INGENIERIA CONCURRENTE

LIZETH VANESSA ARIAS

ANA MARIA BRAVO PARADA

KAREN ANDREA PASTRANA

UNIVERSIDAD “EL BOSQUE”

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

BOGOTA

2013

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INDICE

1. Introducción

2. Resumen

3. Definición

4. Diseño industrial

4.1 Investigación Histórica4.2 Determinantes4.3 Hipótesis4.4 Bocetos

5. Programa de diseño (CAP)

6. CAE ó FEA

7. CAM

8. Prototipeo rápido

8.1 Centro de mecanizado8.2 Fotocopiado de 3D8.3 Esteriotipografia

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1. INTRODUCCION

En la investigación a realizar, pretendemos saber los conceptos básicos de la ingeniería concurrente, así mismo como los parámetros de diseño de diversos productos, empezando por su análisis de mercado, diseño, hipótesis, determinantes y diversos parámetros que se utilizan al momento de la fabricación de un producto.

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2. RESUMEN

La investigación de ingeniería concurrente, nos arrojó diversos conceptos, hipótesis además de interrogantes, acerca de todas las cosas que giran en torno a ella, tales como procesos de diseño, programas de diseño igualmente, lenguajes de programación que utilizan los diseñadores, maquinaria de prototipeo; además de conceptos obtuvimos información acerca del funcionamientos de muchas maquinarias utilizadas en el diseño de piezas tanto grandes como pequeñas.

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3. DEFINICION

INGENIERIA CONCURRENTE: Es un enfoque para el diseño de productos por medio del cual las compañías intentan reducir el tiempo que se requiere para llevar un nuevo producto al mercado, integrando ingeniería de diseño, ingeniería de manufactura y demás funciones en la compañía.

La ingeniería concurrente presenta una serie de ingredientes o pasos como:

Diseño para manufactura y ensamble. Diseño para calidad. Diseño para el ciclo de vida. Diseño para el costo.

DISEÑO PARA MANUFACTURA Y ENSAMBLE: Este es el aspecto más importante de la ingeniería concurrente, debido a que tiene el mayor impacto en los costos de producción y en el tiempo de desarrollo del producto.

DISEÑO PARA LA CALIDAD: Las decisiones acerca del material, la geometría de partes, las tolerancias, el acabado de superficies, el agrupamiento de partes y las técnicas de ensamble limitan la cantidad de procesos de manufactura que pueden usarse para hacer una parte determinada. Si el ingeniero de diseño (El ingeniero de diseño es un profesional capaz de diseñar un producto definiendo y proyectando las prioridades y las relaciones funcionales del producto de modo que formen un todo, también es capaz de buscar oportunidades comerciales para nuevos productos) diseña una pieza de aluminio fundida en arena con características que sólo pueden obtenerse mediante maquinado (por ejemplo, superficies planas con buenos acabados, tolerancias cerradas y orificios roscados), el planificador de procesos no tiene otra alternativa que especificar un fundido en arena, seguido por la secuencia necesaria de operaciones de

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maquinado. Si el ingeniero de diseño especifica un conjunto de estampados en láminas metálicas que se van a ensamblar mediante sujetadores roscados, el planificador de procesos debe establecer la serie de pasos para el perforado, formado, fabricar los estampados y después ensamblarlos.

DISEÑO PARA EL CICLO DE VIDA: Se refiere al producto después que se ha fabricado; Estos costos incluyen la instalación, el mantenimiento y la reparación, las piezas de repuestos, actualizaciones futuras del producto, la seguridad durante la operación y la disposición del producto al final de su vida útil; También, el costo de un producto es un factor importante para determinar su éxito comercial, el costo afecta el precio que se cobra por el producto y el beneficio que se obtiene de él.

DISEÑO PARA EL COSTO DE UN PRODUCTO: Se refiere a los esfuerzos de una compañía por identificar el impacto de las decisiones de diseño sobre los costos generales de los productos y por controlar estos mediante un diseño optimo; Con frecuencia es útil que una compañía implemente y desarrolle un modelo de costos del producto para predecir como afectarían las alternativas de diseño a los costos de materiales, manufactura e inspección.

INGENIERIA DE MANUFACTURA: Es una función que realiza el personal técnico, y está relacionada con la planeación de los procesos de manufactura para la producción económica de productos de alta calidad; Su función principal es preparas la transición del producto desde las especificaciones de diseño hasta la manufactura de un producto físico.

También, encontramos que su propósito general es optimizar la manufactura dentro de una organización particular.

