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Universidad Nacional de Lomas de Zamora
EVOLUCION DEL PENSAMIENTO CIENTIFICO
TRABAJO PRCTICO:
Sistemas CAD CAM CAE Docentes: Titular: Mg. Daro Caresani. Ayudantes: Ing. Mariano Santos. Ing. Sebastin Gatty. Alumno: Paredes Ivan. .DNI: 26817604 Fabiola Coronel..DNI: 30009287
NDICE
Introduccin................................................................................................................................................................................2
Hiptesis.....................................................................................................................................................................................2
Capitulo I
Evolucin del CAD CAM CAE ..3
Capitulo 2
Sistemas CAD....4
Ventajas del CAD...4
Aplicacin de los sistemas CAD...4
Capitulo 3..
Sistemas CAM.......6
Ventajas del CAM..6
Aplicacin de los sistemas CAM..6
Capitulo 4
Sistemas CAE8
Ventajas del CAE...8
Aplicacin de los sistemas CAE...8
Capitulo 5
Relacin entre CAD, CAE y CAM ...10
Aplicaciones de los sistemas CAD/CAE/CAM en la industria....10
Diseo de circuitos integrados...10
Industria del mueble...10
Diseo de circuitos electrnicos....11
Industria Aeronutica.11
Industria del automvil..11
Industria pesada..12
Diseo Industrial.12
Ingeniera Civil.12
Diseo arquitectnico...12
Industrial textil.13
Capitulo 6
Proceso de diseo de un producto asistido por computadora..14
Aplicaciones en el sector mecnico..15
Capitulo 7
Comparacin de fabricacin entro los sistemas convencionales y los CAD CAM CAE.16
Primer ejemplo.16
Sistema de produccin convencional...16
Sistema de produccin con sistemas CAD CAM..17
Segundo ejemplo17
Capitulo 8
Perspectiva de futuro...18
Conclusin...19 ANEXO
Plano en cad de envolvente.....20
Planilla para CNC....21
Bibliografa .....22
Paginas Web......22
1
Introduccin
Debido a los proceso de innovacin tecnolgica que sucede en la actualidad junto a la fuerte
competencia entre las empresas, son las causas principales del aumento de exigencias de los
mercados donde los fabricantes deben presentar productos cada vez mas adecuados a las
necesidades del cliente.
Este incremento de complejidad tecnolgica exige la introduccin de un gran conjunto de
tcnicas de diseo y fabricacin basado en la tecnologa informtica
La aplicacin de los sistemas informticos para el diseo y la manufactura han tenido un amplio
desarrollo y se han extendido a diversos sectores productivos.
Hiptesis
El siguiente trabajo tiene como objetivo plasmar la reduccin de los costos de produccin,
tiempo de elaboracin del producto, aumentar la calidad para satisfacer las necesidades de los
clientes pasando del sistema de produccin convencional a los sistemas CAD CAM CAE
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Captulo 1
Evolucin del CAD CAM CAE Se pude distinguir tres etapas:
Una primera que abarca desde los aos 50 hasta principios de los 70, en la que se inicia la investigacin y se desarrollan los primeros perifricos grficos.
Una segunda etapa que va desde los aos 70 hasta mediados los 80 , donde se comienza a comercializar el hardware grafico y comienza su aplicacin industrial con la invencin del
lpiz se avanza en el diseo grafico aparece el lenguaje APT y con el aparece las primeras
aplicaciones del CAM. Cada vez mas se va implementando los sistemas CAD en
ordenadores mas pequeos lo que va acompaado al desarrollo de tcnicas de anlisis
basadas el mtodo de elementos finitos utilizadas por muchas aplicaciones CAE
Y una tercera etapa desde 1985 hasta la actualidad en la que se produce la implementacin masiva del CAD en todos los mbitos de la industria.
