Qué es el CAD: sus ventajas y usos en el prototipado rápido

CAD es un término que significa diseño asistido por ordenador (Computer-Aided Design). Es el proceso de usar software informático para crear modelos tridimensionales de productos propuestos. Este tipo de software es utilizado por muchas industrias para crear borradores y modelos. Se puede usar para diseñar tanto dibujos bidimensionales como modelos tridimensionales con medidas precisas.

Si está leyendo este artículo, probablemente esté buscando conocer los beneficios del CAD sobre el dibujo manual a mano y/o su importancia en el prototipado rápido y la fabricación asistida por ordenador. Es importante darse cuenta del papel crucial del CAD en el diseño y de cómo simplifica el flujo de trabajo de desarrollo de productos, especialmente en esta era, en la que el trabajo remoto se está convirtiendo en la nueva normalidad.

¿Qué es el diseño asistido por ordenador (CAD)?

El origen del software de diseño asistido por ordenador se remonta a 1963, cuando Ivan Sutherland desarrolló Sketchpad y el Dr. Patrick J. Hanratty introdujo el dibujo y mecanizado automatizados (ADAM) en 1971.

Desde entonces, el software de ingeniería y diseño asistido por ordenador ha recorrido un largo camino y se ha vuelto más avanzado a medida que el sistema informático mejora al introducir un conjunto automatizado de funciones y herramientas de diseño que hacen que el flujo de trabajo de diseño sea fácil y agradable. Antes del desarrollo del CAD, los diseñadores usaban lápices, reglas, compases, tableros de dibujo, escuadras, etc. para crear dibujos 2D.

CAD es una abreviatura que significa diseño asistido por ordenador, que es el uso de software informático para el modelado 2D y 3D de productos y estructuras en ingeniería, arquitectura y diseño de productos industriales. Es más que un reemplazo del boceto con papel y lápiz, ya que ha traído un nivel completamente nuevo de posibilidades para ingenieros, diseñadores, técnicos y arquitectos.

¿Qué ventajas tiene el CAD sobre el dibujo manual?

El CAD ofrece una serie de ventajas sobre los dibujos manuales que lo convierten en una herramienta esencial en el mercado del diseño actual. Estas ventajas ayudan al ingeniero o diseñador de productos contemporáneo de varias maneras.

1. Productividad

Los programas CAD evolucionan continuamente añadiendo diversas herramientas y funciones que impulsan la productividad del proceso de diseño. Estas herramientas ayudan a reducir el tiempo de desarrollo del producto, lo que a su vez reduce los costes de producción y reduce el error al dejar menos espacio para equivocaciones, lo que también mejora la calidad del producto.

Con el dibujo manual a mano, si se requerían cambios, los bocetos debían desecharse y empezar completamente desde cero. Los dibujos digitales se pueden editar con mucha más facilidad usando un programa de diseño CAD y se puede hacer un número infinito de variaciones modificadas sin tener que redibujarlas desde el principio. Diferentes partes de un solo modelo pueden ser dibujadas por separado por diferentes diseñadores y ensamblarse en CAD.

Y, casi todos los sistemas CAD tienen un conjunto de componentes estándar (por ejemplo, fijaciones como pernos, tornillos, tuercas, etc.) entre los que los diseñadores pueden elegir su tamaño adecuado y ensamblarlo. Se pueden generar dibujos 2D, vistas de sección, dibujos detallados y vistas auxiliares a partir de modelos 3D en la convención estándar preferida.

2. Precisión

El dibujo manual no es competente frente al dibujo CAD en la creación de dibujos técnicos precisos. Los programas CAD tienen funciones y herramientas que se desarrollan según las convenciones y normas de diseño y dibujo, lo que ayuda a los diseñadores a reducir los porcentajes de error. Y, las características complejas de diseño que serían extremadamente difíciles con un dibujo manual se pueden hacer mucho más fácilmente en CAD.

3. Legibilidad

Los dibujos manuales pueden volverse poco claros a veces, lo que no será el caso en los dibujos CAD. Incluso si el modelo es muy complejo, con muchas piezas y características, los programas CAD tienen herramientas para ocultar y mostrar con el fin de eliminar temporalmente las piezas sin importancia y centrarse en el detalle específico del resto, lo cual no es totalmente posible con el dibujo a papel y lápiz.