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INGENIERIA DEL DISEÑO: Es una guía general de los pasos que pueden seguirse para dar al Ingeniero, cierto grado de dirección para la solución a problemas. Los diseñadores emplean un gran número de combinaciones de pasos y procedimientos de diseño. El seguir las reglas estrictas del diseño, no asegura el éxito del proyecto y, aún, puede inhibir al diseñador hasta el punto de restringir su libre imaginación. A pesar de esto, se cree que el proceso de diseño es un medio efectivo para proporcionar resultados organizados y útiles.

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4. DISEÑO INDUSTIAL

4.1 Investigación histórica del productoEn primera instancia se determina la marca a la cual se va a diseñar, para así saber la trayectoria histórica del producto que se piensa fabricar, también de esta forma sabremos qué productos ofrece esta marca y como son las tipologías que maneja.

4.2 DeterminantesLos determinantes se definen según lo que se quiera mostrar del producto, dependen de las necesidades y población a la que vaya dirigido el mismo.

4.3 HipótesisLas hipótesis surgen después de tener claros los determinantes; estas pueden ser como manipulación, almacenamiento, soporte, información, etc.

4.4 BocetosTeniendo claras tanto hipótesis como determinantes, entonces llegamos a la creación de bocetos, éstos varían de 1, 2, 3,5 hasta 20 bocetos, hasta que se tenga la forma, medidas y en general un diseño más claro y con la escala adecuada.

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5. PROGRAMA DE DISEÑO CAD

El diseño asistido por computadora, abreviado DAO pero más conocido por las siglas inglesas CAD (Computer Aided Design), es el uso de un amplio rango de herramientas computacionales que asisten a Ingenieros, Arquitectos y a otros profesionales del diseño en sus actividades. Es además la herramienta principal para la creación de entidades geométricas enmarcados dentro de procesos de Administración del Ciclo de Vida de Productos (Product Lifecycle Management), y que involucra software y algunas veces Hardware especiales. Los paquetes actuales varían desde aplicaciones basadas en vectores y sistemas de dibujo en 2 dimensiones (2D) hasta modeladores en 3 dimensiones (3D) a través del uso de modeladores de sólidos y superficies paramétricas. Se trata básicamente de una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc) con la que se puede operar a través de una interfaz gráfica. Permite diseñar en dos o tres dimensiones mediante geometría alambica, esto es, puntos, líneas, arcos, splines; superficies y sólidos para obtener un modelo numérico de un objeto o conjunto de ellos.La base de datos asocia a cada entidad una serie de propiedades como color, capa, estilo de línea, nombre, definición geométrica, etc., que permiten manejar la información de forma lógica. Además pueden asociarse a las entidades o conjuntos de estos otros tipos de propiedades como el coste, material, etc., que permiten enlazar el CAD a los sistemas de gestión y producción. De los modelos pueden obtenerse planos con cotas y anotaciones para generar la documentación técnica.

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http://www.slideshare.net/luispedraza/cim-03-cad-cam-cae

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6. PROGRAMA DE DISEÑO CAE O FEA

Ingeniería Asistida por Computadora (CAE) : Es el uso de software computacional para simular desempeño y así poder hacer mejoras a los diseños de productos o bien apoyar a la resolución de problemas de ingeniería para una amplia gama de industrias.  Esto incluye la simulación, validación y optimización de productos, procesos y herramientas de manufactura.

Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado, solución y post-procesado. En la fase de pre-procesado, los ingenieros modelan la geometría y las propiedades físicas del diseño, así como el ambiente en forma de cargas y restricciones aplicadas. En la fase de post-procesado, los resultados se presentan al ingeniero para su revisión.

Las aplicaciones CAE: soportan una gran variedad de disciplinas y fenómenos de la ingeniería incluyendo:

Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles utilizando el análisis de elementos finitos (FEA)

Análisis Termal y de fluidos utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD)

Análisis de Cinemática y de dinámica de mecanismos (Dinámica multicuerpos)

Simulación mecánica de eventos (MES)

Análisis de control de sistemas

Simulación de procesos de manufactora como forja, moldes y troquelados

Optimización del proceso del producto

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Algunos problemas de la ingeniería requieren la simulación de fenómenos múltiples para representar la física subyacente. Las aplicaciones CAE que abordan dichos problemas usualmente se llaman soluciones de física múltiple.Beneficios de CAE

Los beneficios de software de tipo CAE incluyen reducción del tiempo y costo de desarrollo de productos, con mayor calidad y durabilidad del producto.

