Construyendo el futuro con la fabricación asistida por ordenador
La fabricación de cualquier tipo de producto o máquina solía ser un proceso largo, intensivo, impreciso y complicado que requería la intervención de diversos artesanos cualificados. La fabricación asistida por ordenador (CAM) ha revolucionado los medios de producción y nos ha dado el poder de crear maquinaria y productos precisos y complejos.
Qué es el software de fabricación asistido por ordenador?
Como su nombre indica, la fabricación asistida por ordenador (CAM) implica la sustitución de la interacción humana en el proceso de fabricación por maquinaria controlada por ordenador. CAM nos permite crear productos muy complejos de forma rápida y uniforme.
Antes de la invención de las técnicas de CAM, los ingenieros y operadores de maquinaria cualificados tenían que configurar maquinaria de fabricación y operarla para crear productos. Esta maquinaria seguía un conjunto de instrucciones de tarjeta perforada llamadas “jigs” que los ingenieros realizaban manualmente. A continuación, los operarios e ingenieros tenían que accionar a mano la maquinaria y asegurarse de que se seguían las instrucciones. Todo el proceso estaba cargado de errores, además de ser lento, impreciso, laborioso y caro.
CAM fue una revolución en cuanto a la fabricación de bienes y maquinaria. Básicamente, CAM reemplazó las antiguas plantillas de tarjetas perforadas con una serie de instrucciones digitales que se envían a la maquinaria automatizada a través de software especializado. La maquinaria puede entonces cortar automáticamente material y ensamblar piezas para producir productos.
CAM elimina la posibilidad de errores humanos, evita incoherencias y reduce el número de prototipos necesarios durante el proceso de diseño. Todo el sector de la fabricación es hoy más eficiente, más preciso y más rentable gracias a CAM.
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¿Cómo funciona CAM y cuáles son los diferentes procesos?
El proceso de CAM se compone de varias fases, cada una de las cuales es intrínseca al resultado. Cada fase debe planificarse y ejecutarse cuidadosamente para evitar errores de producción que puedan dar lugar a errores de fabricación y defectos del producto.
Fase de diseño
El proceso de CAM comienza cuando un diseñador o ingeniero desarrolla un modelo digital 3D detallado que representa un producto o máquina propuesto. El modelo 3D se crea utilizando software especializado de diseño asistido por ordenador (CAD) y se somete a diversas pruebas y simulaciones para después realizar las mejoras pertinentes.
Fase de posprocesamiento
Aunque las máquinas CAM realizan funciones automatizadas, no son totalmente autónomas, requieren la aplicación de un conjunto de instrucciones. Una vez finalizado el diseño, el software CAM comprueba el modelo para ver si tiene algún error que impida la fabricación y, a continuación, genera una trayectoria de herramientas que la maquinaria CAM utiliza para crear el producto.
Estas instrucciones de trayectoria de herramientas se conocen como control numérico por ordenador (CNC, por sus siglas en inglés). CNC utiliza un lenguaje de máquina conocido como código G. El código G controla la velocidad de una máquina, sus acciones, la velocidad de alimentación, cualquier refrigerante que necesite, etc. Esto se conoce como fase de posprocesamiento.
Fase de simulación de la máquina
Antes de comenzar la fabricación, se ejecuta una simulación de la máquina. Esta simulación es una representación digital de todos los aspectos del proceso de CAM. Permite a los ingenieros desarrollar el método más eficiente para producir un producto y se puede utilizar para el diseño mecánico.
Fase de fabricación
Una vez identificado el método de fabricación óptimo, puede comenzar el proceso real de fabricación. El código CNC se transmite a la maquinaria a través del software CAM, las materias primas se alimentan a la maquinaria y comienza el proceso de fabricación. Los ingenieros supervisarán de cerca el proceso de fabricación inicial para identificar cualquier error o defecto. Se requieren rigurosos controles de calidad para cada paso del proceso, así como para el producto final.
¿Cuáles son los diferentes tipos de software CAM?
Al haber diferentes etapas dentro del proceso de CAM, no todo el software CAM se diseña para el mismo propósito. Los ingenieros pueden utilizar determinados tipos de software CAM para funciones específicas. Entre los tipos más comunes de software CAM se incluyen los siguientes:
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¿Qué ventajas tiene el uso de CAM?
El uso de métodos CAM presenta muchas ventajas en comparación con las técnicas de fabricación manual más antiguas. La principal ventaja de CAM es que permite a los fabricantes producir ciclos de productos altamente predecibles y uniformes a cualquier escala. CAM también permite una mayor personalización y un diseño más flexible, lo que supone además la mejora de la calidad del producto.
El software CAM puede analizar cada fase del proceso de fabricación e identificar la forma más eficaz de producir un producto. Esto reduce significativamente los costes de fabricación y aumenta la velocidad de producción. Las empresas pueden producir bienes con un coste menor y en menos tiempo. Los clientes obtienen productos de mejor calidad con un precio menor. La optimización del proceso de fabricación también resulta en una mejor gestión de los recursos y una mayor sostenibilidad.