Además, la disponibilidad de vistas isométricas 3D y de sección en los diseños CAD mejora la visibilidad y la comprensión, ya que permiten girar y seccionar respectivamente, lo cual es de nuevo un trabajo que consume mucho tiempo en el diseño manual.

4. Presentación

Es fácil influir en su cliente y compañeros de trabajo presentando su diseño con modelos virtuales sin tener que fabricar un prototipo, ya que puede simular movimientos, mostrar piezas internas mediante seccionamiento y mostrarlo desde diferentes lados. Incluso puede comunicar la función y la estética de su diseño a un profano sin formación en ingeniería fácilmente con un modelo 3D renderizado en el que las diferentes partes tienen diferentes colores.

5. Operaciones posteriores

 Además de crear dibujos, el software CAD tiene la capacidad de cálculo y análisis de ingeniería con ecuaciones matemáticas. Por ejemplo, el diseñador de productos puede calcular propiedades geométricas (área, volumen, centro de gravedad, etc.) y propiedades de masa (masa, densidad) del modelo generalmente con un solo clic en los programas CAD.

Además, muchos programas CAD admiten estudios de movimiento y simulación, modelado paramétrico, análisis de elementos finitos estructural, térmico, de fluidos, etc., que ayudan a los diseñadores a analizar y mejorar la resistencia, funcionalidad y otras propiedades de su modelo antes de la fabricación.

Compartir y colaborar

Otra gran ventaja del dibujo CAD sobre el dibujo manual es que un diseñador puede hacer un modelo y enviarlo a otro incluso si están en lados opuestos del mundo. El receptor puede ver el historial del modelo, ver exactamente cómo está diseñado y editarlo.  Esto es demasiado difícil con el dibujo manual.

La mayoría de los sistemas CAD facilitan continuamente la colaboración para el trabajo remoto al adoptar herramientas de intercambio en la nube y gestión automatizada de datos que permiten a los ingenieros editar el mismo diseño simultáneamente en tiempo real desde cualquier lugar y en cualquier dispositivo.

6. Documentación

Después del modelado, las dimensiones lineales y angulares y las medidas de piezas, ensamblajes y subensamblajes, y las listas de materiales se registran y guardan digitalmente para referencia y uso futuros. En el caso del dibujo manual tradicional, el papel de bocetos debe archivarse, lo cual es propenso a daños y deterioro.

Aplicaciones industriales del CAD

Hoy en día, los paquetes de software CAD comerciales son una herramienta de diseño imprescindible en fábricas, oficinas de diseño y ámbitos académicos, ya que ahorra tiempo y garantiza una buena colaboración e integración perfecta con otros sistemas de producción asistidos por ordenador como el CAM.

Muchas industrias, incluidas fábricas, arquitectura, oficinas de diseño de productos, etc., utilizan el CAD porque optimiza el flujo de trabajo de diseño y la entrega del producto final. El CAD mejora la colaboración dentro de la empresa y entre industrias y los trabajos de ingeniería concurrente.

CAD y CAM (fabricación asistida por ordenador)

Además de crear modelos tal como se imaginan, el CAD se utiliza junto con la fabricación digitalizada en un proceso llamado CAD/CAM. Cuando se combina con CAM, el CAD ayuda en todas las fases de la producción de un producto, incluida la planificación del proceso y la producción, la programación, la gestión de la producción y el control de calidad.

En CAD/CAM, los procesos de diseño y producción se combinan, ya que el archivo de salida electrónico del software CAD se utiliza en los procesos de producción de piezas. Esto permite realizar cambios en cualquier parte del flujo de trabajo y reduce el tiempo para pasar de las materias primas a los productos terminados.

El software CAD permite realizar simulaciones estructurales, térmicas, de vibración, de movimiento en estado estacionario y transitorio para investigar y diagnosticar problemas. Esto ayuda a hacer pequeños cambios iterando los parámetros de diseño y viendo mejoras.

