Evolución del diseño del automóvil

Uno de los primeros sistemas computerizados o digitales utilizados en el diseño de automoción para ayudar en la creación, modificación, análisis u optimización de un diseño, es el denominado CAD (Computed Aided Design), habitualmente conocido como diseño asistido por ordenador.

El software CAD se utiliza para aumentar la productividad del diseñador, mejorar la calidad del diseño, mejorar las comunicaciones a través de la documentación y crear una base de datos para la fabricación.

Diseño asistido por ordenador

Los inicios de la tecnología basada en CAD (Computed Aided Design), del diseño automotriz se remonta París en 1959, cuando la empresa automotriz Citroën contrató a un joven matemático, Paul de Faget de Casteljau. Citroën ya tenía fresadoras controladas por ordenador, pero para poder utilizarlas completamente, tuvieron que crear un enlace entre el entonces predominante de planos en 2D y las fresadoras. Este enlace tendría que traducir el plano con información en fórmulas, creando así la coordenadas para accionar la fresadora.

Pierre Bézier (ingeniero mecánico) trabajó en Renault, también en París, y conoció los esfuerzos secretos de Citroën. El fué capaz de crear un sistema con esa funcionalidad.

Incorporación de herramientas al proceso de diseño

Estos nuevos métodos CAD se incorporaron al proceso de diseño automotriz. Hasta finales de la década de 1980. El proceso consistió básicamente en los siguientes pasos.

1. Los bocetos artísticos en 2D captan el concepto.
2. Los prototipos de arcilla se construyen para interpretar los bocetos
3. Una representación CAD 3D es desarrollada digitalizando los prototipos de arcilla y transformando esta información en amplias fórmulas matemáticas. Una vez establecido el modelo en 3D resultó fácil transferir a dos dimensiones cada una de sus caras, alzado, planta y perfil, para poder trasladar las dimensiones del producto a cada uno de los planos 2D y sus secciones correspondientes. Incluso añadiendo dimensiones y tolerancias automáticamente por medio del programa (CAD =Computer Aided Design).

4. Las instrucciones de fresado CAM (Computer aided Manufacturing) se generan a partir del modelo CAD en 3D y una transformación de los datos por medio de IGES o Initial Graphics Exchange Specification (Especificación de Intercambio Inicial de Gráficos) es un formato de archivo informático que define un formato neutral de datos que permite el intercambio digital de información entre sistemas de diseño asistido por computadora (CAD).

Homogeneización de lenguajes digitales

El proyecto IGES fue iniciado en 1979 por un grupo de usuarios y proveedores CAD como Boeing, General Electric, Xerox, Computer Vision. Desde 1988, el departamento de defensa de EE. UU. requiere que toda la información de fabricación de producto (PMI - Product Manufacturing Information) utilizada en la subcontratación de sistemas armamentísticos (dibujos de ingeniería, diagramas de circuitos, etc) sea digitalizada y entregada en formato electrónico, específicamente en formato IGES. A partir de entonces cualquier proveedor de software CAD/CAM facilita la importación (lectura) y exportación (escritura) de archivos en formato IGES.

El modelo CAD se complementa con otras herramientas que han ido surgiendo y que actualmente utilizan las ingenierías para simulación de pruebas, tales como aerodinámica (CFD= Computational Fluid Dinamics) y análisis estructural (FEM= Finite Element Analisys). También, el modelo CAD es clave para la especificación de

instrucciones de fresado con el (CAM= Computed Aided Manufacturing). Fueron necesarios grandes cambios ya que la práctica común era reconstruir el modelo de arcilla y luego reconstruir el modelo CAD. Este ciclo fue muy costoso, lento, de prueba y error y de mucha creatividad.

La tecnología de diseño asistido por computadora (CAD) y de ingeniería asistida por computadora (CAE) evolucionó por separado durante décadas. Debido a los procesos heredados, el diseño y la simulación continúan aplicándose secuencialmente como tareas separadas. Pero no existe concurrencia en el diseño preliminar y cuando concurren los datos es demasiado tarde para el diseño entre los diseñadores y los expertos en simulación. Las herramientas de simulación especializadas no admitían el diseño y la simulación integrados.

Evolución de las herramientas digitales

Aunque las herramientas matemáticas permitirían a los artistas diseñar automóviles completamente utilizando CAD, las herramientas hápticas o relativas al tacto, no eran lo suficientemente maduras para hacer esto factible. (Las herramientas hápticas le dan a la gente una sensación de retroalimentación o sentido de tacto).

Los fabricantes de automóviles japoneses fueron los primeros en eliminar el modelo de arcilla del proceso de diseño. Como resultado, a finales de la década de 1980.

Los fabricantes de automóviles japoneses estaban introduciendo nuevos vehículos en la mitad del tiempo que los fabricantes de automóviles de Detroit.

La disminución en la duración del ciclo de diseño, redujo significativamente el coste del proyecto.

Por otro lado, los métodos de planificación del diseño con la Ingeniería concurrente o simultánea, redujo fundamentalmente el tiempo de “Time to market” del producto. Además, la creatividad podría florecer en este ambiente, lo que conduce a una mayor variedad en diseños. Como resultado del mismo.

El diseño y la simulación integrados, son ahora posibles en algunas compañías punteras de análisis computacional, donde brindan a los ingenieros de diseño y análisis la ventaja de experimentar su diseño. Se integran tecnologías completas de simulación, para proporcionar una interfaz de usuario común y un modelo de datos para el modelado y la simulación. Al aplicar la simulación a la fase más temprana del diseño, es posible predecir, comparar y simular con precisión múltiples comportamientos de productos. La comprensión del rendimiento del producto es esencial para ofrecer productos de alta calidad que cumplan con los requisitos. Además de acortar los ciclos de desarrollo de productos al minimizar la realización de pruebas y prototipos físicos.

Prácticamente todos los fabricantes de automóviles tienen herramientas de diseño CAD adaptadas, que a su vez han minimizado la importancia del prototipo de arcilla.

La eliminación del modelo de arcilla no ha sido completa, aunque existen herramientas necesarias para analizar el 3D con un modelo CAD.

Muchos modelos actuales siguen utilizando modelos de arcilla para la fase de concepto porque se captan mejor las líneas maestras visualizando y utilizando el sentido del tacto para analizar con los sentidos humanos las transiciones entre líneas y la curvatura de las superficies.