Projeto Auxiliado por Computador: Introdução ao CAD, CAE e CAM

PROJETO AUXILIADO POR COMPUTADOR CAE Renato de Brito Sanchez 2 1 INTRODUÇÃO AO CAD CAE E CAM O avanço constante da tecnologia faz com que a indústria invista em robótica inteligência artificial máquinas de ponta entre outros elementos da indústria 40 A partir deste cenário os softwares CAD CAM e CAE tornaram o design assim como a produção mais arrojados e melhor documentados assim sendo tais softwares têm facilitado o processo de modelagem computacional Dessa forma o uso combinado de ferramentas proporciona à indústria procedimentos cada vez mais flexíveis e a prepara para um contexto cambiável competitivo e internacional Na imagem abaixo podemos observar os três softwares usados na indústria Figura 11 Interligação CADCAECAM Fonte 4i ENGENHARIA 2017 Traduzindo a imagem para o português temos uma relação sobre os três elementos em estudo o CAD é o responsável pelo Projeto O CAE é diretamente ligado à simulação e o CAM é o responsável pela execução 3 11 Conceitos básicos de CAD CAE e CAM A ferramenta CAD Desenho Assistido por Computador se expressa na modelagem em 2D e 3D de estruturas físicas e propriedades de materiais partindo de um software computacional Esse software possibilita uma breve volta no tempo para gerações passadas e prototipagem dos modelos A partir de um design evoluído é possível alcançar versatilidade velocidade precisão e conveniência para a indústria de manufatura Assim a capacidade do CAD de documentar projetos permite um ambiente mais ágil para criação de novos produtos Além disso a comunicação da equipe é mais simples com facilidade de compartilhamento Figura 12 Exemplo de layout no AutoCAD mecânico Fonte AUTODESK s d Quanto ao CAE seu processo de solução se concentra mais nas tarefas de análise de engenharia Este é um poderoso software gráfico interativo portanto é amplamente utilizado para produção em massa de produtos em ambiente de manufatura Suas 4 aplicações variam de projeto inicial a testes virtuais com algoritmos analíticos e planejamento de manufatura Com esse tipo de visão computacional é possível realizar cálculos complexos que não poderiam ser realizados manualmente Normalmente o software é usado para simulações como otimização análise elementar pesquisa térmica dinâmica de fluidos entre outros Usando a computação assistida especialmente quando a engenharia e a indústria são combinadas o custo e o tempo de gerenciamento do projeto e todo o processo de desenvolvimento podem ser otimizados Na presença de pontos fracos se o protótipo digital não atender às expectativas o modelo pode ser aprimorado Figura 13 Software CAE em uma análise estrutural Fonte 3D CAE ENGENHARIA s d O software CAM é utilizado para controlar equipamentos de fabricação É transmitido à máquina como criar digitalmente o produto planejado e quais ferramentas usar em outras palavras o CAM traduz o projeto em uma linguagem que a máquina possa entender 5 Portanto mesmo que o design CAD seja extremamente eficiente apenas o sistema CAM pode ser realizado no mundo real Ele pode verificar se há erros geométricos no modelo que afetarão o produto garantindo a máxima eficiência de fabricação Atualmente as intervenções manuais realizadas para operar um computador são carregar programas inserir matériasprimas e vender os produtos acabados 111 Exemplos de aplicação Um processo de CAE típico abrange etapas de préprocessamento solução e pós processamento Na fase de préprocessamento os engenheiros modelam a geometria ou uma representação do sistema e as propriedades físicas do projeto bem como o ambiente na forma de cargas e restrições aplicadas Em seguida o modelo é resolvido usando uma fórmula matemática adequada da física de suporte Na fase de pós processamento os resultados são apresentados ao engenheiro para revisão O CAE consegue se adaptar às áreas mais diferentes devido sua grande flexibilidade podendo ser utilizado em áreas que variam desde a construção civil até a indústria automobilística Em áreas como a aeronáutica o CAE pode