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- Herausgeber: 3DTech
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Spanisch
Autodesk Inventor Paso a Paso, el libro para todos los que quieran trabajar con el software CAD Inventor Professional (todas las versiones) y/o quieran aprender los conocimientos básicos sobre diseño CAD y simulación FEM de un ingeniero (M.Eng.). En este libro tutorial aprenderá paso a paso y en detalle cómo dominar Inventor Professional y sus funciones con confianza.
¿Le interesa el diseño CAD y la creación de objetos tridimensionales para la impresión 3D u otras aplicaciones (fabricación de modelos, prototipos, elementos de diseño,...)? ¿Busca un curso de iniciación práctico y compacto para el programa Inventor Professional de Autodesk, ya sea por motivos profesionales o para una formación continua personal?
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Además del diseño CAD ("Computer Aided Design"), Inventor también ofrece la posibilidad de realizar simulaciones FEM ("Finite Element Method"). El enfoque principal del curso es el diseño con Inventor, es decir, la sección CAD del programa. Sin embargo, las demás funciones no se descuidan y, por supuesto, también se cubren en detalle, ¡así que no se preocupe!
Este práctico libro contiene todo lo que necesita saber para diseñar (CAD), animar, renderizar, simular (FEM) y documentar (dibujos técnicos) componentes 3D en el PC con Inventor. Aprenderá a utilizar Inventor de Autodesk paso a paso y desde cero. El software y sus funciones se presentan con detalle y se explican claramente mediante grandes proyectos.
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Veröffentlichungsjahr: 2022
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Información legal
© 2022
Autor y editor: M.Eng. Johannes Wild
A94689H39927F
E-Mail: [email protected]
Los datos completos del autor del libro se encuentran en las últimas páginas
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Prólogo
Muchas gracias por elegir este libro
¿Está interesado en el diseño y la simulación de objetos tridimensionales con “Inventor” de Autodesk? ¿No tiene ningún conocimiento de CAD o ya ha adquirido una experiencia inicial con otros programas de CAD, pero le gustaría cambiar a “Inventor” o continuar su formación?
Entonces, ¡este es exactamente el libro adecuado para usted! Soy ingeniero y me gustaría presentarle el programa profesional “Inventor” en su aplicación práctica de forma sencilla y fácil de entender.
Aquí está el enlace para la descarga y la versión de prueba gratuita:
https://www.autodesk.es/products/inventor/overview
Este curso completo y detallado está dirigido específicamente a los principiantes y muestra desde el principio cómo los diseños CAD, las animaciones y las simulaciones FEM tienen éxito. Además de las explicaciones teóricas sobre el uso del software y el enfoque, en este curso aprenderá principalmente a través de proyectos de diseño prácticos y emocionantes.
En este curso aprenderá todo lo que necesita saber como principiante sobre “Inventor” y el diseño CAD o la simulación FEM! Empiece hoy mismo con este libro a adentrarse en el fascinante mundo de “Inventor”. ¡Vamos!
Índice de contenidos
Información legal
Prólogo
Índice de contenidos
1 Introducción: Ámbito del curso y software
1.1Qué esperar y qué aprenderá en este curso
1.2 El programa CAD "Inventor"
2 Preparación: Primeros pasos con “Inventor”
2.1 Realice los ajustes generales
2.2 Visión general del entorno y las funciones del programa
Sección I: Construcción / Diseño CAD
3 Conceptos básicos del DAO: Función y modo de funcionamiento
3.1 Entorno de dibujo 2D
3.2 Entorno de objetos 3D
3.3 Métodos de trabajo de la construcción
3.4 Piezas individuales frente a conjuntos
3.5 Vistas y representaciones (vistas básicas, vista en sección, etc.)
4 Aplicación práctica del CAD: proyectos de construcción
4.1 Proyecto de diseño I: Gancho a presión simple
4.2 Proyecto de diseño II: Colector de escape
4.3 Proyecto de diseño III: Parte delantera del camión
4.4 Proyecto de diseño IV: motor de combustión interna de 4 cilindros
4.4.1 Parte 1: Cárter
4.4.2 Parte 2: Biela, pistón y bulón
4.4.3 Parte 3: Cigüeñal
5 Introducción al diseño de chapa metálica con “Inventor”
Sección II: Renderización y animación
6 Renderización y animación
Sección III: Simulaciones FEM y dibujos técnicos
7 simulaciones FEM con "Inventor"
7.1 Introducción a la simulación y primer estudio de simulación
7.2 Realizar un estudio de simulación con un montaje
8 Dibujos técnicos con “Inventor” - Una introducción
Palabras finales
1 Introducción: Ámbito del curso y software
Bienvenido al curso “Inventor” para principiantes!
