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¿Qué hay en el futuro de la industria del diseño mecánico?

¿Qué hay en el futuro de la industria del diseño mecánico?

La mayoría de nosotros probablemente participamos en el diseño de ingeniería mecánica a diario, pero ¿cuál es el futuro de este campo crucial?

Desde la invención del software CAD, el diseño mecánico se ha revolucionado hasta la médula. Sin embargo, hay muchas cosas sobre el proceso que son bastante rudimentarias. Todavía tenemos que ingresar manualmente las restricciones para las partes que pueden parecer obvias.

Todavía podemos cometer un pequeño error que puede corromper todo nuestro modelo. El software se está volviendo cada vez más inteligente, pero en su mayor parte, el ingeniero mecánico sigue estando donde reside la innovación y la habilidad. Sin embargo, ¿qué sucede cuando los programas se vuelven generativos? ¿Cuándo se disuelve la oficina del ingeniero mecánico y el diseño avanza hacia el futuro? Echemos un vistazo más profundo. (No se preocupe, todavía va a tener un trabajo).

El siguiente paso para el ingeniero de diseño mecánico

Los programas CAD, la base del diseño mecánico, nos impulsan en gran medida mediante código y programación innovadores. Eso ha hecho maravillas con las habilidades de los programas, pero también significa que CAD se ha convertido en una habilidad principalmente orientada al teclado. Dado que esto es un lugar común, es posible que no encuentre nada extraño en este hecho.

Sin embargo, lo que hace el diseño mecánico basado en teclado es limitar al diseñador a la capacidad técnica y al conocimiento del software específico. Siempre habrá un lugar para esto, pero las computadoras pronto podrán permitir el diseño mecánico de forma libre dentro de los confines de la realidad. Esto significa que, si bien, como ingenieros, podemos ser lo suficientemente inteligentes como para introducir restricciones de diseño, simplemente no tendremos que hacerlo. Abre la era de la ingeniería pura.

El eco de esta realidad futura ya se ha estado produciendo. La era de las computadoras con pantalla táctil ha traído una interfaz de diseño mecánico más natural. En el futuro, es probable que la realidad virtual y la computación cuántica traigan el diseño mecánico a su máxima realización para el ingeniero.

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Cuando piensa en el diseño mecánico como una forma de trabajo más especializada, dadas las herramientas que vendrán en el futuro, los ingenieros mecánicos pronto tendrán más opciones de dónde y cómo trabajamos. No estaremos restringidos a cubículos, sino que podemos ser "artistas técnicos" diseñando en espacios virtuales o incluso en el lugar de trabajo, imagínense eso.

Cualquier ingeniero que participe activamente en cualquier campo técnico en la actualidad comprende de manera factible lo importante que se ha vuelto la simulación en el proceso de diseño moderno. Esto se extiende a dos partes, desde la capacidad mejorada de la simulación para proporcionarnos datos prácticamente útiles y su mayor uso en el proceso de diseño. Para apreciar plenamente este cambio de herramienta de diseño moderno es necesario que analicemos más a fondo el estado del CAD integrado de simulación.

Simulación integrada en el diseño

Profundizar en la simulación en el proceso de diseño moderno nos otorga una mejor visión de lo que podría suceder en nuestra vida diaria como ingenieros.

Las simulaciones en términos de modelos informáticos como FEA en relación con CAE es una capacidad bastante nueva. La simulación, definida simplemente como el uso de modelos predictivos o prácticos para preparar y acceder a diseños futuros, se remonta un poco más atrás. Podemos rastrear el deseo de la simulación esencialmente hasta el comienzo de la ingeniería, pero su uso moderno comenzó durante las guerras mundiales y la era espacial. Se utilizaron modelos de simulación más refinados en el Proyecto Manhattan para modelar explosiones nucleares y el diseño de los cohetes utilizados en las primeras misiones espaciales. Por supuesto, toda esta “simulación” se hizo en papel e involucró matemáticas discretas, ecuaciones de Navier-Stokes y análisis de elementos finitos, entre muchas otras fórmulas.

