Introdução a engenharia. As ferramentas da engenharia. aula 10.

Aula 10
1° Bimestre
Prof° Marcelo Alves

As ferramentas da Engenharia.

Essas ferramentas  são muito importantes para desenvolvimento  de projetos,produtos e sistemas de engenharia.

CAD designa  projeto auxiliado por computador

CAE engenharia  auxiliada por computador

CAM fabricação auxiliada por computador

O CAD surgiu em 1960, a ideia é utilizar todos os recursos do computador,de processamento e armazenamento  de dados,para suprir a necessidade de processos,que são de um grau de dificuldade enorme para  serem realizados por humanos.

Até a década de 60 todos os desenhos de engenharia eram feitos a mão,a mão de obra era muito especializada.

Primeiro sistema  CAD 

Podemos ver na imagem que muitos elementos do sistema CAD estão presentes nos dias atuais,como a tela,o sistema de manipulação  do ponto de escrita ou ponto de desenho,que é o mouse ou uma caneta e o computador.

A memoria desse computador era de 320 Kbytes (8 MB por fita).

Esse computador ocupava cerca de 93 metros quadrados.

Os nossos celulares atuais tem mais memoria.

O CAD,CAE e CAM surgiram para suprir a necessidade de resolução de problemas  da industria.

Após a 2° Guerra Mundial, começou a corrida espacial e os sistemas se tornaram cada dia mais complexos.

Exemplos: Foguetes ,aviões ,submarinos e usinas nuclear.

Devido a quantidade de informação desses projetos não era mais possível armazena-los no papel.

Era necessário um auxilio,esse auxilio era o computador.

Isso ocorreu devido a aproximação entre os usuários e os criadores de Software.

As montadoras e empresas aeroespacial ,elas começaram com a linha de produtos que podemos ver abaixo.

O CAD era uma prancheta eletrônica,que servia para fazer desenhos em 2D.

O desenho que era feito na prancheta tinha uma representação tridimensional,que era desenhada em um plano em duas dimensões,a primeira versão do CAD fazia exclusivamente isso substituir o papel pela prancheta.

O CAD na versão 3D surgiu principalmente para suprir as empresas automobilísticas e aeroespacial, para o desenvolvimento de desenhos de peças.

No fim dos anos 60,o CAD começa ser comercializado  deixando de ser  uso exclusivo das empresas.

Ainda nos anos 70 os computadores ocupavam uma sala inteira de 70 ou 80 metros quadrados,o computador era dedicado somente ao sistema de CAD. Esses computadores era dedicados não havia separação entre Hardware e Software,ele era muito caro e complexo.

CAD 3D.

Em 1975 surge o primeiro sistema em 3D criado por (Marcel Dassault)

Em 1979 surge o primeiro padrão de troca de dados gráficos (IGES) esse padrão existe até hoje,mas ele foi evoluindo ele é o sistema mais simples para troca de dados.

Nos anos 80 começa a se fazer a separação do Hardware e do Software,as empresas começam a desenvolver o Software independente do seu cliente.

Nos anos de 1980 surge os computadores pessoais,o CAD fica ao alcance de profissionais  área,de estudantes nas Universidades.

veja a foto abaixo:

Era necessário que a pessoa fizesse cursos para aprender utiliza o sistema pois haviam vários tipos de teclado,o sistema que era utilizado era Unix,o computador era dedicado e o custo era muito alto.

Antes do sistema ser portado para o computador pessoal poucas pessoas tinha acesso.

Algo muito importante é a parametrização é possível definir as dimensões do produto,se for feita uma alteração em uma dimensão do produtos,as demais dimensões se alteram automaticamente.

Modeladores de Sólidos: São  Arquiteturas para representar a peça tridimensional de forma matemática,ele transforma uma imagem em números e formulas matemática,essas formulas precisam ser representadas de forma precisa para a confecção dos produtos.

Os três modelados principais são ACIS,DesignBase e Parasolid.

Os modeladores de CAD são utilizados até hoje, o mesmo sistema dos anos 80,o sistema matemático desses Modeladores é muito complexo.

Nos anos 80 com a introdução dos computadores pessoais o sistema vai ficando mais simples e acessível.

Na figura abaixo vemos um Avião desenhado no CAD com representação em linhas,não temos a propriedade de um corpo solido.