El CAD en el prototipado rápido y la fabricación

En el prototipado rápido, los diseñadores pueden dar vida física a su imaginación e ideas innovadoras a la primera sin tener que hacer múltiples iteraciones. Esto brinda una oportunidad increíble para comunicar sus ideas con colegas, clientes o incluso usuarios finales de forma visual y con experiencia práctica, y obtener retroalimentación y prueba del concepto de diseño.

El prototipado rápido minimiza el tiempo y el desperdicio, y promueve el proceso de diseño creativo, especialmente para empresas que ofrecen productos personalizados y complejos. Casi todos los métodos de prototipado rápido dependen del diseño asistido por ordenador para crear prototipos, y por lo tanto podemos decir que el CAD es el corazón del prototipado rápido. Así que, veamos brevemente cómo el CAD automatiza las técnicas de prototipado rápido tanto de mecanizado como de fabricación aditiva.

1. CAD con mecanizado CNC

El prototipado CNC que comprende fresado multieje de precisión, torneado, EDM, electroerosión por hilo y rectificado es un proceso sustractivo en el que el prototipo se fabrica eliminando una gran cantidad del material. La amplia gama de materiales de ingeniería que son difíciles de conformar con otros métodos de prototipado se puede fabricar con mecanizado CNC. La mayoría de las máquinas CNC funcionan con códigos G que dictan la dirección de la herramienta de corte, la velocidad de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte. Y los códigos G se pueden obtener del formato DXF de los archivos CAD.

2. CAD con impresión 3D

El software CAD proporciona a los usuarios las herramientas que necesitan para crear un modelo 3D desde cero. Este modelo puede luego procesarse, seccionarse y enviarse a una impresora 3D para su impresión. Crear un modelo 3D es el primer paso para hacer una réplica física del mundo real de un objeto o concepto.

Con el software CAD, puede exportar su modelo a un formato de archivo compatible con el software de seccionamiento (slicing). Este software de seccionamiento traduce el modelo en instrucciones de código G que pueden ser interpretadas por una impresora 3D. Una vez que la impresora tiene estas instrucciones, puede crear una réplica física del modelo digital original.

3. CAD con colada al vacío

La colada al vacío utiliza moldes de silicona para fabricar componentes de plástico y caucho de alta calidad al vacío. El patrón maestro utilizado para la fabricación del molde se hace con un modelo CAD 3D y se fabrica con una técnica de prototipado.

Conclusión

También hay una serie de ventajas al usar CAD en el prototipado rápido. El software CAD evoluciona constantemente y se vuelve más fácil de usar, lo que facilita a quienes tienen poca experiencia crear modelos complejos. Además, los prototipos creados con CAD se pueden modificar y probar fácilmente, lo que permite un proceso de diseño más eficiente.

¿Ya tiene un archivo CAD y le preocupa cómo dar vida a sus ideas? Sendot Technology siempre está aquí para ayudarle.

Somos un fabricante líder de prototipado rápido con una trayectoria destacada en la producción de prototipos y piezas mecanizadas de alta calidad. Con nuestros años de experiencia y enfoques de mecanizado, podemos gestionar una variedad de procesos, incluido el servicio de mecanizado CNC, la impresión 3D, el moldeo por inyección, etc. Así que, suba su archivo CAD hoy, y tomaremos sus planos CAD y les daremos vida de la mejor manera posible.

Preguntas frecuentes

¿Qué software se utiliza para CAD?

El software CAD popular es AutoCAD, CATIA, Fusion 360, Inventor, SolidWorks, Onshape y Solid Edge.

¿Cuáles son las ventajas del dibujo CAD 3D sobre el 2D？

 El modelo 3D tiene mejor visualización para una persona sin conocimientos de dibujo de ingeniería. Produce más satisfacción que el 2D cuando el diseñador lo observa. Por supuesto, podemos generar vistas 2D a partir de modelos 3D.

¿Cuál es la limitación del CAD?

A veces un diseñador puede tener una imaginación fantasiosa en mente que puede modelarse en CAD pero es costosa de realizar físicamente. Un usuario de CAD necesita formación para usar cada programa CAD comercial.