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Captulo 2
Sistemas CAD El sistema CAD dibujo asistido por computadora representa el conjunto de aplicaciones
informticas que permiten a un diseador definir el producto a fabricar .Atiende las tareas del
diseo tales como el dibujo tcnico en dos y en tres dimensiones y la documentacin del
mismo. Los diseadores tuvieron un gran cambio en el momento de plasmar los diseos
industriales, pueden convertir un objeto en una representacin electrnica ms rpidamente y
con mayor precisin que si fuera con un diagrama utilizando lpiz y papel
Ventajas del CAD
Ayuda a la estandarizacin Mayor productividad en el trazado de planos Reduccin de los tiempos de diseo por lo tanto disminuye su costo Mejora en la representacin grafica del objeto diseado Integracin con otras etapas de diseo Mejora en el proceso de diseo Aplicacin de los sistemas CAD
Los sistemas de CAD poseen muchas cualidades que los hacen tiles para gran numero de
aplicaciones .A continuacin enumeraremos las ms importantes destacando aquellas
relacionadas con el desarrollo de producto.
Diseo grafico Artes grficos, digitalizacin de imgenes fotogrficas, iconografa.
Animacin Televisin, cine publicidad, educacin, mecanismos.
Procesamiento y tratamiento de imgenes Medicina, qumica, biologa, molecular.
Arquitectura. Realidad virtual, foto realismo, perspectivas, planos,
Electrnica. Circuitos impresos, trazado de piezas.
Cartografas, Topografas. Sistemas GIS
Informtica
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Diagramas de flujo, diseos de interfases de usuario de los programas
Diseo Tecnolgico, mecnico, industrial, naval, aeronutico, civil, etc.
Ejemplo de un plano en CAD de un barco
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Captulo 3
Sistemas CAM Fabricacin Asistida por computadora son las encargadas de traducir las especificaciones de
diseo a especificaciones de produccin.
Entre las posibilidades de aplicacin encontramos:
Generacin de programas de control numrico
Simulacin de trayectorias de herramientas para mecanizado de un producto diseado
partiendo de un sistema de modelo CAD
Una vez que se ha concluido el diseo de la pieza y se han realizado las simulaciones sobre su
comportamiento ante situaciones extremas, se procede a su fabricacin. Es en este punto
donde entra en accin el CAM, creando, a partir del diseo CAD, los dispositivos de control
numrico, que controlarn el trabajo de las diferentes mquinas, de forma que el resultado
coincida exactamente con el diseo realizado en el menor tiempo posible.
Ventajas de CAM
Rpida creacin de modelos Incrementa la productividad Reproduzca exactamente cualquier modelo eliminando los errores de interpretacin de los
artesanos
Incrementar las ganancias Operacin de los equipos no requiere la atencin continua de los operadores reduciendo el
costo de mano de obra
Aumento en la calidad de la fabricacin Mayor flexibilidad en la produccin. Un pequeo cambio en el diseo implica un cambio en
el programa CAM y una variacin inmediata en la produccin. Todo ello procesado
automticamente
La dificultad que encontramos es que los sistemas CAM nos son baratos por lo tanto son
empleados en fabricas de envergadura pero puede llegar a ser rentables debido a dichas
ventajas
Aplicaciones de los sistemas CAM
Entre las posibilidades de aplicacin CAM encontramos:
Generacin de programas de control numrico. Simulacin de estrategias y trayectorias de herramientas para mecanizado del producto
diseado (partiendo de un sistema de un modelo CAD)
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Programacin de soldaduras y ensambles robotizados.
Ejemplo de un prototipo de un barco
Ejemplo de mecanizado de modelos y moldes con sistemas CAM
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Captulo 4
Sistemas CAE Ingeniera asistida por computadora es el proceso que incluyen todas las funciones de
ingeniera desde el diseo hasta la fabricacin, generalmente se comienza a partir de modelos
CAD
Los sistemas CAE posibilitan la posibilidad de simular el comportamiento de una pieza
mecanismo o producto sin necesidades de tener fsicamente esta pieza, mecanismo o
producto. Mediante programas que permiten simular sus deformaciones resistencias
caractersticas trmicas, etc.
Ventajas de CAE
Facilidad comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseo Rapidez exactitud y uniformidad de la fabricacin Alto porcentaje de xito Eliminacin de la necesidad de prototipos Aumento de productividad Productos mas competitivos Se obtiene un producto econmico de optima calidad y menor tiempo Aplicaciones Sistemas CAE
Seguidamente se mencionan algunas de las principales aplicaciones CAE.