determinar o custo do projeto verificar falhas na prévisualização do produto apontar falhas no design ou na funcionalidade do produto e simular comportamentos A imagem a seguir ilustra a aplicação do software CAE em uma cadeira analisando a sua tensão elástica 6 Figura 14 Análise estrutural de uma cadeira Fonte ESSS 2014 12 Problemas da mecânica dos meios contínuos A mecânica de meios contínuos é um ramo da física paralelo à mecânica que propõe um modelo unificado para sólidos deformáveis sólidos rígidos e fluidos Na física os fluidos se classificam em líquidos e gases Podemos usar a mecânica dos meios contínuos tanto para designar um modelo matemático como qualquer porção de material cujo comportamento possa ser descrito adequadamente por esse modelo A mecânica de meios contínuos pode ser dividida em alguns tópicos são eles Mecânica dos sólidos rígidos constituída por um meio contínuo de posições bem definidas de modo que deformações translações e rotações possam ser descritas e dissociadas para análise 7 Mecânica dos sólidos deformáveis na qual a análise de pequenas deformações é passível de modelos relativamente simples que envolvem cálculo e álgebra Contudo a análise de grandes deformações exige métodos mais sofisticados através de análise numérica Ainda para muitos materiais principalmente metais há uma proporcionalidade entre tensão e deformação um comportamento previsto pela Lei de Hooke Mecânica dos fluidos subdividida em Fluidos Compressíveis e Fluidos Incompressíveis o primeiro é considerado um fluxo compressível se a densidade do fluido muda em relação à pressão o segundo é qualquer fluido cuja densidade sempre permanece constante com o tempo e tem a capacidade de oporse à compressão do mesmo sob qualquer condição 13 Especificações e alternativas de soluções O pressuposto básico das fórmulas matemáticas da resposta da mecânica sólida é idealizálas como um meio contínuo Continuidade significa ignorar a microestrutura interna e possíveis defeitos iniciais o que equivale a admitir que todo volume básico que pode ser definido no meio seja totalmente preenchido com a massa elementar Essa suposição é razoável considerando a escala macro em que os materiais são geralmente observados pesquisados e aplicados na engenharia O primeiro resultado importante da hipótese de continuidade é que você pode se referir ao ponto médio chamálo de ponto substancial e associálo a um conjunto de coordenadas A outra é que as funções matemáticas podem ser usadas para descrever a transformação que o corpo passará Portanto podese dizer que em um dado momento a posição geométrica do ponto intermediário constitui a chamada configuração Nessas condições a transformação final que leva a uma mudança de configuração pode ser descrita por uma função matemática que representa o deslocamento sofrido e as coordenadas do ponto como variáveis livres Para manter a consistência com a própria premissa de continuidade essas funções são consideradas contínuas 8 Conclusão Neste bloco fomos introduzidos a softwares conhecidos da indústria tecnológica que facilitam processos de manufatura por meio da sua projeção simulação e execução Suas aplicações na indústria são vastas por exemplo é utilizada na indústria civil automobilística aeronáutica e mecânica Vimos também a mecânica dos meios contínuos que propõe um modelo matemático unificado para sólidos e fluidos e pode ser usada para designar um modelo matemático simplificando modelos aritméticos complexos REFERÊNCIAS AutoCAD In AutoDesk Disponível em httpautodesk3afMIvc Acesso em 15 dez 2020 CAD CAE E CAM Qual a diferença entre eles In 4i Engenharia Disponível em httpsbitly385r6Pj Acesso em 15 dez 2020 Engenharia Assistida por Computador o que é e como funciona In ESSS Disponível em httpbitly2IUWE1S Acesso em 15 dez 2020 Por que utilizar simulação estrutural In 3D CAE ENGENHARIA Disponível em httpbitly34gNlki Acesso em 15 dez 2020 REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES Softwares CADCAMCAE quais as diferenças entre 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