Las decisiones sobre el diseño se toman con base en el impacto del desempeño del producto.

Los diseños pueden evaluarse y refinarse utilizando simulaciones computarizadas en lugar de hacer pruebas a prototipos físicos, ahorrando tiempo y dinero.

Aplicaciones CAE brindan conocimientos sobre el desempeño más temprano en el proceso de desarrollo, cuando los cambios al diseño son menos costosos de hacer.

Aplicaciones CAE apoyan a los equipos de ingeniería a administrar riesgos y comprender las implicaciones en el desempeño de sus diseños.

Los datos integrados y la gestión del proceso del CAE amplían la capacidad de balancear con eficacia los conocimientos del funcionamiento mientras se mejoran los diseños para una comunidad más amplia.

La exposición de garantía es reducida al identificar y eliminar problemas potenciales. Cuando integrado al producto y desarrollo de la manufactura, CAE puede facilitar desde etapas tempranas la resolución de problemas, lo que puede reducir dramáticamente los costos asociados al ciclo de vida del producto.

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Software CAE

Un ejemplo de software CAE que se utiliza en Colombia es el sistema Solid Edge es un programa parametrizado de diseño asistido por computadora de piezas tridimensionales. Permite el modelado de piezas de distintos materiales, doblado de chapas, ensamblaje de conjuntos, soldadura, funciones de dibujo en plano para ingenieros, también tiene aplicación para el uso académico tanto a nivel escolar como universitario.

Solid Edge Simulation

Es una herramienta FEA integrada para que los ingenieros de diseño puedan validar partes, ensambles y diseños de forma digital en el ambiente de Solid Edge. Basada en la tecnología de modelado de elementos finitos de Femap, Solid Edge Simulation reduce significativamente la necesidad de prototipos físicos, reduciendo así los costos de pruebas y material mientras se ahorra tiempo de diseño.

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7. PROGRAMA DE DISEÑO CAM

La fabricación asistida por computadora, también conocida por las siglas en inglés CAM (Computer Aided Manufacturing), hace referencia al uso de un extenso abanico de herramientas basadas en los ordenadores que ayudan a ingenieros, arquitectos y otros profesionales dedicados al diseño en sus actividades. Los datos creados con el CAD, se mandan a la máquina para realizar el trabajo, con una intervención del operador mínima. Algunos ejemplos de CAM son: el fresado programado por control numérico, la realización de agujeros en circuitos automáticamente por un robot, soldadura automática de componentes en una planta de montaje.

La manufactura asistida por computadora (CAM), implica el uso de computadoras y tecnología de cómputo para ayudar en todas las fases de la manufactura de un producto, incluyendo la planeación del proceso y la producción, maquinado, calendarización, administración y control de calidad. El sistema CAM abarca muchas de las tecnologías. Debido a sus ventajas, se suelen combinar el diseño y la manufactura asistidos por computadora en los sistemas CAD/CAM. Esta combinación permite la transferencia de información dentro de la etapa de diseño a la etapa de planeación para la manufactura de un producto, sin necesidad de volver a capturar en forma manual los datos sobre la geometría de la pieza. La base de datos que se desarrolla durante el CAD es almacenada; posteriormente esta es procesada por el CAM, para obtener los datos y las instrucciones necesarias para operar y controlar la maquinaria de producción, el equipo de manejo de materiales y las pruebas e inspecciones automatizadas para establecer la calidad del producto. Una función de CAD/CAM importante en operaciones de maquinado, es la posibilidad de describir la trayectoria de la herramienta para diversas operaciones, como por ejemplo torneado, fresado y taladrado con control numérico. Las instrucciones o programas se generan en computadora, y pueden modificar el progra-mador para optimizar la trayectoria de las herramientas. El ingeniero o el técnico pueden entonces mostrar y comprobar visualmente si la trayectoria tiene posibles colisiones con prensas,

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soportes u otros objetos. En cualquier momento es posible modificar la trayectoria de la herramienta, para tener en cuenta otras formas de piezas que se vayan a maquinar.