Clculos de propiedades fsicas. volumen, masa, centro de gravedad, momentos de inercia, etc.
Anlisis tencional y clculos mecnico y estructural lineal y no lineal. Simulacin del proceso de inyeccin de un molde, anlisis dinmico y trmico del fluido
inyectado (inyeccin virtual).
Simulacin de procesos de fabricacin. Mecanizado, conformados de chapas mecnicas, soldaduras, anlisis de fijaciones (fabricacin virtual).
Simulacin grafica del funcionamiento del sistema. Calculo de interferencias, estudios aerodinmicos, acsticos, ergonmicos, etc.(prototipado virtual )
Anlisis de vibraciones
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Captulo 5
Relacin entre CAD, CAE y CAM El aprovechamiento de las posibilidades de un sistema CAD CAM CAE implica un
replanteamiento de la forma de trabajo de todos los departamentos de la empresa, que exige
un esfuerzo de cambio de mentalidad y de metodologa de trabajo.
Se puede considerar a grandes rasgos, dentro de las tcnicas para el proyecto de produccin
que el CAD permite definir un producto, el CAE (calculo y simulacin) facilita la validacin del
diseo, y el CAM posibilita su materializacin. Para integrar dichas tcnicas hay dos
posibilidades:
La primera es adquirir a un nico proveedor de un programa global, con mdulos de diferentes fases para el proceso de produccin. Sin embargo es muy difcil encontrara
aplicaciones que puedan satisfacer adecuadamente los procesos de diseo y anlisis de
diferentes usuarios.
La otra es utilizar diferentes programas a diferentes proveedores y transferir la informacin mediante protocolos de conversin.
Aplicaciones de los sistemas CAD/CAE/CAM en la industria
La utilizacin correcta de los sistemas CAD/CAM/CAE, permiten conseguir que el
desarrollo y fabricacin del producto y el tiempo de poner este en el mercado sea
mnimo
A continuacin veremos distintas aplicaciones de los sistemas CAD CAM CAE
Diseo de circuitos integrados
El diseo de circuitos integrados esta ms relacionado con el CAD, mediante este sistema el
diseador sustituir el uso lpiz, plumas, borradores papel., etc. por dispositivos interactivos.
Permiten el diseo de circuitos impresos de mayor complejidad reduciendo los costos por hora
hombre, se acorta los tiempos de diseo, se evitan errores y se logra la obtencin de circuitos
deseados
Industria del mueble
En la industria del mueble se encuentra asociada al sistema CAD/CAM que permiten realizar la
documentacin y los planos en 2 y 3 dimensiones .Luego con los sistemas CAM se efecta
una simulacin previa y pasa a realizar el mecanizado.
Diseo de circuitos electrnicos
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La vida til de los productos electrnicos se ve acortada por las grandes innovaciones
tecnolgicas ya que por la ayuda de las computadoras los productos son cada vez ms
complejos y tardan menor tiempo en salir al mercado con un bajo costo.
Por lo tanto con estos sistemas se agiliza el proceso de desarrollo de un producto achicando
las posibilidades de cometer errores debidos que previamente a la construccin se realiza una
simulacin para ver el comportamiento.
Desde el diseo hasta la fabricacin se encuentran realizados por los sistemas CAD CAM
CAE.
Industria Aeronutica
La industria aeroespacial ha sido una de las pioneras en el empleo de las tcnicas y
tecnologas que ofrece el CAD CAM a cuyo desarrollo ha contribuido de forma muy activa
.Caracterizada por la fabricacin en serie relativamente cortas de productos de muy alto valor
aadido , que requieren una ingeniera compleja y mtodos de fabricacin exactos
Una de las herramientas adoptadas sin vacilaciones por la industria aeronutica, y quiz la ms
significativa, ha sido la computadora, cuya contribucin a la realizacin de trabajos de
ingeniera represent, un salto cuantitativo y cualitativo al menos un orden de magnitud
superior respecto a los procedimientos que subsistan.
