QUESTIONÁRIO SISTEMAS CAD E CAx

1-Quais as principais características das indústrias de produção seriada e produção sob encomenda?

Seriada- um mesmo produto é fabricado em grandes lotes; o tempo empregado na preparação inicial de produção e otimização dos processos envolvidos não tem impacto considerável no custo final do produto, podendo representar significativo ganho de tempo na redução dos tempos de fabricação e consumo de materiais; os erros de produto e/ou produção, em função do tamanho do lote e tempo de produção são absorvidos sem grandes complicações ou um impacto significativo, a depender do momento em que ocorra a identificação; possui baixa flexibilidade de fabricação, como as máquinas são preparadas para fabricarem um só produto, para alterá-lo pode ser necessário alterar o processo produtivo; a programação de produção compra de matéria prima, estoque e outras atividades indiretas que existam são mais fáceis de serem administradas, e pequenas reduções de tempo de fabricação e economia de material tem impacto considerável em relação ao custo final do produto

Sob encomenda- o lote de fabricação é unitário; o tempo de preparação da produção possui grande impacto no custo do produto final; os erros de fabricação impactam diretamente no produto fabricado; alta flexibilidade de produção, o produto é alterado em cada lote; atividades de programação da produção compra de matérias primas, estoque e outras atividades indiretas pertinentes ao processo produtivo são difíceis de serem administradas, e pequenas reduções de tempo de fabricação e economia de material tem pouco impacto em relação ao custo final do produto.

2-Entendimento sobre produtos complexos e formas geométricas complexas.

Produtos complexos- sua complexidade pode não ter relação com as formas geométricas dos componentes, o grau de precisão, o processo de fabricação, a matéria prima, montagem e ajustes são relevantes na definição. O produto é composto por um grande número de componentes com elevada precisão de fabricação, exigindo um intenso trabalho de montagem e ajuste e gerando um elevado custo de fabricação

Formas geométricas complexas-não são passíveis de representação utilizando a matemática convencional, tipo circunferências, retas e curvas cônicas (hipérbole, parábola, elipse) ou geometrias tridimensionais primitivas como formas cúbicas, esféricas, toroidais, cônicas, planas e cilíndricas. Cada ponto da geometria possui um raio de curvatura distinto e independente dos adjacentes e se altera de forma não uniforme.

3-Em uma cadeia de manufatura, sistemas computacionais para gestão e planejamento de produção, assim como sistemas de engenharia auxiliada por computador, Cax, são empregados. Comente a Manufatura Integrada por Computador.

Uma cadeia de manufatura é a integração de atividades e processos de fabricação de produtos específicos (projeto, materiais, processo, fabricação, qualidade, gestão, marketing), sendo dividida em dois níveis:

Sistemas de gestão e planejamento (externo) que são auxiliados por sistemas computacionais específicos, como: MRP que planeja necessidade de materiais; ERP, para integrar as informações gerenciais dos diferentes departamentos; EDM/PDM que são utilizados para gerenciar as informações do processo para administrar, controlar e autorizar a liberação e modificação de documentos e PLM que vem a ser o conceito que emprega ferramentas para a gestão de todo o ciclo de vida do produto, obtendo dados das ferramentas utilizadas.

Sistemas de processos de fabricação (interno)- auxiliados por ferramentas de diferentes sistemas Cax, como CAD para o auxílio ao projeto, desenho, modelamento e design industrial de produtos; CAM, para auxílio às atividades de fabricação; CAE para auxílio à simulação de solicitações mecânicas, força, temperatura, força, pressão, etc.; CAI para auxílio à inspeção de formas geométricas e CAPP para auxílio ao planejamento dos processos de fabricação

4-Apresente conceitos gerais sobre os sistemas CAD, CAM, CAE, CAI.

CAD- Sistema empregado em atividades de desenvolvimento de produtos (design industrial) e projeto tem como objetivo auxiliar no desenho e modelamento de peças com o auxílio do computador.