A diferencia de las raíces matemáticas de la simulación, la simulación física también se utilizó en el proceso de diseño de las cápsulas de aterrizaje del Apolo. Se utilizaron astronautas junto con ingenieros para probar los procesos de lanzamiento, aterrizaje y uso de todo el hardware de Apollo. Estas simulaciones de hardware simplistas son los primeros comienzos de las herramientas de simulación que permiten casos de uso y análisis de eventos. Durante el apogeo de la era espacial, se desarrolló Simula-67, el primer lenguaje de programación centrado en la simulación, que abrió el camino para el software moderno de simulación por computadora.

Desde estos primeros días en los que se perfeccionaron las matemáticas de la simulación, la simulación se solidificó hasta convertirse en una herramienta vital para los ingenieros.

En los últimos años, la simulación se ha arraigado en nuestras herramientas CAE, como nuestro software de diseño mecánico. Más allá de las capacidades de análisis de casos simples, la simulación en muchos sentidos ahora viene antes que el diseño. Este flujo de trabajo modificado se presenta en forma de herramientas de diseño generativo y el uso de la simulación como ayuda de diseño. En lugar de diseñar una pieza y luego probar si funcionará, el software de simulación integrado en CAD como Nastran y las herramientas generadoras de formas de Inventor permiten la simulación antes o junto con el diseño. El diseño generativo permite la simulación para crear un diseño, mientras que las herramientas de análisis permiten probar el diseño de la pieza en cada paso del camino.

La creciente utilización de la simulación en el diseño moderno de piezas es natural, de hecho, es fundamental para nuestro impulso como ingenieros. Buscamos de forma innata mejorar, innovar, optimizar y, de otro modo, nos esforzamos por diseñar la mejor pieza / ensamblaje / máquina posible. Las herramientas de simulación y el desarrollo de las mismas se aprovechan de nuestro deseo innato desaber.

Los obstáculos para la simulación integrada

Incluso con el estado actual de las herramientas de simulación CAD integradas, todavía hay obstáculos que superar y mejoras que realizar. El Congreso Mundial NAFEMS, la Asociación Internacional para la Comunidad de Modelado, Análisis y Simulación de Ingeniería, recientemente reconoció muchas áreas que necesitan mejoras en las herramientas de simulación en su ensamblaje de 2017. Citaron los problemas más prolíficos de las herramientas de simulación actuales, la reutilización del conocimiento, la velocidad y la fidelidad del modelo, y la simulación de prediseño. En otras palabras, las formas en que NAFEMS cree que las herramientas de simulación deben mejorar son sus habilidades para capturar y volver a aplicar el conocimiento aprendido de análisis anteriores, la velocidad y fidelidad de los modelos (que naturalmente mejorarán con la implementación en la nube / mayor capacidad de procesamiento) y la capacidad de simulación que se utilizará antes del proceso de diseño.

Por tanto, aunque el uso moderno de herramientas de simulación junto con CAD ha mejorado y crecido hasta un punto que ha superado con creces las expectativas de muchos, queda un largo camino por recorrer antes de que sea perfecto. Esto significa cosas buenas para nosotros como ingenieros. Si queremos más habilidades para simular, es probable que vengan con una infraestructura técnica mejorada. La implementación en la nube es tan vital para la adopción de la simulación porque la simulación por naturaleza requiere una potencia de procesamiento significativa. La nube compensa esta carga del ingeniero al centro de datos en la nube, lo que hace posible un análisis de simulación expansivo para cualquier persona, en cualquier lugar.

El futuro de la simulación es ahora, pero la innovación no terminará pronto.

Libertad para diseñar

En última instancia, el objetivo de avanzar en el diseño mecánico es reemplazar los límites restrictivos de la interfaz de la computadora y dejar que el ingeniero cree en una forma pura.

A diferencia de la interfaz de diseño mecánico, las industrias que más necesitan un diseño mecánico en el futuro son las de la automoción y la fabricación. Sin embargo, existe una nueva industria en ciernes que requerirá las habilidades de los mejores diseñadores mecánicos: el diseño de IA. Los programas y las máquinas de inteligencia artificial pronto harán una gran parte del diseño del futuro. Primero, deben aprender y ser complementados por ingenieros de diseño mecánico reales.

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No se preocupe por perder su trabajo por los robots todavía. Las tareas específicas de un ingeniero de diseño solo se transformarán con IA, no se eliminarán. Lo que la IA y, en última instancia, el diseño generativo, harán con el diseño mecánico es revolucionar lo que es posible en nuestra industria. El futuro es brillante para el diseñador mecánico.


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