Industria del automvil
Sin duda alguna la industria automotriz la que por la gran cantidad de productos, su enorme
volumen la necesaria agresividad, su competividad es la que mayor impacto refleja la
utilizacin de nuevas tcnicas para llegar al producto final en las mejores condiciones de
calidad y precio.
Cabe aclarar que los programas CAD asiste en el diseo, los programas de CAM asisten en el
proceso de mecanizado de piezas, y los de CAE son la asistencia para ingeniera.
La industria automotriz hace de la utilizacin del CAD/CAM una de sus principales
herramientas debido a que tiene que afrontar:
Altsima competitividad. Demanda creciente en calidad y precios. Gran variabilidad de modelos. Atender la alta demanda de repuestos. Escaso tiempo para introducir modificaciones sustanciales en modelos y componentes.
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Industria pesada
La industria pesada produce equipos de gran tamao complejos y en cantidades reducidas.
Por estas caractersticas es imprescindible el uso de la tecnologa CAD CAM CAE ya que
acortan el tiempo y los posibles errores de diseo. Disminuyendo los costos de fabricacin de
un prototipo. produciendo una reduccin en el ciclo de vida de los productos.
Por lo tanto esta reduccin hace que cada vez se disponga de menos tiempo para el desarrollo
de los mismos.
Diseo Industrial
Las polticas industriales en los pases desarrollados inciden mucho en dos factores: la
tecnologa y el diseo industrial. Ambos conceptos influyen grandemente en la industria, hacen
que el producto final se acerque cada vez ms a las exigencias del usuario, hacindolo mas
racional y funcional llegando al mercado en las mejores condiciones de calidad y precio y
sobre todo en el momento oportuno, lo que hace que la industria crezca en competitividad.
El diseo es una actividad que se proyecta conceptualmente hacia la resolucin de problemas
que plantea al ser humano en su adaptacin al entorno para la satisfaccin de sus
necesidades.
Los sistemas CAD/CAM/CAE aportan varias soluciones al diseador industrial como ser
simples esquemas para posterior desarrollo, planos acotados, perspectivas tridimensionales,
mtodos de representacin de geometra descriptiva, fotomontajes, etc. , aumentando por
consiguiente la productividad del diseador.
Ingeniera Civil
La aplicacin del CAD a problemas de la Ingeniera Civil est hoy en da ampliamente
extendida, pero donde alcanza mayor importancia es en el diseo estructural y en el anlisis
del clculo .Es evidente que en la situacin actual de la tcnica, este desarrollo puede preverse
rpidamente y en poco tiempo nos encontraremos en disposicin de utilizar tcnicas
automticas para sustituir el tiempo del proyectista, el que podr ser empleado en aquello que
nunca se automatizar: el libre ejercicio de la imaginacin creadora.
Diseo arquitectnico
El trabajo del arquitecto se funda, en especial, en el proyecto dentro de un abanico muy amplio
de posibilidades, tanto en el mbito de su aplicacin como por las ciencias.
El CAD permite, al profesional una concepcin geomtrica, un contenido constructivo y la
elaboracin de la documentacin acorde a la necesidad del proyecto objetivo.
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Industrial textil
La aplicacin del CAD en la industria textil ha tenido un fuerte impacto sobre todo en:
Reduccin de la mano de obra Optimizacin de tejido en marcada Reduccin de los inventarios
Una de las ventajas es la facilidad de crear modelos escalonados con color y textura de la
prenda para obtener los muestrarios
El proceso consta de dos fases principales: el proceso de patrn y el de corte que mediante
este ultimo se optimiza el gasto de la tela
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Captulo 6
Proceso de diseo de un producto asistido por computadora El proceso de diseo de un producto se puede descomponer en las siguientes fases.
Definicin del producto
Intervienen todas las reas de la empresa donde se especifican las caractersticas fsicas y
funcionales de un producto.
Creacin de un modelo
Para la creacin de un modelo el departamento de ingeniera define formas, dimensiones,
materiales, bocetos, planos, utilizando el sistema CAD para realizar el producto en dos y tres
dimensiones
Anlisis y optimizacin del modelo
En esta etapa de anlisis y optimizacin del modelo se realiza una simulacin y un anlisis
para comprobar comportamiento sea el adecuado, en ocasiones es necesario realizar un
prototipo para verificar sus resultados.