CAM- software empregado na etapa de fabricação para apoiar a cadeia de manufatura, comumente empregado para gerar programas para máquinas CNC, calcula as trajetórias da ferramenta para realizar a usinagem e simula a movimentação da máquina.

CAE- sistemas desenvolvidos para simular aplicações reais, podendo auxiliar etapas e projetos de fabricação.

CAI- Representa a integração final dos processos de fabricação, etapa em que é realizada a comparação geométrica entre o modelo construído no CAD e o produto fabricado.

5-Exemplifique diferentes áreas para aplicação de um sistema CAD

No desenvolvimento de produtos (design geométrico) com o uso de formas geométricas complexas e formas geométricas com baixa complexidade e no desenvolvimento de projetos como projeto de ferramentais moldes e matizes e projeto de elemento de máquinas

6-Defina Desenho Técnico e modelamento de produtos

Desenho Técnico- É o método utilizado para representar objetos tradicionais em um plano (folha de papel) empregando-se a representação por diferentes vistas, representando-o em duas dimensões

Modelamento de produtos- corresponde à representação geométrica tridimensional que pode ser de forma real, com a criação de um protótipo físico, ou de forma virtual, por um software CAD tridimensional, facilita a interpretação, pois o modelamento tridimensional elimina os possíveis erros causados pelo uso de vistas múltiplas.

7-Qual a importância de um sistema CAD em um ambiente de engenharia integrada por computador

Facilita a integração prática entre os diversos sistemas computacionais de auxílio direto à engenharia nas etapas de planejamento, manufatura e inspeção; possibilitando à superação das restrições de utilização prática entre eles com custo, gerenciamento e implementação num ambiente real de trabalho

8-Como podem ser visualizados objetos geométricos nos sistemas CAD atuais

Wireframe (estruturas de arame) para vistas de objetos tridimensionais criados por desenho técnico em 2D e perfis 2D gerados pela criação de geometrias tridimensionais e pelo shadding que vem a ser o preenchimento colorido das faces da geometria. Há ainda a função rendering que são recursos de visualização fotográfica que permitem alterar o foco de iluminação, grau de transparência de objetos, textura, etc.

9-O que é um comando numérico computadorizado?

É o acionamento ou ação de comando, utilizando-se a forma numérica para comandar ou controlar equipamentos e máquinas modernas como fresadsoras, tornos, retíficas, máquinas para corte e outras. O CNC é empregado utilizando-se o sistema de coordenadas cartesianas para quantificar uma ação específica, como a movimentação das máquinas. Podem ser elaborados manualmente ou através de um software CAM

10-Quais as limitações de um CAD 2D?

Pode representar uma limitação para integração das tecnologias computacionais Cax, pois sua geometria não possui informações superficiais e volumétricas. Utilizando sua geometria um sistema CAM pode criar apenas processos de usinagem planares, movimentando a ferramenta apenas no plano do perfil, apenas variando profundidade e corte 

1) Em seu entendimento, qual necessidade de compreensão da

classificação de sistemas CAD existentes no mercado?

Devido à diversidade de softwares existentes e as constantes atualizações tecnológicas e pelo fato de serem classificados conforme as possibilidades de aplicação e podendo ser indicados para trabalhos distintos faz-se necessário discernir fatores como custo e representação geométrica destes sistemas, Compreender esta diversidade classificatória é fundamental para utilizar de forma eficiente e racional e para uma melhor análise de investimento nesta tecnologia e propicia uma melhor compreensão sobre a capacidade de cada sistema e auxiliar na definição do mais conveniente e adequado.

2) Os sistemas CAD 2D foram os primeiros a serem desenvolvidos. Estes são sistemas ultrapassados? Explique.