Gracias por elegir este curso!
En este curso encontrará una introducción a los fundamentos del gran programa CAD “Inventor” de Autodesk y, en particular, conocerá y comprenderá el diseño CAD en detalle. Como ingeniero, le mostraré, paso a paso, mis conocimientos procedentes de mis estudios y de la práctica profesional, para que pueda conseguir un éxito óptimo en el aprendizaje con fundamentos teóricos, por un lado, pero sobre todo con ejemplos prácticos, por otro. Tras una introducción teórica, este curso incluye numerosos proyectos prácticos de diseño para aprender el diseño y el programa desde cero.
Y con “Inventor” de Autodesk, al igual que con otros programas de CAD, no sólo puede diseñar. Más bien, este programa combina y vincula varias disciplinas de la ingeniería, como el CAD ("diseño asistido por ordenador") y el MEF ("método de los elementos finitos"), en una sola plataforma. Por tanto, con “Inventor” no sólo puede crear componentes o conjuntos, sino también realizar simulaciones y animaciones, así como crear renders. El enfoque principal de este curso es el diseño con “Inventor”, es decir, la parte CAD del programa. Sin embargo, no se descuidarán las demás funciones, ¡no se preocupe!
Como ya se ha mencionado, la abreviatura CAD significa "diseño asistido por ordenador". ¿Qué es el software CAD? El software CAD se utiliza para crear o editar virtualmente objetos tridimensionales. Empezando por piezas individuales sencillas, pasando por piezas complejas, hasta conjuntos enteros que pueden ensamblarse virtualmente.
En este curso, dirigido específicamente a los principiantes, aprenderá cómo está estructurado el entorno de Inventor y cómo aprovechar al máximo las características individuales para crear objetos tridimensionales. Cada proyecto del curso puede seguirse paso a paso y de forma individual, lo que le permitirá introducirse fácilmente en el material y familiarizarse con las numerosas funciones del programa con cada lección.
En pocas palabras, esto significa que en este curso podrá aprender en detalle lo siguiente
Lo mejor es atenerse al orden indicado en el curso, ya que las lecciones se apoyan unas en otras. Si no entiende enseguida algunas funciones o comandos o echa de menos la explicación de una función, no se preocupe, el curso está estructurado de forma que todas las funciones importantes y básicas se explican suficientemente y de forma intuitiva. Por lo tanto, las explicaciones de los capítulos pueden solaparse o ciertas funciones pueden no estar cubiertas en detalle hasta un capítulo posterior.
1.2 El programa CAD "Inventor"
El programa profesional de CAD “Inventor” de Autodesk ofrece una interfaz de usuario clara y sencilla, ¡pero también tiene su precio! Una licencia cuesta actualmente unos 350 euros al mes y unos 2.900 euros al año. Si adquiere una licencia para un periodo más largo, puede ahorrar un poco. Los alumnos y estudiantes tienen la posibilidad de obtener una licencia para la duración de sus estudios. Todos los demás pueden probar el programa en su totalidad durante al menos 30 días de forma gratuita. Ya no es posible comprar el software directamente, sólo existe la opción de suscribirse al software durante un periodo de tiempo determinado. Con una suscripción, “Inventor” puede instalarse en hasta tres ordenadores. Sin embargo, sólo puede utilizarse en un ordenador a la vez y únicamente con los datos de acceso del comprador. La estructura de las características de diseño es relativamente idéntica en todos los programas CAD habituales que utilizan los ingenieros y técnicos en su trabajo diario. Existe una selección básica de programas profesionales de CAD. Además de “Inventor”, los más conocidos son: SolidWorks, Catia, SolidEdge, Pro/Engineer, también conocido como Creo, y probablemente el más conocido de todos: AutoCAD. Básicamente no hay grandes diferencias en los precios, por lo que estos programas suelen valer sólo para los usuarios profesionales y los autónomos.