Construccin de un prototipo
Se realiza un prototipo cuidando que los resultados obtenidos en los ensayos sean
significativos.
Ensayo y optimizacin del prototipo
El ensayo se realiza de dos maneras
9 Mediante simulacin con anlisis de calculo estructural y dinmico 9 En bancos de ensayos sometidos al prototipo a las mismas condiciones a las que estar
expuesto.
De haber errores se corrige dicho prototipo y se lo prueba nuevamente hasta conseguir el
producto deseado
Documentacin
En esta etapa se elabora la documentacin necesaria para la elaboracin del producto. 9 Planos, conjuntos y despieces 9 Lista de materiales
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9 Normas para la fabricacin e inspeccin 9 Manuales de uso y mantenimiento 9 Fichas de caractersticas tcnicas
Aplicaciones en el sector mecnico
Los sistemas CAD han motivado la tendencia de ahorro de tiempo y coste de la fase de
diseo potenciando la fase de simulacin y calculo sobre modelos tericos.
Podemos agrupar el trabajo de ingeniera mecnica en tres partes:
La fase de prediseo: Los sistemas CAD se encuentran cada vez mas generalizados en la industria.
Estos incorporan mdulos para mecanizado de piezas con control numrico
CAM que puede llegar a generar un prototipo con la reproduccin exacta del modelo
El proceso para conseguir programas de mecanizado con sistemas CAM para maquinas
dotadas de un control numrico para la fabricacin de un modelo es el siguiente:
9 Se define la forma tridimensional de la pieza a fabricar 9 Se calcula la trayectoria de las distintas operaciones de mecanizado 9 Se verifica el resultado obtenido mediante una simulacin 9 Postprosesamos la sendas a recorrer por las para obtener los programas de mecanizado
adaptados al control numrico
Fase de diseo y desarrollo En esta fase de diseo y desarrollo se realizan el estudio de todas las piezas luego se realiza el
prototipo,
Luego se fabrica el prototipo para todos los ensayos correspondientes
Con la integracin en los sistemas CAD de un modulo para el calculo estructural por el
procedimiento de los sistemas CAE (ingeniera asistida por computadora) se realizan en caso
de ser necesario el estudio terico del comportamiento fsico sobre los modelos geomtricos
Fase de fabricacin En esta etapa de fabricacin usamos los sistemas CAM (manufactura asistida por
computadora)
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Captulo 7 Comparacin de fabricacin entre los sistemas convencionales y los CAD CAM CAE A continuacin daremos dos ejemplos sencillos donde se compara la fabricacin de una pieza construida de de manera convencional y la misma construida con los sistemas CAD /CAM donde no aplicaremos CAE por no ser necesaria
Primer ejemplo: Se desea fabricar la siguiente pieza en aluminio un lote de 30 piezas
Sistema de produccin convencional
1) se evala la pieza prototipo o muestra para ver si con las maquinas convencional se pueden
realizar
2) si el trabajo es aceptado se procede a la elaboracin de dicha pieza
Se toma las mediciones de la muestra o prototipo trabajo realizado en 20 minutos Se realizan los planos en la escala aplicando las normas correspondiente dicha tarea
requiere de un tiempo de 40 minutos para su realizacin
Desarrollo de una plantilla para realizar el maquinado los 20 minutos Preparacin de la maquinas herramientas 10 minutos torneado y agujereado de las pieza 4 horas Observamos que el tiempo requerido en ingeniera para realizar el trabajo de una pieza es de 1
hora 20 minutos mientras que el tiempo empleado por produccin en realizar una pieza es de 4
horas con 10 minutos
Por lo que el una pieza tardara en producirse 5 horas y media con los sistemas
convencionales.
Como nuestro pedido era de 30 piezas tardaran en producirse 124.2 horas
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Sistema de produccin con sistemas CAD CAM.
1) se evala la pieza prototipo o muestra para ver si es posible su fabricacin
2) si el trabajo es aceptado se procede a la elaboracin de dicha pieza
Una vez aceptada la orden comienza a realizarse las tomas de medidas esta tarea a igual que en el sistema convencional tarda 20 minutos
Se realizan los planos en sistema de diseo asistido por computadoras esta tarea tarda en producirse 20 minutos.