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8. PROTOTIPEO RAPIDO(RAPID TOORING)

El Prototipado Rápido es una tecnología que posibilita producir modelos y prototipos directamente a partir del modelo sólido 3D generado en el sistema CAD. Al contrario de los procesos de fabricación que sacan material de la pieza en bruto para obtener el modelo deseado, los sistemas de Prototipado Rápido generan la pieza a partir de la unión aditiva de líquidos, capa por capa, a partir de secciones transversales de la pieza obtenidas a partir del modelo 3D, las máquinas de Prototipado Rápido producen piezas en plásticos, madera, cerámica o metales. Los datos para las máquinas de Prototipazo Rápido son generados por los sistemas CAD en formato STL, que aproxima el modelo sólido por pequeños triángulos o facetas. Cuanto más pequeños sean estés triángulos, mejor la aproximación de la superficie, al coste, naturalmente, del mayor tamaño del archivo STL, y de tiempo de procesamiento. Una vez que el archivo STL es generado, las demás operaciones son ejecutadas por el propio programa que acompaña a las máquinas de Prototipado Rápido. Básicamente este programa realizara operaciones básicas de visualización y la generación de secciones transversales del modelo que será construido. Tales datos serán entonces transmitidos a la máquina que ira depositando sucesivas capas hasta que la pieza sea generada.

8.1 Centro de Mecanizado

Centro de mecanizado CNC se encarga de desarrollar la ingeniería necesaria para cumplir con los objetivos y metas impuestos por la industria y clientes con el fin de desarrollar piezas y componentes por medio de manufactura asistida por computador.

ALGUNOS MECANIZADOS

Engranes de bandas transportadoras genéricas

Discos de embutido.

Moldes para la industria de alimentos.

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Piezas mecánicas sobre medidas.

Herramienta especial.

El control numérico permite lograr componentes de gran calidad el cual permite satisfacer las necesidades de la actualidad para componentes mecánicos, moldes de inyección, piezas de decoración etc.

MAQUINADO CNC

El maquinado por CNC es el proceso mediante el cual se extrae material a partir de una pieza de trabajo con control numérico computarizado (CNC) el cual corta el material no deseado.

El mecanizado es posible en teoría para cualquier tipo de material. Y las partes maquinadas provienen directamente de modelos CAD, planos impresos o bocetos.

CUANDO SE ELIGE ESTE PROCESO DE MANUFACTURA?

Cuando requiere mantener tolerancias de rango (+/- 0.005"), y cuando usted debe obtener sus piezas en un material especifico, como la producción de plástico o metal.

CUANTO ME PUEDE COSTAR?

El costo de una maquinado depende de muchas variables pero puede llegar a ser económico dependiendo de la geometría empleada. las consideraciones básicas son tiempo de mecanizado, material empleado, y complejidad del modelo.

8.2 Fotocopiadora en 3D

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos CAD en prototipos reales.1 En la actualidad son utilizados para la matricería o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. El sector en

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el que este tipo de herramientas resulta más común es el de las prótesis médicas, donde resultan ideales dada la facilidad para adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente.Los modelos comerciales son actualmente de dos tipos:

de compactación, en las que una masa de polvo se compacta por estratos.

de adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en:

Impresoras 3D de tinta: utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores.

Impresoras 3D láser: un láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.

Una vez impresas todas las capas sólo hay que sacar la pieza. Con ayuda de un aspirador se retira el polvo sobrante, que se reutilizará en futuras impresiones.

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8.3 Estereolitografia

La estereolitografía es la técnica de Prototipado y fabricación rápidos  más antigua pero no por ello menos efectiva. De hecho resulta insustituible en algunos procesos donde se emplea además de forma ventajosa como proceso de producción en serie.

Los sistemas de estereolitografía o SLA™ emplean datos digitales CAD para convertir materiales y composites plásticos líquidos en secciones transversales sólidas, capa a capa, con el fin de construir piezas tridimensionales precisas.

Mediante el proceso de estereolitografía, el archivo CAD es seccionado en capas ultra finas. Un láser ultravioleta solidifica la resina líquida fotosensible dispuesta en una cuba, siguiendo el patrón tomo gráfico de la pieza a construir, incluyendo cavidades interiores y exteriores, para reproducir fielmente el archivo digital.

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Las capas solidificadas se sumergen en la cuba, dejando paso a las nuevas capas, que son curadas una por una por el láser. El resultado final es la pieza completa, que se construye de forma desatendida, sin necesidad de procesos adicionales como el cortado o mecanizado.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.protorapid.com/index.php/es/prototipos- rapidos/sla-estereolitografia.html

http://www.abc.es/tecnologia/20130513/rc-fotocopias- todo-volumen-201305130113.html

http://centrodemecanizado.co/

http://webs.uvigo.es/disenoindustrial/protorapid.html

http://www.plm.automation.siemens.com/es_sa/plm/ cae.shtml

FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA, M. GROOVER, 2007