Modelado de Sólidos en CAD y Estándares de Intercambio de Datos

CAD (Diseño Asistido por Computadora)

1. Esquemas para la representación de sólidos

1.1 B-REP (Boundary Representation)

Define el objeto mediante la descripción de su frontera. Para ello, se necesitan todas las caras que lo componen.

• Información Topológica: Se centra en la orientación de las caras.
• Elementos manejados: Se gestionan objetos, caras, bucles, aristas, vértices y coordenadas.

1.2 CSG (Constructive Solid Geometry)

El objeto se construye a partir de objetos básicos denominados Primitivas Sólidas y la aplicación de Operaciones Booleanas.

• Primitivas: Prisma, cilindro, esfera, toro y cono.
• Operaciones: Unión (U), Diferencia (-) e Intersección (∩).
• Características:
  • Se mantiene un árbol de operaciones.
  • El objeto ocupa un volumen definido.
  • La secuencia de operación no es única.
  • Su uso es más intuitivo, pero su representación es más lenta.
• Aplicaciones: Ensamblaje de tuberías y elementos mecánicos.

1.3 Barrido

Consiste en el barrido de una curva cerrada a lo largo de una trayectoria determinada:

• Traslación: La curva se mueve perpendicular al plano de la misma.
• Rotación: Movimiento circular respecto a un eje.
• Generalizado: Trayectorias complejas.

1.4 Descomposición celular

Se descompone el volumen dividiéndolo en volúmenes menores denominados células.

• Las células son contiguas y no intersectan entre sí.
• Tipos de células: Llenas, Vacías o Parcialmente Llenas.
• Si existen células parciales, podrán volver a dividirse.
• No se guarda información sobre el porcentaje de llenado de las parciales; todas se consideran iguales en el proceso de subdivisión.

2. Avances en el modelo de sólidos

En las etapas iniciales del diseño, a menudo no se concreta si la configuración escogida cumple los requerimientos finales. Los modeladores modernos aportan flexibilidad mediante tres características clave:

1. Diseño paramétrico: Se entiende por parámetros clave las dimensiones principales que definen un objeto. A cada una de estas dimensiones se le asocia un parámetro, de forma que es posible controlar la geometría de la pieza variando el valor de los diferentes parámetros.
2. Funciones geométricas inteligentes: Son funciones que facilitan la construcción de la pieza mediante la utilización de operaciones similares a las utilizadas en los procesos de fabricación real (taladros, vaciados, empalmes, etc.). El diseño de una pieza se realiza siguiendo las mismas etapas conceptuales propias de la mecanización, de ahí su gran facilidad de utilización.
3. Asociatividad: La mayoría de los programas se presentan con módulos de sólidos, planos, ensamblajes, etc. La asociatividad permite establecer cualquier modificación en cualquiera de los módulos, de forma que esta modificación se actualiza en tiempo real en el resto de los módulos.

Ventajas del modelado avanzado:

• No es necesario ser un operador experto de CAD debido a interfaces de usuario cada vez más intuitivos.
• Es posible obtener familias de piezas mediante la variación de los parámetros establecidos o la generación de bases de datos.
• Variaciones en tiempo real de piezas 3D, dibujos y ensamblajes en el momento en que se modifica alguna variable.

3. Intercambio de datos CAD/CAM

3.1 IGES (Initial Graphics Exchange Specification)

El formato IGES es un estándar para el intercambio de datos entre sistemas CAD/CAM, permitiendo su comunicación efectiva.

El elemento básico que lo caracteriza es la Entidad, de la cual distinguimos:

• Entidad geométrica: Como curvas, superficies, etc.
• Entidad NO geométrica: Relaciones entre entidades, anotaciones, cotas, etc.

A cada entidad se le asocia un número (por ejemplo, Línea = 110). El archivo se compone de un fichero ASCII de 80 columnas, donde el número de columna aporta información específica. La columna nº 73 es la más significativa, ya que indica la sección; los últimos 7 caracteres de la línea representan el número de línea de esa sección.

Secciones del fichero IGES:

1. FLAG: Comparte información general como el nombre del estándar y la versión.
2. START: Contiene comentarios legibles, indicando el sistema de origen y destino.
3. GLOBAL: Parámetros globales que afectarán a los datos recogidos en todas las secciones.
4. DIRECTORY: Entidades representadas por su número. Cada entidad ocupa dos líneas y cada línea se divide en 8 caracteres (20 campos).
5. PARAMETER: Número de entidad seguido de parámetros separados por comas, finalizando con un punto y coma (;). Dependiendo de la entidad, tendrá una o varias líneas.
6. TERMINATE: Indica la longitud de cada sección mediante la letra de la sección y el último número de línea de la misma.