANSYS Funciones: 

Ansys es un ecosistema de programas CAE para diseño, analisis y simulación de partes por elementos finitos FEA

Características:

Es un ecosistema de programas CAE para diseño, analisis y simulación de partes por elementos finitos FEA, incluye las fases de preparación de meshing ó malleo , ejecución y post

proceso,

el

programa

ejecuta analisis de

piezas

sometidas

a

fenómenos

fisicos usadas en ingenieria y diseño mecanico , puede resolver problemas físicos sometidos a esfuerzos termicos,  fluidos, vibracion  y aplicaciones especificas, brevemente se describen sus modulos principales por disciplina.

7. Autodesk Simulation Funciones: 

validar y optimizar los diseños

Características:

Autodesk Simulation es una suite o grupo de programas para validar y optimizar sus diseños,  la suite somete el diseño a  esfuerzos virtuales para predecir su comportamiento en el mundo real. Autodesk presenta un componente de software para cada fenómeno físico.

8. CAD MOULD Funciones: 

simulación de inyección de plásticos por elementos finitos

Características:

Cadmould 3D-F es el programa de simulación de inyección de plásticos por elementos finitos más usado en Alemania.

9. COMSOL Funciones: Tiene interfases con diferentes programas CAD, tiene ademas una serie de modulos por aplicacion y solvers especificos que se pueden agregar Características:

Comsol es un software CAE para modelado, análisis y simulacion de fenómenos físicos 3D en ingeniería, como problemas con fluidos, estructurales , termicos , electromecanicos entre otros, que permite definir la geometria 3D especificando el mesh o malleado, cargas y la visualizacion previa del analisis para luego ejecutar el postproceso y ver reportes finales.

10. Flow3D Funciones: FLOW 3D programa de computo creado por FlowScience para simulación computacional de fluidos CFD, esta especializado en el cálculo de fluidos en superficie de forma libre. Características:

La aplicación incluye todos los modulos necesarios CFD. Incluye herramientas de malleo de geometria(meshing) manejo de superficies y solidos, opciones de propiedades para diferentes tipos de fluidos, como los cartesianos, viscosos, fluidos de 2 fases, saturados e insaturados, etc. Entre otras caractereiticas esta la definicion de opciones de fluidos y condiciones de frontera, modelado numerico, modelado termico y físico, asi como analisis de fundicion (casting) , modelos de turbulencia y medios porosos.

Conclusión: En el diseño y análisis de componentes es viable una solución analítica o experimental computarizada a un bajo costo y con alto nivel de confiabilidad. Es así que las técnicas de expresión gráfica se han convertido en el mejor lenguaje para la descripción de objetos.