Existem muitas aplicações em que não é necessário a utilização de modelamento tridimensional, simulações, efeitos de visualização gráfica e integração com outros sistemas justificando o uso do CAD 2D a exemplo da usinagem para setores de manutenção industrial com a utilização de máquinas ferramentas como tornos, fresadeiras e furadeiras ; quando as peças projetadas não possuem formas geométricas complexas e não são produzidas de formas seriadas e necessitam que sejam gerados desenhos 2D para instrução do operador e arquivamento para documentação e trabalhos posteriores.

3) O que é um CAD modelador de sólido? Superfícies? Híbrido? Explique.

CAD modeladores de sólidos- permitem a criação de objetos tridimensionais de forma rápida e simples, mas não permitem recursos avançados para modelamento de formas geométricas complexas (designers de moda e industriais);

CAD modeladores de superfícies- permitem a criação mais apurada de formas complexas, com recursos interativos para manipulação da forma geométrica desejada. Podendo manter a continuidade da curvatura da geometria

CAD híbrido- permite ao software trabalhar com modelos sólidos e de superfície ao mesmo tempo, dentro de um mesmo ambiente, propiciando uma versatilidade de trabalho.

4) Como podem ocorrer interações entre diferentes objetos sólidos a fim de modelar um produto? E interações entre superfícies?

As geometrias tridimensionais num CAD modelador de sólidos são entidades sólidas, contendo informações volumétricas, superficiais e físicas como massa, centro de gravidade e inércia; possuem um volume fechado, permitindo a identificação da área externa e interna da peça modelada, podendo identificar um ponto qualquer pertencente ao objeto ou não, auxiliando o reconhecimento de interferências entre geometrias na análise de montagem dos componentes e o resultado final consiste numa única entidade, sendo que esta validação geométrica limita o modelamento de formas complexas.

Num CAD modelador de superfícies, os objetos são formados por interações entre um grande número de superfícies posicionadas pelo usuário ou criadas automaticamente pelo software com operações de interseção, criando e posicionando as superfícies e o software executa um logaritmo para identificar a curva que intersecciona as superfícies, denominada de curva paramétrica de corte criando uma fronteira para cada superfície envolvida na operação. Também pode ocorrer sem a interseção entre superfícies,para limitar a superfície pela curva o usuário transforma a curva wireframe em paramétrica de corte e depois cria uma fronteira para realizar o corte sobre a superfície, para tanto as curvas devem estar fechadas

5) Explique os conceitos de um CAD paramétrico e associativo.

Duas são as circunstâncias em que um CAD pode ser considerado paramétrico:

Dimensional- permite que todas as dimensões de um produto estejam relacionadas entre si, através de parâmetros que têm todos os valores a eles atrelados automaticamente, quando um valor é alterado. Propicia êxito na sua aplicação quando se deseja modelar uma família de peças

Entre geometrias- quando são criadas relações entre as geometrias construídas que podem repercutir nas regiões adjacentes, que sofrem influências da região alterada. Possuem um histórico das etapas realizadas para a construção de um produto conhecido como árvore binária ou de construção topológica  em que podem ser  realizadas as alterações geométricas.

Em um CAD associativo, os desenhos técnicos 2D são gerados automaticamente, contendo as vistas tradicionais de desenho (frontal, isométrica, de topo e lateral) e fica diretamente relacionado com o modelo 3D; qualquer alteração posterior na geometria tridimensional, o sistema altera automaticamente todo o desenho 2D, inclusive as cotas dimensionais.

6) Expresse seu conhecimento sobre a transferência de geometrias entre sistema CAx de diferentes fornecedores.

Para ocorrer a troca de informações geométricas de um produto entre empresas que desenvolveram e/ou utilizam extensões e arquivos de sistemas diferentes, é necessário um padrão de comunicação comum entre os softwares CAD utilizados. Entre sistemas CAx, o primeiro padrão de comunicação surgiu em 1980 e foi denominado de IGES (Inital Graphics Exchange Especification) e, por ele, qualquer arquivo geométrico gerado em CAx específico pode ser convertido em ASCII, contendo as informações das entidades que compões a geometria (retas, curvas, superfícies, cor, etc.). Quando um objeto sólido é exportado por esse padrão, a geometria é convertida em superfície, havendo perda das informações geométricas exigindo retrabalho podendo haver perda da árvore binária de construção, falta de superfícies para composição do objeto, perda das fronteiras que limitam a superfície e geração de superfícies duplicadas, isto ocorre devido ao ajuste da entidade geométrica padrão à matemática do software que importa a geometria.

