Integración entre CAD y CAM transforma las ideas en productos

Devin Hamilton se dedica a inventar. Es fundador y presidente de RapAdapt, una empresa con sede en Webster, Nueva York, que se enfoca en diseñar y producir elementos que ayuden a la gente a trabajar, divertirse y hacer su vida con más independencia.

Entre ellas se incluyen sillas de ruedas, accesorios de sillas de ruedas y utensilios para comer personalizados, así como herramientas y dispositivos modificados para el lugar de trabajo. Además de ayudar a sus clientes a ser más independientes, la empresa ofrece desarrollo de productos, mecanizado por encargo, fabricación y programación. Los servicios van desde el mecanizado CNC y manual hasta la soldadura robotizada, pasando por la impresión 3D y el moldeo a medida.

Desarrollo de productos personalizados para discapacidades

Lo que diferencia a Hamilton y su equipo, de la mayoría de las empresas de manufactura, es el carácter personal del espíritu inventivo que lo impulsa. Hamilton padece parálisis cerebral desde la infancia. De joven aprendió a adaptarse a las exigencias de la vida diaria y a las actividades de la granja lechera familiar. De hecho, su creatividad natural y sus habilidades mecánicas se hicieron patentes a medida que crecía.

Para que Hamilton pudiera ayudar en las tareas, él y su padre acostumbraban modificar la maquinaria agrícola, a menudo creando novedosos accesorios para una silla de ruedas eléctrica.

Con el fin de llevar a cabo este proceso, Hamilton se orienta hacia tecnologías que le permiten diseñar y programar mejor las piezas. El proceso de invención —tomar ideas para resolver problemas y luego encontrar los medios de construir dispositivos para su uso en el mundo real— es tanto una oportunidad como una necesidad para Hamilton.

“Mi discapacidad me da una perspectiva diferente de cómo hacer las cosas”, dice, y valora especialmente la integración de CAD/CAM en sus actividades profesionales. En concreto, aprovecha la integración entre SolidWorks, de Dassault Systemés, y CAMWorks, de HCL Software, para lograr un alto nivel de éxito.

La importancia de la integración de CAD/CAM en la manufactura

La idea de RapAdapt como empresa de diseño y manufactura surgió en Hamilton hace unos siete años. Tras licenciarse en ingeniería mecánica por el Rochester Institute of Technology de Nueva York en 2012, trabajó como ingeniero de diseño para un fabricante de moldes para piezas compuestas. Allí vio de primera mano cómo la tecnología adecuada y la perspicacia empresarial necesaria se complementaban en una empresa de éxito.

En 2016, Hamilton y Tom Hanna lanzaron RapAdapt. Hanna es actualmente el director financiero de la empresa, y Hamilton su presidente. Ambos ejecutivos mantienen el equilibrio entre los conocimientos técnicos y las prácticas empresariales sólidas. El asistente de ingeniería de Hamilton, Alex Peña, es también un miembro indispensable de este equipo principal.

Para Hamilton, el aspecto técnico es su principal enfoque y coincide claramente con su motivación personal.

“Siempre quise tener una empresa enfocada en la tecnología de adaptación personalizada”, afirma.

RapAdapt ocupa una instalación autónoma de 214 metros cuadrados de espacio de manufactura, ingeniería y oficinas. Los principales activos de manufactura incluyen varios centros de mecanizado CNC y máquinas multitarea.

Un proyecto finalizado en 2022 define la esencia del trabajo que encarna la visión de Hamilton e impulsa el desarrollo de productos de la empresa.

Hamilton diseñó y construyó una silla de ruedas personalizada con posicionamiento eléctrico del asiento, una de las características novedosas que la diferencian de otras sillas de ruedas del mercado.

Él y su equipo fabricaron todas las piezas en pequeños lotes y las mecanizaron. “La creación de esta silla se basa en mi propia experiencia”, explica Hamilton. El diseño mejora la postura y ofrece ventajas adicionales, incluidas opciones de asiento más dinámicas, amortiguación personalizable y menos fatiga para alguien que permanece sentado en una silla durante periodos prolongados.

Integración de CAD y CAM

Este proyecto también confirmó el valor del software CAM adaptado específicamente al software CAD elegido por Hamilton. Por ejemplo, el diseño de los asientos personalizados, una de las características más ingeniosas de la silla de ruedas, se desarrolló en SolidWorks.

