Se cierra la brecha entre diseño y manufactura

Este artí­culo, compartido por la revista Digital Engineering, muestra cómo el mercado está respondiendo a esta etapa de fusión tecnológica.

La industria CAM está pasando por varios cambios que han afectado el número de proveedores en el mercado, así­ como también los tipos de herramientas disponibles. Movimientos de fusiones y adquisiciones, al igual que una más estrecha integración con herramientas de diseño y desarrollo de nuevas funcionalidades, están expandiendo las opciones que las compañí­as tienen cuando se trata de programación y mecanizado.

En los últimos años, las compañí­as CAM han estado en la mira para ser adquiridas por otros proveedores de la misma industria, así­ como por empresas CAD y otras compañí­as (acelerando la consolidación). En 2014, 3D Systems adquirió Cimatron (que previamente habí­a adquirido GibbsCAM). En 2013, Autodesk adquirió Delcam (y anteriormente habí­a comprado HMSWorks) la cual, desde entonces, ha sido tratada como una subsidiaria operada independientemente. Mientras tanto, Hexagon compró Vero Software, creando una conexión entre metrologí­a y planeación de la manufactura, y HCL Tecnologies compró Geometric a inicios de 2016.

Iniciativas como la Industria 4.0 o la manufactura inteligente están llevando a las compañí­as dedicadas al diseño a una integración más estrecha con tecnologí­as de manufactura pero el efecto de estos movimientos de adquisición sobre la industria CAM no es claro. En algunos casos, estas compras no han llevado necesariamente a un acercamiento entre la parte de diseño del negocio y las herramientas de manufactura; sin embargo, hay una evolución en el software CAM que resultará en un acercamiento con el software CAD, más automatización, más procesos multi-tarea y una mayor eficiencia en programación y mecanizado.

Durante IMTS 2016, evento realizado en septiembre, Autodesk bosquejó una visión más amplia y un portafolio de software para apoyar a los fabricantes. El portafolio incluye sus herramientas CAM junto con su portafolio de diseño y manufactura 3D.  FeatureCAM 2017, por ejemplo, ha sido actualizado para reducir el tiempo de programación al mismo tiempo que incrementó su consistencia. La nueva versión incluye la habilidad de importar y ver productos e información de manufactura directamente de un modelo para ayudar a visualizar especificaciones de diseño, en adición a otras caracterí­sticas. El lanzamiento anterior incorporó Autodesk 360, lo cual mejoró la colaboración en proyectos. PartMaker 2017, que permite la manufactura de partes de alta precisión con tornos tipo suizo, está disponible dentro de la gama de productos FeatureCAM 2017 Ultimate.

Los esfuerzos para combinar CAD y CAM han tenido un éxito mixto pero, de acuerdo con Mike Galinac, vicepresidente senior de GTI Precision Components, tener una interfaz CAD para usar cuando se están curando modelos, moviendo agujeros y construyendo geometrí­as puede hacer la diferencia en un taller. “Cuando ves el poder de los dos sistemas trabajando juntos bajo el mismo techo, es increí­ble” dijo Galinac.

Aun así­, los dos sistemas son dos animales muy diferentes. “Hay un beneficio natural en combinar alguna de estas funciones CAD y CAM, pero hay desventajas naturales también”, comenta Ben Mund, analista senior de mercadeo en CNC Software. Mastercam, de CNC Software, está principalmente enfocado en la funcionalidad CAM, pero la compañí­a ofrece adicionalmente una herramienta CAD como parte del portafolio de Mastercam X8. “CAM, a pesar de lo que cualquiera te diga, requiere de un gran nivel de habilidad en la máquina”.

Mund dice que la empresa CNC Software se ha enfocado en forjar asociaciones con proveedores de CAD y fabricantes de herramientas. “Tenemos que estar abiertos a todos”. Cualquiera que sea el sistema CAD que ellos usen, nosotros debemos ser capaces de mecanizar sin defectos esas partes porque eso es lo que los talleres deben hacer. Aun con nuestro propio producto CAD, estamos realmente enfocados en sacar la pieza rápidamente de la máquina”, afirmó Mund.

De acuerdo con Jim Foster, vicepresidente de canales de venta global y mercadeo en Geometric, un área donde una mayor interacción entre el mundo CAD y el CAM es beneficiosa es en permitir que las compañí­as dejen los dibujos. En vez confiar en los dibujos para obtener información sobre dimensiones crí­ticas, tolerancias y otros datos, los talleres podrí­an fabricar directamente desde el modelo CAD.

A principios de 2016, Geometric demostró esta funcionalidad en el evento Solidworks World. Llamada “Machining to the Mean” esta función ayuda a eliminar problemas que nacen a partir de diferencias entre prácticas de diseño y necesidades de manufactura. “En vez de hacer un dibujo 2D, puedes poner toda la información crí­tica en un modelo 3D y enviarlo. Con Solidworks podemos leer datos crí­ticos del modelo para obtener tolerancias, superficies y otra información, y usar esto para guiar directamente la generación automatizada de trayectorias”, dice Foster. “Eso es un gran cambio. No estás haciendo todo ese trabajo extra para documentación, y puedes ahorrar grandes cantidades de tiempo”.

La nueva función extrae caracterí­sticas de manufactura desde el modelo y luego elige automáticamente las herramientas y configura los avances y velocidades para automatizar la generación de la trayectoria. “Automatiza completamente ese aspecto de la manufactura,” anota Foster. “Reduce el tiempo requerido para programar la pieza y mejora la calidad y fidelidad. Teniendo esa información en el modelo que puede ir directamente a una herramienta de manufactura, es fácil ver el valor en eso. De otra forma, alguien tendrí­a que llevar notas para entender qué es lo que van a hacer cuando seleccionan herramientas para el proyecto. Con la automatización, nada de eso es necesario”.