Se exporta los archivos correspondientes de manera que puedan ser ledos por los diferentes programas de manufacturas CAM. Se Introducir los parmetros de posicin el
tiempo empleado es de 20 minutos
Se prepara la maquina y las diferentes herramientas empleadas para la fabricacin el tiempo empleado 20 minutos
Se realiza una simulacin para poder observar que no halla ningn error para poder lanzar la produccin tiempo empleado no es tenido en cuenta ya que su lapso es muy corto
Se realiza el maquinado de dicha pieza el tiempo empleado es de 1 hora
Observamos que el tiempo empleado en ingeniera parar realizar una pieza mediante los
sistemas CAD CAM es de 1 hora
Mientras que el tiempo empleado para la produccin de 1 pieza es de 1 hora 20 minutos.
Como nuestro pedido era de 30 piezas tardaran en producirse 37 horas.
Por lo tanto ante un pedido que requiera requiera una entrega urgente el cliente se inclinara por
la empresa que posea implementados los sistemas CAD CAM ya que su lapso de entrega ser
de 5 das hbiles mientras que la fabricacin por mtodos convencionales la entrega se
realizara en 14 das hbiles
Segundo ejemplo :
Se desea fabricar la envolvente para la fabricacin de caja de comando de seccionadores.
En este ejemplo la reduccin de los tiempos realizados por los sistemas CAD CAM es muy
notoria y la calidad es mucho mayor que por los mtodos convencionales
El plegado por cnc generalmente se carga a pie de maquina, la diferencia con respecto a la plegadora mecnica es que en la que tiene cnc los topes se
ponen automticamente y en la mecnica cada tope se debe fijar manualmente los que me
atrasara el trabajo.
Segn la planilla el tiempo del cnc de punzonado es en total de 1 min. 30 seg. y si lo tendras que hacer manualmente tardas bastante ms ya que tendra que generar una
plantilla en escala real para marcar los puntos y luego realizar los agujeros. Ver plano y plantilla anexa
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Captulo 8
Perspectiva de futuro Las tecnologas CAD/CAM/CAE se encuentran ya en una fase de madurez. Su utilidad es
indiscutible y han abierto posibilidades para el rediseo y fabricacin impensables sin estas
herramientas. La falta de sistemas de diseo va asociada a rediseos que se realizan sobre la
marcha, con la consiguiente prdida de tiempo y dinero. El factor tiempo tambin repercute de
forma prioritaria en el desarrollo de prototipos.
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Conclusin
En estos ltimos aos las tecnologas asistidas por computadora han experimentado una gran
evolucin.
Son sistemas que han revolucionado la industria desde las fases de diseo y anlisis hasta los
procesos que involucran la produccin.
Esto ha permitido a empresas ahorrar tiempo, recursos de produccin y costos, con un
aumento de la eficiencia y de la exactitud dimensional.
En la actualidad, el uso de herramientas informticas ha dejado de ser una alternativa dentro
del mbito industrial, para convertirse en la nica opcin existente.
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Bibliografa Salvador Capuz Rizo Introduccin al proyecto de produccin
Marcombo Boixareu Sistemas CAD CAM CAE diseo y fabricacin por computadora
Aguayo Gonzalez Metodologa del diseo industrial un enfoque desde la ingeniera
concurrente
Pginas Web www.deltacad.es
https://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/Articulo.asp?A=6143
http://personal.telefonica.terra.es/web/cad/cad.htm
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Caratula.doc EVOLUCION DEL PENSAMIENTO CIENTIFICO
NDICE.doctp .docCaptulo 1 Evolucin del CAD CAM CAE Captulo 2 Sistemas CAD Captulo 3 Sistemas CAM Captulo 4 Sistemas CAE Captulo 5 Relacin entre CAD, CAE y CAM Captulo 6 Proceso de diseo de un producto asistido por computadora Captulo 7 Comparacin de fabricacin entre los sistemas convencionales y los CAD CAM CAE Captulo 8 Perspectiva de futuro
plano1.doccam.docBibliografa.doc
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