Hamilton prefiere este software de CAD por lo que considera sus potentes herramientas para pasar de un boceto a un modelo sólido en 3D totalmente formado. Pero el software CAM le permite a RapAdapt programar los contornos que hacen que la silla sea cómoda y soporte de manera adecuada.

Cuando Hamilton utilizó SolidWorks por primera vez como estudiante en el Rochester Institute of Technology, utilizaba una interfaz de seguimiento ocular para dibujar y modelar. Recuerda que esta interfaz le resultaba especialmente cómoda porque el software de CAD tenía un flujo lógico y una estructura intuitiva que facilitaba su interacción con él. “Para una persona cuyos impulsos inventivos son irresistibles, esta fluidez fue una verdadera bendición”, afirma.

Más tarde, cuando se convirtió en el dueño de un nuevo negocio que equipaba su propio taller, quería un alto grado de integración de diseño y programación CNC, pues sería esencial para su visión de la nueva empresa. Eligió CAMWorks porque ofrecía la mejor integración para los retos que su empresa experimenta.

En la actualidad, Hamilton afirma que RapAdapt confía en CAMWorks como solución de software CAM integrada, porque les permite a los usuarios estandarizar una base de datos de archivos CAD a la vez que se mantienen la calidad y la flexibilidad de la programación NC para las máquinas de fresado, torneado y ruteado que hay en su taller.

En particular, cita su capacidad de mecanizado asociativo que se adapta automáticamente a los cambios en el modelo de la pieza, lo que elimina la necesidad de regenerar las trayectorias de las herramientas cada vez que se actualiza un diseño.

“Esto libera mi mente para enfocarme en capturar conceptos ingeniosos, en lugar de capturar códigos G”, afirma.

Otras características de este software CAM que Hamilton considera importantes

• Mecanizado basado en rasgos. Capacidad de reconocer automáticamente rasgos prismáticos en modelos de piezas nativos de SolidWorks y reducir así de manera significativa el tiempo de programación.
• Mecanizado basado en el conocimiento. Capacidad de capturar y reutilizar las mejores prácticas de programación y mecanizado de RapAdapt al modificar piezas para su personalización. Esta función proporciona una ventaja en la selección de herramientas, sistemas de sujeción, manipulación y otros procedimientos de configuración, además de reducir la programación redundante al modificar piezas para su personalización.
• Mecanizado basado en tolerancias. Capacidad de vincular tolerancias dimensionales a características en modelos 3D para que se asocien automáticamente al crear programas CNC.

Principales aplicaciones patentadas que cita Hamilton

• CAMWorks Virtual Machine, que le permite simular máquinas directamente a partir del código G utilizado para la máquina CNC. Esta función, a menudo, vuelve innecesarias las pruebas en seco y hace que la configuración sea más segura al mejorar las estrategias de sujeción de piezas.
• CAMWorks VoluMill, que proporciona un motor de trayectoria de herramienta para la rápida remoción de material y preserva el rendimiento de corte de la herramienta. RapAdapt recurre a menudo a esta función porque muchas de sus piezas más innovadoras tienen formas 3D complejas y contornos que se adaptan a la carrocería, mecanizados a partir de piezas de stock voluminosas.

Hamilton señala que estas funciones y sus ventajas se amplían en su caso debido a las circunstancias excepcionales que enfrenta cuando interactúa con el software.

Por ejemplo, como depende de un rastreador automatizado que sigue e interpreta sus movimientos oculares de forma muy similar a como un ratón controla el cursor en la pantalla del PC para navegar por pestañas, seleccionar menús y aplicar macros elegidas, el flujo de trabajo eficaz entre CAMWorks y SolidWorks integrados mejora su competencia como diseñador de piezas y programador de máquinas. “La integración de CAD y CAM permite y libera”, afirma Hamilton.

Programación en modo ensamblaje

Una función derivada de la integración de CAMWorks y SolidWorks que Hamilton considera especialmente útil es la creación de trayectorias de herramientas CNC en el modo de ensamblaje del sistema CAD en lugar de en el modo de pieza. En el modo de ensamblaje, SolidWorks vincula los archivos de componentes o subensamblajes seleccionados y los muestra juntos en la pantalla.

“Esto me permite acceder a la representación de una mesa de trabajo de una máquina con ranuras en T, una ventosa o una prensa y, a continuación, organizar los modelos de inventario de las piezas de trabajo y las fijaciones, como las pinzas o las mordazas extraídas de una biblioteca”, explica Hamilton. En este punto, afirma, existen muchas opciones para generar trayectorias de herramientas en CAMWorks.

