CAD dibuja beneficios

Crear un producto a través de un programa de diseño (CAD) ofrece numerosas ventajas frente al dibujo manual. Además de acelerar el proceso de diseño, este tipo de aplicaciones hace posible visualizar cada uno de los componentes en dos o tres dimensiones y después ensamblarlos, comprobando que todos encajan y funcionan.

Al mirar a nuestro alrededor encontramos un sinnúmero de objetos que han sido diseñados a través de un ordenador, desde una simple grapadora hasta un sofisticado avión. El diseño asistido por ordenador o Computer Aided Design (CAD) permite crear cada uno de sus componentes por separado y ensamblarlos después en un único producto, con la ventaja de que se pueden efectuar modificaciones en cualquier punto del proceso de creación con gran facilidad. Y es que, en realidad, un software CAD no es más que una base de datos de entidades geométricas como puntos, líneas, curvas y arcos, con la que se opera mediante una interfaz gráfica. En otras palabras: el ordenador traduce los datos técnicos en imágenes, de forma que se puede visualizar el artículo en la pantalla como si se estuviera creando en la realidad.

Gracias a estas aplicaciones es posible crear y desarrollar tanto productos finales dirigidos al público como intermedios, tal es el caso de piezas y maquinaria, sin olvidar obras de ingeniería o arquitectónicas. De esta forma, la denominación CAD varía en función del área hacia la que se dirija el diseño: mecánica (Mechanical Computer Aided Design, MCAD); fabricación (Computer Aided Manufacturing, CAM); ingeniería (Computer Aided Engineering, CAE); industrial (Computer Aided Industrial Design, CAID); arquitectónica (Computer Aided Architectural Design, CAAD) o electrónica (Electronic Computer Aided Design, ECAD), además de otros sectores como el automovilístico, el aeroespacial o la construcción de barcos.

Del papel a la pantalla
Desde los primeros dibujos hechos a mano hasta las sofisticadas aplicaciones en tres dimensiones (3D) que existen en la actualidad, el diseño industrial ha recorrido un largo camino. Las primeras empresas en emplear aplicaciones comerciales de diseño industrial por ordenador, durante la década de los sesenta, pertenecían al sector automovilístico y de aviación, ya que sólo las grandes compañías podían afrontar los gastos generados por los complicados cálculos que requerían los programas. En el año 1963 se empezó a desarrollar un sistema que permitía dibujar manualmente con un puntero luminoso en un monitor CRT. Se trataba del prototipo de interfaz gráfica, tan indispensable para las aplicaciones del futuro.

Durante la década de los setenta, la informática se fue volviendo más asequible y aparecieron nuevos programas de escritorio para ordenadores personales, lo que contribuyó decisivamente a la universalización del CAD. Fue en esa época cuando nacieron compañías tan emblemáticas como CAD Systems United Computing, Intergraph IGDS (hoy Bentley), o IBM. Inicialmente, sus aplicaciones permitían hacer dibujos en dos dimensiones, similares a los que se acometían de forma manual. Aunque la productividad y la exactitud en la creación gráfica mejoró considerablemente, los ingenieros debían calcular complejas fórmulas geométricas sabiendo que cualquier elemento de próxima creación les obligaría a reiniciar el diseño de todo el conjunto.

Sin embargo, los avances en programación y hardware de los años ochenta proporcionaron más versatilidad a las aplicaciones. En 1985, un profesor de matemáticas procedente de la ex Unión Soviética llamado Samuel P. Geisberg desarrolló un sistema de modelado que utilizaba rasgos y parámetros. Gracias a él fue posible unir la geometría con las dimensiones y variables, de forma que, si cualquier dato cambiaba, la geometría del producto se actualizaba en consecuencia. Así, en 1985, nació Parametric Technology Corporation (PTC). Esta compañía creó, pocos años después, el programa Pro/Engineer, que se sumaba al AutoCAD de Autodesk en la carrera por conseguir el software de diseño industrial más innovador.