¡Y ahora nos vamos! Antes de llegar a los fundamentos del diseño CAD, realizaremos los ajustes generales del programa y nos familiarizaremos con la interfaz y las funciones del mismo.
2 Preparación: Primeros pasos con “Inventor”
2.1 Realice los ajustes generales
Cuando iniciamos el programa por primera vez, se nos muestran inicialmente tres ventanas y tres barras de menú. En la barra de menú “Get started” encontramos opciones estándar como crear un nuevo archivo o abrir un archivo ya creado. Además, podemos trabajar con tutoriales, ver las novedades de una versión actualizada de “Inventor” y solicitar o buscar ayuda.
Figura 1: Cuando se inicia el software por primera vez, aparece esta pantalla; pestaña "Get started" seleccionada
En la barra de menú “Tools”, podemos utilizar el botón “Application Options” para realizar los ajustes iniciales del programa o reactivar los existentes. Con la ayuda de estos ajustes, el programa puede individualizarse en cierta medida, por ejemplo, el color de fondo puede establecerse en la sección “Colors” -yo prefiero el diseño blanco de “Presentation”- o los ajustes gráficos, en función del hardware, pueden realizarse en la pestaña del menú “Hardware”.
Figura 2: Realización de los primeros ajustes en la pestaña “Tools” con "Application Options”
Aquí tenemos que decidir entre la calidad de la pantalla o el rendimiento, según el equipamiento del PC. En el menú “Sketch” activamos dos funciones, a saber, “Grid lines” y “Snap to grid”, para que se muestre una cuadrícula al croquizar en el entorno 2D y podamos seleccionar los puntos de la cuadrícula más fácilmente con el cursor. Sin embargo, este ajuste es realmente sólo una cuestión de gusto.
Figura 3: Active las opciones “Grid lines” y “Snap to grid” en la pestaña "Sketch"
Por último, nos gustaría realizar un ajuste de las unidades en “File”. Con un clic en “Configure Default Template” podemos cambiarla a "mm" y establecer la “Drawing Standard” a “ISO”.
Figura 4: “Configure Default Template” en "mm" e “ISO”; pestaña del menú “File”
Por razones de organización, el idioma del programa sigue siendo el inglés. Esto también es ventajoso para, por un lado, orientarse mejor en el entorno de trabajo internacional y, por otro, en los foros o la comunidad de Internet mayoritariamente anglófona. De momento no necesitamos ningún otro ajuste, son demasiado específicos para el inicio y pueden dejarse en los valores por defecto.
Ahora seguimos en la ventana de inicio del programa, en la que todavía están las tres secciones “New”, “Projects” y “Recent Documents”. Estos son relativamente autoexplicativos; “Recent Documents” le muestra los archivos utilizados más recientemente después de la creación de los primeros archivos. En la sección “New” podemos elegir entre la creación de una pieza individual “Part”, un conjunto “Assembly”, un dibujo técnico “Drawing” y una “Presentation”.
Figura 5: Las tres áreas de la ventana de inicio
Si nunca ha trabajado con un programa de CAD, quizá se pregunte cuál es la diferencia entre una pieza individual: “Part” y un conjunto: “Assembly” y por qué se hace esta distinción. Piénselo de forma sencilla. Al igual que en el mundo real, en el entorno virtual de un programa CAD cada pieza más compleja se ensambla a partir de varias piezas individuales. Un coche, por ejemplo, tiene miles de piezas individuales, desde el volante hasta los tornillos más pequeños. Cada una de estas partes es una pieza individual independiente que, cuando se ensambla como un todo, da como resultado un conjunto, el coche. Por lo tanto, en el programa CAD, un conjunto se compone de todas las piezas individuales, igual que en el montaje real. Con "Drawing", un dibujo técnico, una pieza individual con vistas, dimensiones y toda la información necesaria se describe en una hoja de papel en 2D de forma que pueda ser fabricada en una empresa por un empleado. Un conjunto también puede describirse con un dibujo técnico.