Por otro lado, el software CAM también tiene un impacto positivo en los trabajadores de la fábrica, pues mejora la comunicación entre compañeros, lo que puede ayudar a garantizar mayores niveles de productividad y a mejorar la seguridad. Al evitar la necesidad de que los trabajadores operen piezas de maquinaria grandes y peligrosas, se reduce en gran medida el riesgo de lesiones.
Equipos habituales utilizados en CAM
El proceso de CAM requiere un software muy complejo y sofisticado que controle una gama de máquinas CNC diseñadas con precisión.
El software CAM se utiliza para controlar una serie de máquinas que dan forma y crean piezas de trabajo, como cortadores láser, cortadores de chorro de agua, cortadores de plasma y máquinas de mecanizado de descarga eléctrica (EDM, por sus siglas en inglés). Las precisas tareas de corte que realizan estas máquinas no serían posibles sin el software CAM.
Muchas fábricas que producen bienes con técnicas de CAM utilizan robótica avanzada para ensamblar productos. Se trata de una práctica común en los sectores de la automoción, aeroespacial y de microchips.
Los avances en la tecnología de fabricación aditiva han venido acompañados por la adopción de la impresión 3D por más empresas que nunca. Aunque todavía se encuentra muy en las primeras fases de desarrollo, los expertos predicen que la fabricación aditiva se utilizará ampliamente en un futuro próximo.
¿Cuáles son las últimas tendencias del sector del software CAM?
Además del desarrollo de la impresión 3D y la fabricación aditiva, hay otros nuevos desarrollos en el sector del software CAM. La tecnología de gemelos digitales permite a los ingenieros producir representaciones muy precisas de los diseños de fábrica, para que dispongan de datos esenciales con los que optimizar las técnicas de fabricación.
Los avances en la tecnología de computación en la nube y el Internet de las cosas industrial están impulsando el desarrollo de la Industria 4.0. Los expertos predicen que las plantas de fabricación dejarán de considerarse empresas independientes para pasar a estar estrechamente vinculadas unas con otras, y compartir información sobre procesos y recursos en tiempo real. La inteligencia artificial, el aprendizaje automático, la tecnología de sensores, la realidad aumentada y el análisis de Big Data están preparados para dar paso a una nueva era de CAM.
CAM: conclusión y perspectivas
La fabricación asistida por ordenador (CAM) ha revolucionado la forma en que producimos productos y maquinaria. Mediante el uso de software y maquinaria CAM muy sofisticados, podemos producir productos en menos tiempo, con un coste menor y con menos residuos, de formas más seguras y sostenibles que nunca.
Las técnicas CAM eliminan la probabilidad de errores humanos y permiten la producción de productos uniformes y diseñados con precisión a cualquier escala. No es exagerado decir que la vida moderna no sería posible sin el advenimiento de CAM.
A pesar de que la fabrivación CAM depende de la tecnología y la maquinaria, también requiere de cierta intervención humana. La aplicación exitosa de las técnicas de CAM depende de los esfuerzos de ingenieros, operadores y diseñadores cualificados y con talento que se ocupen de diseñar los productos, optimizar métodos de producción y controlar la producción. Para desarrollar sus tareas de forma eficaz, todos estos expertos utilizan software CAM, PLM y CAD desarrollado por empresas innovadoras como Dassault Systèmes.
¿Por qué elegir Dassault Systèmes para sus necesidades de fabricación asistida por ordenador CAM?
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Preguntas frecuentes
Con el software de simulación CAM, los ingenieros pueden replicar y probar con precisión propiedades como la carga o tensión que puede soportar un producto, su reacción a la vibración y cómo fluirán los fluidos a través de él.
Los principales fabricantes de todo el mundo están integrando las técnicas de impresión 3D y fabricación aditiva en los procesos de CAM existentes. Las tiradas grandes de un producto creado mediante impresión 3D solo se pueden producir de forma eficaz aplicando técnicas de CAM.
CAM ha eliminado la necesidad de que los trabajadores operen maquinaria de fabricación grande y peligrosa. Aunque muchos de los puestos de la planta de fabricación han sido reemplazados en los últimos años, CAM no ha eliminado el factor humano de los procesos de fabricación. El papel de operadores, programadores, maquinistas, gerentes, diseñadores e ingenieros con talento sigue siendo imprescindible.
Aunque CAM ofrece múltiples y muy importantes ventajas, la técnica no está exenta de algunos inconvenientes. Las desventajas de CAM incluyen la posibilidad de error informático, la probabilidad de error humano (introducción de datos falsos, por ejemplo), el coste del software CAD y CAM loval, y el coste de mantener una infraestructura de CAM muy compleja. Sin embargo, a pesar de ello, los beneficios de CAM superan a cualquier posible inconveniente.