 Na figura abaixo o Avião já tem propriedades de um produto sólido,massa,volume e etc.

Na Década de 90 temos a maioria dos programas de CAD tridimensional em computadores pessoais os PCS,cada vez nais acessíveis, a maioria das empresas trocam seus computadores por  PCS os mesmos que utilizamos em nossas residencias,porém com mais memorias para o armazenamentos de dados do CAD.

Na década de 90 surge a integração dos programas de CAD,CAE , CAM e os sistemas de gerenciamento do projeto devido ao grande numero de informações geradas pelos sistemas essa foi a grande revolução que chamados de Revolução do ciclo de vida do produto,todas as  informações do produtos estão armazenadas em um banco de dados.

Após os anos 90 temos o compartilhamento de dados pala internet,a criação de programas de gerenciamento e as ferramentas que permitem a colaboração de varias pessoas ao mesmo tempo.

Exemplo:

Um engenheiro no Brasil participa de projetos junto com um engenheiro de China,eles compartilham o mesmo sistema de CAD, o mesmo arquivo e a mesma tela,podem trabalhar no mesmo projeto ao mesmo tempo.

É necessário um sistema para gerenciar as modificações feitas no arquivo do  projeto,é possível verificar todas as mudanças realizadas no projeto.

Cae.

O CAE  é composto de programas que transformam desenhos da engenharia em equações,essas equações são resolvidas e o engenheiro terá dados numéricos das simulações que fez  no CAE.

Todos os tipos de engenharia  fazem simulações,não existe mais tentativa que resulte em erro,é necessário fazer simulações para não correr o risco do fracasso.

As simulações podem ser feitas,com os recursos disponíveis da física,da química e de qualquer outra ciência aplicada a engenharia.

O segundo passo foi a integração com os sistemas de CAD,podemos desenhar uma peça,e simular o seu funcionamento,teremos resultados numéricos de problemas que podem ocorrer.

Uma peça que sofrera pressão,pode ocorrer falhas em seu funcionamento,sabendo desse risco através da simulação,podemos alterar as dimensões da peça ou o material utilizado.

Na figura abaixo:

Temos a simulação do escoamento de ar em em carro de corrida.

temos pressões representadas por cores,pressão aerodinâmica carro ao se mover a uma velocidade,as linhas em torno do carro são as trajetórias das partículas de ar ao redor da carroceria.

Isso permite que o engenheiro passa modificar ,angulo,área e tamanho do aerofólio,para aumentar a aderência do carro no solo,conseguimos fazer os testes e verificar os resultados de desempenho no próprio computador.

Atualmente todos os produtos são simulados antes de serem fabricados.
Todas as  ferramentas de simulação estão no sistema CAE.

CAM.

Produção auxiliada por computador,antigamente haviam maquinas que apertávamos um botão e ela fabricava uma peça.

Atualmente temos as impressoras em 3D, onde temos o desenho da peça ou produto que vai ser produzido,como a produção é quase instantânea conseguimos avaliar o produto em geral.

Também podemos ter a simulação de uma fabrica ,uma linha de produção pode ser simulada,sem que o produto exista,os engenheiros de produção são capazes de descobrir os gargalos, a necessidade de estoque de peças, antes que o produto exista fisicamente.
Atualmente temos a redução do tempo de desenvolvimento,o ciclo de vida dos produtos foi reduzido.
Um grande exemplo antigamente um carro ficava  10 anos no mercado,hoje em dia ele fica 3 anos e depois é substituído,é necessário desenvolver novos produtos de acordo com a demanda do mercado.

PLM.

A grande inovação foi a junção de todos esses sistemas o chamado PLM,com esse programa é possível gerenciar as informações do produto,as comunicações dos profissionais que trabalham no projeto,o banco de dados e informações gerenciais da empresa.
Cada peça de um produto tem a especificação do material,processo de fabricação e custos.
Se fizermos a alteração de algum material para fabricação co produto é possível,inserir esse dado na planilha de custos é possível saber se teremos mais ou menos lucro na venda desse produto.
É possível ter um controle muito grande das atividades da empresa.
Atualmente o engenheiro é um empreendedor,gerente de negócios.
Muitas vezes as montadoras fazem publicidade de novos automóveis, que são gerados nos programas PLM,o primeiro carro não foi confeccionado,mas a propaganda já estão sendo divulgada.
Veja o vídeo abaixo: