Los avances emergentes en las herramientas CAD redefinen el futuro del diseño

Los sistemas de diseño asistido por ordenador han revolucionado la forma en que diseñamos y construimos el mundo moderno. Estas poderosas herramientas digitales permiten a ingenieros y diseñadores dar vida a sus ideas de manera más eficiente y precisa que nunca. La incorporación de la Inteligencia Artificial, simulación de comportamientos físicos, realidad virtual o renderización avanzada abren nuevos y espectaculares escenarios futuros. Hablamos de todo ello con Hicham Kabbaj, director general de Dassault Systèmes para España y Portugal.

“Los avances emergentes en las herramientas CAD están redefiniendo el futuro del diseño. La incorporación de tecnologías como el diseño generativo, la realidad aumentada, la colaboración en la nube y la inteligencia artificial permite a los diseñadores crear productos más eficientes, ligeros y adaptables, al tiempo que acelera el proceso de desarrollo y reduce los costos de fabricación”, explica Hicham Kabbaj, director general de Dassault Systèmes para España y Portugal. Y añade: “La integración con gemelos digitales y la fabricación aditiva están transformando la forma en que concebimos y fabricamos productos, abriendo la puerta a diseños más complejos y sofisticados que son cada vez más accesibles en una economía globalizada”. Según considera, “la incorporación del diseño generativo en herramientas como nuestras aplicaciones CATIA está revolucionando el proceso de diseño. Utiliza algoritmos avanzados y la Inteligencia Artificial para explorar automáticamente múltiples opciones de diseño, optimizando la topología de los componentes para mejorar la resistencia, reducir el peso y aumentar la eficiencia. Esto permite a los diseñadores crear productos más ligeros y resistentes, lo que es fundamental en la industria aeroespacial y automotriz, por ejemplo”. Dassault Systèmes está liderando la integración de la Realidad Aumentada en herramientas de diseño como sus aplicaciones SOLIDWORKS, que permite a los diseñadores visualizar modelos 3D en contextos del mundo real, lo que facilita la colaboración y la toma de decisiones. Además, la integración con gemelos digitales permite simular el rendimiento y el comportamiento de los productos en condiciones del mundo real antes de la fabricación, lo que ahorra tiempo y costos en el proceso de desarrollo.

“La colaboración en tiempo real se ha vuelto fundamental en un mundo globalizado _continúa el director general_. Las herramientas CAD de Dassault Systèmes están migrando cada vez más hacia plataformas en la nube, lo que permite a los equipos de diseño colaborar de manera efectiva desde cualquier parte del mundo. Esto tiene un impacto significativo en la eficiencia y la velocidad de desarrollo de productos”. Asimismo, La IA se está utilizando para mejorar la toma de decisiones en el diseño, analizando datos históricos y de rendimiento para sugerir mejoras en los diseños. La simulación avanzada, como la proporcionada por SIMULIA, “permite evaluar el comportamiento del producto en condiciones extremas y comprender mejor su rendimiento en el mundo real antes de la fabricación”.

La Inteligencia Artificial y el Machine Learning, imprescindibles

También desde Dassault Systèmes consideran que tanto la IA como el aprendizaje automático (ML) “tienen un papel cada vez más fundamental en CAD”. Estas tecnologías pueden agilizar y mejorar el proceso de diseño de varias maneras. Por ejemplo, en palabras de Kabbaj, la IA puede ayudar en la generación automática de diseños óptimos, utilizando algoritmos que optimizan variables según los requisitos establecidos, lo que ahorra tiempo y reduce la carga de trabajo manual. Además, la IA también puede detectar automáticamente posibles colisiones o errores en un diseño, lo que minimiza la necesidad de revisiones manuales y mejora la precisión. En el aprendizaje automático, “los modelos pueden analizar grandes conjuntos de datos de diseños previos para identificar patrones y tendencias que los diseñadores humanos pueden pasar por alto. Esto puede conducir a recomendaciones inteligentes y sugerencias basadas en el conocimiento acumulado, mejorando la toma de decisiones de diseño”. En definitiva, “la IA y el ML están empoderando a los diseñadores al automatizar tareas repetitivas, ofrecer análisis de datos avanzados y permitir la creación de diseños más eficientes y precisos en el ámbito del CAD”.

Por otra parte, la fabricación aditiva, que incluye tecnologías como la impresión 3D, se basa en la creación de objetos tridimensionales capa por capa a partir de datos digitales. En este contexto, “los sistemas CAD son esenciales para la etapa de diseño. Los diseñadores utilizan estas herramientas para crear modelos 3D precisos y detallados de los objetos que desean fabricar. Estos modelos digitales se convierten en la base de datos que alimenta las impresoras 3D y otros sistemas de fabricación aditiva”, añade el experto. Además de la creación inicial del modelo, los sistemas CAD también desempeñan un papel en la optimización del diseño para la fabricación aditiva. “Pueden ayudar a los diseñadores a adaptar los diseños para aprovechar al máximo las ventajas de esta tecnología, como la capacidad de crear geometrías complejas y ligeras que serían difíciles o imposibles de lograr con métodos de fabricación tradicionales”. En otro orden de cosas, el diseño asistido se ha hecho extensible a sistemas para la simulación del comportamiento mecánico, eléctrico o electrónico de sistemas completos o componentes de estos. En este sentido, desde la compañía francesa manifiestan que, efectivamente, el diseño asistido se ha expandido “significativamente” para abarcar la simulación del comportamiento mecánico, eléctrico y electrónico de sistemas completos o componentes individuales. Esto se logra a través de herramientas y software de simulación especializados que complementan las capacidades de CAD. “En el ámbito mecánico, la simulación permite a los diseñadores evaluar cómo funcionarán y responderán sus diseños a diversas fuerzas y condiciones, lo que ayuda a identificar posibles problemas de rendimiento o durabilidad antes de la fabricación. En el ámbito eléctrico y electrónico, la simulación es fundamental para diseñar y verificar circuitos electrónicos y sistemas eléctricos. Los diseñadores pueden utilizar software de simulación para modelar circuitos y analizar su comportamiento en función de parámetros como voltaje, corriente y frecuencia. Esto es esencial para garantizar que los sistemas funcionen de manera segura y eficiente”, incide Kabbaj.

Avances más relevantes

Respecto a los avances más relevantes incorporados a este tipo de herramientas, y dentro del ámbito de la simulación mecánica, incluyen la capacidad de modelar materiales avanzados, como compuestos y aleaciones, con mayor precisión. Además, se han mejorado las técnicas de análisis de elementos finitos para lidiar con geometrías más complejas y grandes conjuntos de datos, lo que permite una simulación más precisa de estructuras y componentes. En el campo de la simulación eléctrica y electrónica, los avances se centran en la simulación de sistemas complejos de potencia, control y comunicaciones. Las herramientas de simulación ahora pueden modelar sistemas de energía renovable y redes inteligentes, lo que es crucial en la transición hacia fuentes de energía más sostenibles. Además, la simulación de circuitos electrónicos ha avanzado para incluir análisis de alta frecuencia y compatibilidad electromagnética, lo que es esencial en la industria de la electrónica de alta velocidad y la comunicación. “La simulación, CAD, son sólo algunas de las muchas tecnologías que Dassault Systèmes integra en su plataforma 3DEXPERIENCE. Esta plataforma de negocios e innovación proporciona a las organizaciones una visión holística en tiempo real de su ecosistema y actividad empresariales. Conecta a personas, ideas, datos y soluciones en un solo entorno de colaboración, lo que permite a las empresas, ya sean empresas emergentes o consolidadas, innovar, producir y comercializar de formas nunca antes vistas”, explica el director general. Y añade: “La plataforma actúa como una única fuente de información para fijar los procesos basados en resultados y capturar todas las actividades en un solo lugar. Conecta de forma segura a personas, equipos, departamentos y colaboradores externos que trabajan conjuntamente para transformar ideas en experiencias, productos y servicios innovadores”.

¿Existen suficientes profesionales con los conocimientos necesarios?

Y una última cuestión: ¿Existen suficientes profesionales con los conocimientos necesarios para el uso de este tipo de herramientas? Hicham Kabbaj nos responde: “La disponibilidad de profesionales con conocimientos en herramientas de simulación varía según la región y la industria. A nivel global, la demanda de expertos en simulación está en aumento debido a su importancia en campos como la ingeniería y la investigación. Muchas instituciones educativas ofrecen programas de capacitación en simulación, y existen opciones en línea para adquirir estas habilidades. Sin embargo, la demanda a menudo supera la oferta, especialmente en áreas altamente especializadas, lo que significa que puede haber escasez de expertos altamente capacitados en ciertas industrias y disciplinas y representa un desafío para las empresas que buscan aprovechar plenamente las herramientas de simulación en sus proyectos. En Dassault Systèmes, contamos con programas para apoyar a los estudiantes y tenemos acuerdos con las principales universidades españolas para promover el talento local en las áreas STEM”.

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Este artículo aparece publicado en el nº 550 de Automática e Instrumentación págs. 46 a 48.