El CAD optimiza el mecanizado

La sede de GTI en Atlanta se especializa en partes complejas para aeronaves y aplicaciones de alta tecnologí­a, y opera dos centros de mecanizado de cinco ejes. Cuando la compañí­a invirtió inicialmente en máquinas de cinco ejes usaban un sistema CAM menos costoso que desafortunadamente no proveí­a suficiente precisión para las trayectorias y carecí­a de las capacidades sofisticadas de CAD que Mike Galinac, vicepresidente senior de GTI Precision Components, buscaba. El taller tení­a dificultades creando, modificando y reparando modelos.

GTI cambió a un sistema CAD de punta que era muy costoso y demasiado complejo dado el tamaño del taller y carecí­a de suficiente funcionalidad CAM para hacerlo trabajable. “Me estaba matando que el sistema CAD tuviera una interfaz tan buena, y el sistema CAM no le siguiera el paso”, dice Galinac.

Yo querí­a una solución moderna, que fuera como CAD pero dentro de CAM para que pudiéramos trabajar en un solo ambiente”.

Eventualmente, la compañí­a desplegó TopSolid, que incluí­a caracterí­sticas de diseño así­ como también los postprocesadores que GTI necesitaba en el taller. “Una de las cosas que me atrajo fue el enfoque que tienes durante el proceso de programación”, apunta Galinac. “Dispones de actualizaciones en tiempo real”.

Una de las ventajas clave es también que es relativamente fácil traer el modelo de vuelta al proceso en caso de que se presente una modificación significativa de diseño. “Cuando empiezas un trabajo estás inmediatamente en la máquina”, explica Galinac. “Desde el momento en el que trazas la primera trayectoria, puedes ver cosas como lí­mites de desplazamiento y remoción de material. Recibes retroalimentación inmediata y puedes tomar decisiones basadas en dónde se encuentre la pieza con respecto al husillo. Estamos obteniendo algo útil y mucho más rápido. Estamos cometiendo menos errores”.

Eficiencia mejorada

Mund y Foster están de acuerdo en que la industria se está concentrando en reducir el tiempo requerido para programar y mecanizar una pieza.

Mund explica que hay un interés rápidamente creciente en máquinas multifuncionales de torno fresado que permitan a los talleres terminar una pieza entera con un solo montaje, lo cual representa un ahorro substancial de tiempo. Esto es evidente en el soporte de mecanizado multitarea disponible en productos como Sinumerik Operate 4.7, de Siemens.

Mejorar la simulación es también mejorar la eficiencia, en la misma forma en que lo hacen en el diseño. “La simulación le da al operario la habilidad de tornear más piezas ya que pueden correr una parte compleja a través de una variedad de configuraciones rápidamente para ver cómo pueden hacer una parte de una pieza que puede no ser evidente”, añade Mund.

Usando TopSolid en GTI, Galinac dice que es capaz de usar las funciones de simulación en el ambiente de programación. “Tienes toda la retroalimentación desde el principio. Permite tomar decisiones con base en la condición del husillo relativa al modelo de la pieza terminada. Cuando combinas eso con la simulación de las herramientas y la máquina, realmente tienes una experiencia diferente a solo ver las herramientas pasando sobre el modelo”.

Hay ventajas también que pueden hacer el proceso de mecanizado más eficiente. CNC Software ha introducido un concepto llamado movimiento dinámico que aprovecha los avances en el poder de la computación para desarrollar trayectorias complejas y aumentar la velocidad del proceso de mecanizado. “El movimiento es siempre cambiante para asegurar que hay una carga constante de viruta sobre la herramienta”, sostiene Mund.

Es mucho más rápido y mucho más fácil de usar. Y mientras la tecnologí­a CAM está asociada con procesos de remoción, la impresión 3D y las tecnologí­as de manufactura aditiva están también generando impacto. Puedes producir cosas que antes eran improducibles. Esa es la belleza de la adición”.

Algunas aplicaciones hí­bridas que usan procesos aditivos para generar formas aproximadas están emergiendo, mientras incorporan procesos de remoción para terminar una pieza. “La programación de la máquina no es muy problemática, porque en su núcleo los conceptos básicos son realmente la carne y las papas de lo que la manufactura CNC ha estado haciendo, lo cual es controlar el movimiento de un cabezal”, explica Mund. "Si ese cabezal está colocando el material o quitando el material no hace una diferencia”.

Estas innovaciones y la transición hacia la manufactura inteligente impulsarán lo que Business Advantage Group dice que es un aumento de 37% en el uso del software CAM, de acuerdo con la Encuesta de Tendencias CAD 2016 de la compañí­a. Según el estudio, 70% de los usuarios de CAM piensa que el uso de modelos CAD en 3D para generar automáticamente instrucciones de mecanizado será importante, y 60% quiere que los desarrolladores de software integren mejor CAD y CAM.

“Hay esfuerzos significativos en la manufactura inteligente y la Industria 4.0”, puntualiza Foster. “Las empresas están tratando de cambiar la manufactura para ser más moderna y eficaz en muchas áreas. La industria está presionando para una mayor integración y realmente está tratando de cambiar el status quo. Eso va a ser algo bueno para los usuarios finales”.

*Artí­culo publicado originalmente en la revista Digital Engineering.