Por ejemplo, las zonas que deben evitarse para que la herramienta de corte despeje las fijaciones pueden establecerse fácilmente. Del mismo modo, el orden en el que se mecanizan varias piezas o el orden en el que las operaciones de mecanizado pueden aplicarse a todas las piezas o a las piezas seleccionadas puede establecerse haciendo clic en las opciones de un cuadro de menú desplegable.

“Me resulta muy cómodo planificar un trabajo para el centro de mecanizado en esta forma, porque tengo tanto la flexibilidad como la visibilidad para optimizar una configuración mediante un mínimo de selecciones de pestañas y pulsaciones de teclas”, afirma.

Una ventaja añadida es que puede compartir la configuración con sus asistentes o clientes. No hay que hacer conjeturas en el taller.

Hamilton señala que las piezas de trabajo también pueden programarse en modo de pieza, es decir, un archivo de un sólido 3D diseñado en SolidWorks puede abrirse en CAMWorks para generar la trayectoria de la herramienta.

“Este método es relativamente fácil y directo, por lo que me gusta para piezas sencillas y únicas que deben programarse rápidamente. Además, el programa de CNC permanece asociado a la pieza cuando se añade a un ensamblaje de SolidWorks”, agrega.

Sin embargo, prefiere programar en modo de ensamblaje cuando diseña nuevos productos complejos, ya que puede gestionar conceptos imaginativos sin perder de vista la manufacturabilidad.

La integración marca la diferencia

Los ejemplos de las ventajas de la integración lo confirman. RapAdapt ofrece programación por contrato a clientes que disponen de máquinas CNC, pero pueden no tener el personal disponible para realizar la programación necesaria. Hamilton y Peña trabajan en equipo con el fin de encontrar las mejores soluciones para sus clientes. “Probamos la programación, nos aseguramos de que funciona y de que cualquiera puede utilizarla”.

Cuando emprenden un nuevo proyecto de programación, Hamilton y Peña trabajan juntos. Hamilton lleva una computadora portátil a las visitas de los clientes para comunicarse a distancia con las computadoras de RapAdapt.

En su oficina, Hamilton utiliza una computadora de mesa con varias pantallas, un rastreador ocular y equipos especializados que le ayudan a maximizar su eficacia con el software CAD/CAM. Sin embargo, cuando trabaja en las instalaciones de los clientes, no tiene fácil acceso a esta tecnología que aumenta la eficacia.

Bajo la dirección de Hamilton, Peña puede diseñar y programar rápidamente piezas y fijaciones sin tener que volver al taller de RapAdapt. Mediante las herramientas de visualización de trayectorias de CAMWorks, el equipo confirma que el programa es correcto y pasa a configurar las máquinas de los clientes.

“Yo lo mantengo en movimiento y luego Devin me enseña mientras hacemos el trabajo”, dice Peña. “Él es como mis manos —añade Hamilton—. Conduce el trabajo en equipo”.

Además, el software CAD/CAM ayuda a la hora de diseñar y comunicarse con los clientes. Las funciones de simulación CAD permiten que los bocetos en miniatura se conviertan en piezas personalizadas y acabadas. “Incluso si se trata de un boceto en una servilleta de coctel, podemos fabricarlo. Con CAMWorks puedo exportar una simulación de máquina detallada y enviarla al cliente para que la apruebe”, afirma Hamilton.

Una vida integrada

Para Hamilton, hablar de la integración de CAD y CAM representa su forma de ver la vida en general. Pone el ejemplo de abrir un tarro. Para la mayoría de la gente, esta tarea no requiere ninguna reflexión especial.

Hamilton, sin embargo, debe determinar cómo sujetar el tarro y conseguir suficiente torque en la tapa para abrirlo. “Este tipo de resolución de problemas es tan rutinario que para mí resulta casi instintivo. Mi mente simplemente salta y ya lo tengo resuelto. Cada momento puede convertirse tanto en una aventura como en un reto”.

Añade que esta habilidad para resolver problemas se traduce en trabajos de mecanizado, como encontrar sistemas de sujeción originales y eficaces, técnicas de codificación o discernir los procesos de corte más efectivos para una remoción óptima del material metálico. También gestiona de la misma manera su “negocio de inventos”, tanto como operación de producción como recurso para clientes con necesidades especiales.

Para él, esta mezcla constante de retos y aventuras constituye una fuente de energía y emoción. “Es lo que hago. Es como vivo”.