Como queremos empezar a construir nuestra primera pieza -todavía muy sencilla- lo antes posible, ahora seleccionamos la creación de una nueva pieza individual: “Part”.
Figura 6: Creación de una nueva pieza individual: "Part”
Por cierto, la pieza individual, el conjunto y el dibujo técnico tienen cada uno extensiones de archivo diferentes. En este caso, la extensión ". ipt" significa "part", es decir, piezas individuales, la extensión ". iam" significa "assembly", es decir, subconjuntos y la extensión ". dwg" o ". idw" significa "drawing", es decir, dibujos técnicos. Un vistazo a estas terminaciones le ayuda a identificar lo que está tratando en un archivo. A continuación, llegamos al entorno del programa real de “Inventor”, en este caso el entorno de las piezas individuales (“Parts”). Por cierto, podemos volver a la ventana inicial haciendo clic en el pequeño cuadro de la barra inferior.
En el siguiente capítulo echaremos un primer vistazo al entorno del programa y a las funciones de Autodesk “Inventor”.
2.2 Visión general del entorno y las funciones del programa
Veamos primero el entorno del programa y las barras de menú, que se encuentran en las zonas superior y lateral.
Las barras de menú de la zona superior son diferentes para cada uno de los cuatro entornos: “Part”, "Assembly", “Drawing” y “Presentation”. Siempre hay algunas pestañas que aparecen en varios o en todos los entornos, como “3D Model” o "Sketch", pero en general hay diferentes pestañas y funciones según el entorno. En el transcurso del curso conoceremos las diferencias.
Así que ahora estamos en el entorno: "Part".
En la parte superior izquierda, “File” le permite abrir, guardar o exportar archivos y otros comandos básicos.
Figura 7: Entorno “Part” con pestañas de selección, barras, características y entorno de dibujo
Las pestañas de selección situadas en el lateral de “File” permiten cambiar entre los distintos submenús de las funciones del entorno correspondiente. En esta primera sección, “Part”, tratamos primero las características de diseño para una sola pieza. Aquí hay diez pestañas diferentes: “3D Model”, "Sketch", “Annotate”, “Inspect”, “Tools”, “Manage”, “View”, “Environments”, "Get started" y “Collaborate”.
Figura 8: Las diez pestañas diferentes del entorno "Part"
En la pestaña del menú “3D Model” encontrará todas las funciones necesarias para crear o editar un objeto tridimensional. En la sección “Create” encontrará todas las funciones para crear una pieza 3D. En la sección “Modify” encontrará todas las funciones para editar una pieza 3D. Qué pueden hacer estas funciones y cómo utilizarlas, lo aprenderemos en detalle y paso a paso durante el curso.
Figura 9: Las secciones “Create” y “Modify” en la pestaña “3D Model”
En este capítulo queremos primero obtener una visión general. El “Shape Generator” puede utilizarse para crear una estructura de componentes optimizada en función de una situación de carga (palabra clave: optimización de la topología). En las “Work Features” encontramos todas las herramientas de construcción, es decir, ejes, planos, puntos y sistemas de coordenadas. En el área de "Pattern", se puede ahorrar mucho tiempo y esfuerzo durante la construcción con la ayuda de un comando de patrones. Las dos áreas “Create Freeform” y “Surface” están destinadas al método de trabajo de modelado de forma libre o de superficie. Sin embargo, no trataremos este método de trabajo avanzado de CAD en este curso para principiantes. Además, sólo es necesario para las piezas muy complejas. Y con los dos últimos puntos “Simulation” y “Convert”, por un lado se puede iniciar un análisis de carga FEM o construir una pieza de chapa. Estas dos secciones, en cambio, se tratarán en este curso porque son importantes y apasionantes.