Diseñar en 3D
En la actualidad, los sistemas de diseño asistido por ordenador hacen posible la creación geométrica de cualquier producto a través de un wireframe o representación semitransparente en 3D por medio de líneas que componen el volumen. Asimismo, son capaces de crear maquetas de sólidos y superficies a partir de rasgos paramétricos, reutilizar componentes creados con anterioridad, diseñar ensamblajes automáticamente y simular proyectos sin tener que construir físicamente un prototipo. Además, con las aplicaciones actuales se puede modificar la totalidad del diseño o cualquiera de sus elementos con gran facilidad, así como crear múltiples versiones de un mismo producto.

Otra de las innovaciones más importantes de los actuales programas CAD es la posibilidad de contrastar los diseños con las especificaciones y normas preestablecidas, como el tipo de tuercas a utilizar. Por otro lado, es posible generar una gran cantidad de información y documentación asociada, como bocetos de fabricación o listados de componentes (Bill of Materials, BOM) donde se recogen los materiales necesarios para construir el producto.

Tipos de programas
De acuerdo con las necesidades de las empresas, existen distintos tipos de software CAD que abarcan un amplio espectro de prestaciones, desde los sistemas de boceto endos dimensiones (2D) hasta los mixtos de alta calidad, pasando por los modeladores de rasgos sólidos de gama media. También hay multitud de soluciones intermedias, como las aplicaciones en 2D con módulos en 3D, los métodos de gama media que aumentan su funcionalidad en superficie o los programas de gama alta que empiezan a desarrollar una interfaz de usuario más orientada hacia sistemas operativos tipo Microsoft Windows.

Los fabricantes de productos que requieren un diseño relativamente simple emplean programas de diseño en 2D, que prácticamente constituyen una extensión virtual del papel donde se efectúan los bocetos. Las ventajas de diseñar a través del ordenador, sin embargo, son muchas: realizar cambios en los dibujos y recuperar componentes empleados en otros diseños es mucho más rápido y sencillo, ya que el operador del programa puede ajustar los cambios al final del proceso, en lugar de aplicar los complicados cálculos de escala que requieren los bocetos manuales. También existen aplicaciones similares que admiten dibujos en 3D y funcionan a través de wireframe, pero el operador debe insertar cada línea manualmente y el producto final no reconoce propiedades generales, de forma que no se le pueden añadir rasgos a su conjunto.

Dibujar como en la realidad
En cuanto a los sistemas de gama media, como AutoCAD y Cadkey 19, su característica más significativa es que facilitan la creación de objetos en 3D, de la misma forma que se haría en el mundo real. Así, se puede modificar el diseño, añadir material, introducir algún rasgo o eliminar un componente sin tener que volver a empezar. Su mayor ventaja es que no importa cómo se haya creado el objeto inicialmente, siempre que el producto final esté bien representado en la interfaz. Además, este tipo de aplicaciones genera bocetos a partir de maquetas o modelos con gran facilidad. Su principal inconveniente es que no incluyen herramienta alguna para mover componentes, ni para identificar interferencias o incompatibilidades entre ellos.

Los programas conocidos como paramétricos sólidos en 3D, entre los que destacan los de las compañías SolidWorks y Solid Edge, permiten ajustar todos los rasgos y componentes del boceto. De esta forma, las futuras modificaciones en el diseño serán más o menos simples en función de cómo fue creado el elemento original. Al tratarse de una representación perfecta de todos los componentes, el operador debe considerar cuidadosamente las consecuencias de sus acciones. Este tipo de soluciones también genera bocetos a partir de la maqueta pero, además, incorpora herramientas para representar sus movimientos, limitaciones e interferencias.

Junto a todas estas prestaciones, los sistemas de más alta calidad como Pro/Engineer, de PTC, y Catia, de Dassault Systèmes, son capaces de incluir rasgos orgánicos y ergonómicos a los diseños. La combinación de sólidos y superficies hace posible que los diseñadores creen productos que se ajusten a la anatomía humana.