Historia e evolución del CAD/CAM

El cambio radical en la fabricación industrial

Fíjese en el tamaño de este aparato que fue desarrollado en la universidad de Cambridge por Maurice Wilkes y su equipo en el año 1949.

Ordenador EDSAC fabricado en 1949

¿En qué consiste el CAD/CAM?

La denominación "software CAD" proviene del inglés "computer-aided design" (dibujo asistido por ordenador) y el software CAM del inglés "computer-aided manufacturing" (mecanización asistida por ordenador) ayudan ingenieros y diseñadores en una amplia variedad de industrias. Con estos programas se diseñan y confeccionan productos tan dispares como edificios, puentes, carreteras, aviones, barcos, coches, cámaras digitales, teléfonos móviles, ropa u obras de arte.

 

El avance del CAD/CAM: Revolucionando la industria manufacturera

El Dr. Patrick Hanratty concebía en 1957 el primer software CAM llamado "PRONTO" por eso el Dr. Hanratty ha sido muchas veces llamado el padre del CAD/CAM.

A principios de los 60:

Iván sutherland inventa en el laboratorio Lincoln (MIT) el primer sistema grafico CAD llamado "Sketchpad". Por el alto precio de estos ordenadores solo algunas compañías de aviación o automóviles desarrollaron en los 60 estos tipos de software.

Durante los años 70:

Este tipo de software comenzó su migración de la pura investigación hacia su uso comercial. Aunque todavía el software fuera desarrollado por grupos internos de grandes fabricantes de automoción y aeroespaciales como General Motors, Mercedes-Benz, Renault, Nissan, Toyota, Lockheed, McDonnell-douglas, Dassault. Dassault empresa Francesa de aviación desarrolla el primer programa CAD/CAM llamado DRAPO iniciales de definición y realización de aviones por ordenador.

En los años 80:

El empleo del CAD/CAM se generaliza en las empresas industriales. Había comenzado como un tema de investigación que fue floreciendo comercialmente con el avance de los ordenadores, pero se convirtió en una dura competencia entre diferentes firmas comerciales.

A partir de los 90:

La industria del CAD/CAM genera un volumen de mercado de miles de millones de euros con empresas como la francesa "Dassault systèmes" con su famoso software "CATIA" o las estadounidenses "parametric technology" y "autodesk" entre otras muchas más.

 

Actualmente:

Las mejores empresas están desarrollando este tipo de sofware CAD con IA (inteligencia artificial) consiguiendo realizar diseños generativos, optimización de los diseños, simulación de rendimiento, y control de calidad. Con esto mejoramos la eficiencia, la creatividad, la calidad. Por lo tanto se realizan las tareas más deprisa y se reduce el riesgo de fallos. Para el software CAM con IA se consigue utilizar automáticamente las mejores estrategias de mecanización. Por lo tanto también obtenemos las mismas mejoras que con el software CAD.

 

Aplicación del CAD/CAM a la fresadora CNC

Las fresadoras de control numérico por computadora (CNC) se han desarrollado en base a las fresadoras convencionales. En estas fresadoras convencionales las herramientas son desplazadas al menos en 3 ejes (X, Y, Z…) gracias a unas manivelas movidas a mano.

 

La base de los controles numéricos es bastante simple, se reemplaza las manivelas por motores de posicionamiento y algo de electrónica para controlar la posición de la herramienta. Existen bastantes “kits” para transformar una fresadora convencional en una de control numérico.

 

Los primeros controles numéricos no utilizaban interfaz, controlaban la posición de las herramientas gracias a una banda perforada. Pronto se controlaron estas maquinas con un pequeño ordenador, un teclado y una pantalla. Entonces el operador podía teclear la secuencia de movimientos ("G-codes" o programa numérico) que debía realizar la maquina.

 

El siguiente paso fue utilizar un ordenador personal conectado al controlador CNC a través de un cable serie o USB. Por lo tanto en este caso el operador puede hacer funcionar la fresadora CNC mientras prepara el siguiente programa numérico. El programa se puede escribir en un archivo “Bloc de notas” y son simplemente una serie de coordenadas a seguir por la maquina. Estos programas numéricos o "G-codes" tiene este aspecto:

 

G01 X43.685 Y4.568 Z1.600 F600

X43.685 Y4.568 Z-8.197

X43.685 Y4.568 Z-8.797

X43.685 Y4.568 Z-8.797

X43.710 Y4.672 Z-8.668

X43.821 Y4.749 Z-8.533

X43.931 Y4.824 Z-8.425

X44.041 Y4.900 Z-8.334

X44.192 Y4.953 Z-8.234

X44.344 Y5.006 Z-8.156

X44.501 Y5.041 Z-8.095

X44.657 Y5.083 Z-8.052

X45.274 Y5.100 Z-8.015...

Una serie de puntos que uno tras otro forman la trayectoria que la fresadora va seguir para realizar la pieza.

 

Resumen del proceso de fabricación

La fabricación para una pieza se hace normalmente con tres diferentes software:

• Primero se hace el diseño de la pieza con un software CAD.

• Después se calculan las trayectorias para poder realizar la pieza anteriormente diseñada y se añade las velocidades de avance, velocidades de giros y diferentes herramientas de corte con el software CAM.

• Por ultimo el software de Control recibe las instrucciones del CAM y hace que la fresadora se mueva según esas trayectorias.

 

El software de control viene con la maquina, aunque el CAD Y el CAM no suelen venir, se compran por separado. Los archivos geométricos más comunes son los STL, IGES, 3DM para archivos en 3D, DXF para archivo en 2D y 3D y HPGL para archivos en 2D. Estos son archivos estándar que pueden ser utilizados por la mayoría de los mejores software CAD.

 

Para llegar desde el archivo geométrico al software de control la comunicación se hace con programas de control numérico. Existen varios formatos de control numérico pero el más utilizado es "G-codes".

Se supone que es un formato estándar pero muchos fabricantes de maquinas lo transforman en algunos detalles. Por eso el software CAM debe de tener un post-procesador para adaptar los "G-codes" al controlador que utilicemos.

 

Ejemplo de aplicación en la madera

Los buenos software CAM tienen un post-procesador con una biblioteca de maquinas y si nuestra maquina no aparece el post-procesador puede ser configurado para el controlador de nuestra fresadora CNC.

  Existe un curso a su disposición para aprender a manejar programas CAD.

  Ejemplo de talla en madera que hago con CAD/CAM/CNC:

 Puede pedir presupuesto para un escudo heráldico.

  Se hacen todo tipo de tallas en madera, como carteles, escudos de futbol, letras... Puede encargar su talla de madera aquí.