O padrão de comunicação VDA-FS se tornou a norma alemã para a transferência de informação de superfície entre sistemas diferentes de CAx, assim como de CAD; tem um conceito similar ao IGES com o mesmo formato ASCII.Este padrão leva em consideração as informações geométricas mas as informações sobre a cor e as layers não são.

Apesar de o padrão IGES ser o mais utilizado pelas indústrias mundiais, a ISO está desenvolvendo uma linguagem universal de transferência de dados, a STEP (standard for the Exchange of product mondel data) com o objetivo de suprir as deficiências dos padrões anteriores abrangendo todas as etapas do processo de produção da concepção a reciclagem.

7) Explique as três técnicas de modelamento geométrico em sistema CAD.

Geometrias primitivas- rápida para gerar objetos tridimensionais, baseado em, formas primitivas (cilindro, cone,toros,plano, cubo e esfera) necessita apenas das informações das dimensões do objeto e sua posição no espaço. Pode ocasionar incongruências na nomeclatura utilizada para nomear os objetos.

Geometrias baseadas em domínio Wireframe- os objetos são construídos utilizando informações geométricas em Wireframe (retas, curvas, arcos, pontos ou uma combinação destas entidades). Executa as funções de operação de revolução ou extrusão de um perfil sobre um vetor direcional, extrusão de um perfil sobre outro perfil direcional, interpolação entre curvas e migração entre seções transversais

Geometrias de interseção- São geradas automaticamente pelo CAD , quando se solicita criar uma superfície suave, para realizar uma interseção entre outras superfícies, podem ser construídas por dois princípios: blend , quando há uma interseção suave entre duas geometrias, criando uma “mistura” de ambas, seguindo suas tangências e tendo como base um valor de raio de concordância informado e o fillet que obedece com rigor o valor do raio definido pelo projetista.

8) Explique o que é o modelamento baseado em feature. 

Feature são elementos geométricos baseados em formas padronizadas (furos, chanfros, rebaixos, dentre outros) e o modelamento nele baseado exclui a utilização de operações de interseção para criar tais entidades. Forma bastante eficiente de modelamento pois não requer a criação e o posicionamento das geometrias auxiliares utilizadas nas operações de interseção

9) Quais as possibilidades de edição geométrica em sistema CAD modeladores de superfícies? Explique.

Os sistemas CAD são capazes de realizar , através de recursos sofisticados para manipulação da geometria, o modelamento de qualquer superfície, independente da sua complexidade e permite que a forma geométrica seja alterada interativamente para se obter o produto desejado.Essa característica de possibilidade e de edição de qualquer ponto de uma geometria, garantindo a continuidade de tangência e curvatura, é uma importante distinção entre os modeladores de superfície dos sólidos.

As possibilidades de edição geométricas de manipulação da superfície pode ser dada pela movimentação de qualquer ponto da geometria em qualquer direção e cada ponto tangente são associados a cada ponto da superfície e podem ser editados quanto à direção, à magnitude e ao sentido, permitindo a alteração de qualquer região da superfície.

10) Quais são as principais características a serem avaliados no dimensionamento adequado de uma plataforma CAD/CAx?

Critérios técnicos- complexidade da geometria, ferramentas de trabalho, grupo de produtos, integração com outros sistemas CAx, exportação de desenhos 2D e interface de comunicação.

Critérios de investimento- custo do sistema, documentação, posição da empresa desenvolvedora do software, custo do hardware e suporte técnico.