Diseño asistido por computadora (CAD)#
Introducción#
Término
- Diseño asistido por computadora (CAD)#
CAD es el software más comúnmente utilizado para ayudar en el diseño y dibujo de piezas y ensamblajes en ingeniería. En FTC®, CAD se utiliza para crear modelos 3D de robots, así como para diseñar piezas personalizadas.
El CAD no es necesario en FTC para construir un robot exitoso. Muchos equipos exitosos no hicieron el CAD de su robot en absoluto. Otros sólo diseñaron partes de su robot en CAD. Otros equipos diseñaron completamente su robot en CAD.
Entonces, ¿para qué sirve el CAD? Se recomienda a los nuevos equipos que prueben el CAD, sobre todo si tienen un mentor o un padre con experiencia en este campo. El CAD es beneficioso por múltiples razones.
El CAD resuelve muchos dolores de cabeza evitables, como los problemas de espaciado. Así, ahorrará tiempo cuando descubra problemas en CAD que podrá solucionar antes de construir su robot.
El CAD es una herramienta profesional que se utiliza en muchos campos STEM. Tener conocimientos y habilidades de CAD será beneficioso en tu futura carrera, en caso de que estudies y trabajes en esos campos.
Si desea crear piezas impresas en 3D o maquinadas, necesitará CAD para ello.
El CAD puede reducir el coste de construcción de un robot al ayudar a determinar qué piezas se necesitan para un robot antes de gastar realmente el dinero para comprar esas piezas.
Sin embargo, el CAD no es el genio mágico que le garantizará el éxito en FTC. Cuando se utiliza correctamente, es una gran herramienta para ayudar a los equipos en la construcción de su robot. Sin embargo, hay que tener en cuenta que muchos equipos han tenido éxito sin CAD.
Para empezar, elige un programa de CAD y apréndelo lo mejor posible. Puede ser una buena idea pasar unas semanas buscando objetos por ahí, sentarse con una regla o unos calibradores y hacer un modelo CAD rápido. Una buena forma de comprobar la precisión es elegir un objeto sólido de un material conocido. Pesar el objeto y hacer el modelo en CAD, aplicarle ese material y ver cuál es la diferencia de peso. Esta es una buena forma de comprobar la precisión del modelo CAD con respecto a la pieza real. No importa de qué objeto se trate, sólo tienes que encontrar algo y hacerlo lo mejor que puedas. También hay toneladas de vídeos en YouTube; uno bueno es TFI que hace tutoriales detallados para Autodesk Inventor.
Visión general de los programas CAD#
Hay muchos programas CAD posibles que los equipos pueden aprender, todos los cuales pueden descargarse gratuitamente con una licencia de estudiante o de equipo FTC. Tendrás que investigar un poco, ya que los requisitos para obtener copias gratuitas varían según el programa. Aquí tienes un par de sugerencias a tener en cuenta:
Onshape#
Un paquete CAD con todas las funciones, pero que se ejecuta completamente en la nube. Puede ejecutarse en cualquier ordenador (¡incluso en Chromebooks!) y también tiene aplicaciones para iOS, iPadOS y Android.
Tiene las mismas funciones básicas que SolidWorks e Inventor, así como el mejor flujo de trabajo colaborativo del sector: muchos lo llaman «el Google Docs del CAD». Onshape permite que varias personas trabajen en el mismo documento al mismo tiempo, y permite a los usuarios «seguirse» unos a otros y ver lo que hay en la pantalla de otro usuario.
OnShape también tiene FeatureScript, un lenguaje de programación donde se pueden escribir características personalizadas. La comunidad ya ha creado un montón de FeatureScripts muy útiles que puedes utilizar de forma totalmente gratuita.
Onshape también cuenta con un completo sistema de tutoriales (https://learn.onshape.com) que no sólo te enseñará a utilizar su software, sino también a enfocar los problemas de diseño.
Si estás empezando con CAD o no tienes acceso a computadoras potentes, Onshape es el software para ti.
SolidWorks#
An industry standard CAD package made by Dassault Systèmes. It’s as fully featured as CAD software gets, including great simulation features and a very robust assembly environment. It’s used widely in industry and is also the program of choice for most college-level engineering classes.
Sin embargo, no está disponible para usuarios de Mac, y necesitarás un ordenador bastante potente para ejecutarlo (16 GB de RAM de serie). SolidWorks también incluye un programa de simulación de sólidos si desea probar las propiedades estructurales de su robot o de una pieza diseñada a medida.
Si tiene mentores o miembros del equipo con experiencia previa en SolidWorks o una clase de ingeniería en su escuela que enseñe SolidWorks, será su mejor opción.
Inventor#
La oferta de CAD industrial de Autodesk. Ofrece muchas funciones similares a SolidWorks, pero tiene una interfaz de usuario diferente y tres modos de ensamblaje distintos.
Aunque lo utilizan muchas empresas del sector, no aparece en muchos planes de estudios universitarios. Inventor suele ser la segunda opción para las empresas que no utilizan SolidWorks, sino que se basan en el universo de Autodesk.
Inventor tampoco está disponible para Mac, pero es posible que funcione mejor en PCs con menor rendimiento.
Si tienes mentores o miembros del equipo con experiencia previa en Inventor o una clase de ingeniería en tu escuela que enseñe Inventor, será tu mejor opción.
Fusion 360#
Un paquete de CAD/CAM todo en uno basado en la nube, también de Autodesk. Fusion 360 es compatible con varias plataformas, aunque no funciona muy bien en ordenadores de bajo rendimiento.
Dispone de un potente entorno CAM para el maquinado de sus piezas, y cuenta con un renderizado en la nube intuitivo y sencillo que cede el trabajo pesado a los servidores de Autodesk. Para mantener una interfaz de usuario más sencilla, Fusion omite muchas de las funciones más avanzadas de SolidWorks e Inventor, aunque esto no supone un gran problema.
Sin embargo, una diferencia más notable es que Fusion ignora todos y cada uno de los estándares del sector, creando su propia estructura y sistema organizativo. Más allá de simples bocetos y funciones de extrusión, el sistema de modelado y ensamblaje de Fusion es único y no es compatible con ningún otro software de CAD, por lo que resulta difícil cambiar de Fusion.
Debido a esto, si no se tiene cuidado, la jerarquía de archivos de Fusion puede fomentar activamente los malos hábitos de diseño y desalienta la reutilización al permitir a los usuarios crear nuevas piezas sin diseñarlas primero individualmente.
Si se tienen en cuenta las buenas prácticas de diseño, Fusion es una opción sólida.
Creo (antes conocido como Pro/E)#
Familia de aplicaciones CAD/CAM desarrollada por PTC (Parametric Technology Corporation). Creo parametric es el principal paquete CAD que incluye un sólido modelado de ensamblajes y piezas similar al de Solidworks.
La principal ventaja de Creo frente a otros programas de CAD son las complejas relaciones y restricciones de las piezas; sin embargo, a la mayoría de los nuevos usuarios les resulta difícil comprender completamente este aspecto. El paquete Creo incluye un motor de renderizado local integrado y un minucioso sistema de simulación. El motor de renderizado puede utilizarse para crear renderizados fotorrealistas de todo tipo de diseños, desde los sencillos de una sola pieza hasta los complejos de varios componentes. Las mejoras de diseño pueden integrarse directamente en las piezas a partir de simulaciones de materiales/geometría en Creo Simulate.
Creo tiene muchas funciones, pero se aplica la regla general del 80-20: el 20% de las funciones creará el 80% de los diseños. El paquete Creo también incluye un sistema de intercambio de archivos basado en versiones llamado Windchill, que utilizan la mayoría de las empresas profesionales, pero para los fines de FTC bastará con Grabcad.
El aprendizaje de Creo puede ser más complicado que el de otros programas CAD, debido a la escasez de tutoriales disponibles en línea, además de la compleja estructura de relaciones y restricciones. Nuestra recomendación es aprender Creo de alguien que ya tenga experiencia con el software.
Las clases de ingeniería de nivel universitario, así como numerosas empresas de la industria automóvilistíca, aeroespacial y de consumo utilizan Creo. Dado que Creo utiliza el sistema de archivos del sistema operativo Windows, no funciona en Mac. Sin embargo, puede instalarse un emulador de Windows para ejecutar Creo en Mac.
Obtención de piezas#
Todos los vendedores (REV, goBILDA, Actobotics, AndyMark, Tetrix) proporcionan modelos 3d de las piezas que venden en formato STEP, que pueden ser importados por cualquiera de los programas CAD mencionados anteriormente. Algunos proveedores también ofrecen repositorios o archivos zip que contienen archivo STEP de todos los modelos que venden.
Compartir archivos#
Los equipos suelen tener varios miembros trabajando en modelos CAD, por lo que necesitan un sistema para compartir archivos que garantice que cada persona dispone de archivos actualizados. Algunas recomendaciones son GrabCAD, Box, Google Drive o Dropbox.
También es buena idea que un miembro del equipo trabaje en el modelo a la vez para evitar confusiones.
Recursos útiles#
Encontrará más recursos CAD en la sección CAD de la página Recursos útiles.