Figura 10: Otras características de la pestaña “3D Model”
Por cierto, con la flechita del extremo derecho, esta barra puede personalizarse en cada una de las pestañas del menú, es decir, se pueden mostrar u ocultar las secciones que se necesiten o no. Nos interesan, por ejemplo, “Primitive”, con la que se pueden crear directamente cuerpos sencillos como un cubo, y la función “Measure”, con la que se puede medir algo en el entorno 3D. A cambio, ocultamos “Explore” y "Create Freeform".
Figura 11: Realización de los ajustes de las características mostradas
También le invitamos a echar un vistazo a las otras secciones posibles. En la siguiente sección "Sketch", destinada a los bocetos en 2D, encontramos primero “Create”, “Modify” y “Pattern” de nuevo. Aquí se pueden crear o modificar líneas, círculos u otras geometrías 2D.
Figura 12: Las características de la pestaña del menú "Sketch"
Si no tiene conocimientos previos, debe dividir mentalmente el programa CAD y la construcción de una pieza individual en un área bidimensional y otra tridimensional. Se empieza con un boceto en 2D y luego se crea un cuerpo en 3D a partir de él. Pero ¡más adelante hablaremos de eso!
En la pestaña del menú “Annotate”, las tolerancias, las cotas, los detalles de la superficie y otras observaciones pueden aplicarse directamente al componente 3D como una anotación. Sin embargo, esto no suele ser absolutamente necesario y suele anotarse en un dibujo técnico. Sin embargo, aplicar estas anotaciones directamente al componente 3D puede tener ventajas si el modelo 3D se transfiere a la producción además de un dibujo. También se puede iniciar un análisis de tolerancia en este ámbito. En las pestañas del menú “Inspect” y “Tools” encontrará de nuevo la función de medición general, así como la posibilidad de iniciar diversos análisis, la posibilidad de cambiar el material o el aspecto de un componente, así como algunos otros comandos que, de momento, carecen de importancia para nosotros. Nos saltamos la pestaña del menú “Manage”, ya que su contenido tampoco es importante para este curso para principiantes. Sin embargo, es importante la pestaña "View", con la que se puede controlar la visualización de nuestros componentes. Aquí, además de la visualización general de los componentes (“Visual Style”), también puede mostrar el centro de gravedad o las sombras, así como un fondo. Más adelante se hablará de esto. La última área importante es la pestaña “Environment”. En esta pestaña puede cambiar a los otros entornos respectivos de “Inventor”. Además de la construcción CAD, también puede realizar una simulación de carga FEM con “Stress Analysis” o crear una animación y un renderizado con “Inventor Studio”. También se pueden realizar análisis de tolerancias, y existe un entorno específico para la creación de piezas de fundición y mucho más. Para nosotros, la ya mencionada posibilidad de construcción en chapa con “Convert to Sheet Metal” sigue siendo importante. Las dos últimas pestañas del menú "Get Started" y “Collaborate” se explican por sí mismas y contienen comandos más bien generales, así que no dude en hacer clic aquí si lo necesita.
No se asuste de la multitud de elementos y características! En el transcurso del curso conoceremos los elementos individuales paso a paso y en detalle utilizando ejemplos prácticos. Por lo tanto, sólo esta breve y clara explicación.
Si ahora miramos el área de la capa de dibujo, encontramos el árbol de estructura del archivo de construcción en el área de la izquierda.
Figura 13: El árbol de estructura del archivo de construcción se muestra a la izquierda.
Si no aparece o si lo ha cerrado por error, haga clic en el pequeño símbolo más y seleccione “Model Browser”.
Figura 14: Mostrar la estructura del árbol (de nuevo)
Esta estructura de árbol contiene todas las vistas, así como el origen, los niveles y los ejes de un archivo. Sin embargo, la función principal de este árbol de estructura es enumerar los bocetos, elementos de construcción, etc. que se han creado. Sin embargo, la función principal de este árbol de estructura es enumerar los bocetos creados, los elementos de construcción, etc., cronológicamente, para poder activarlos/desactivarlos o editarlos con un clic derecho sobre ellos. Más adelante veremos cómo funciona esto. También es muy bueno acostumbrarse a nombrar los componentes individuales y, posiblemente, los bocetos y las capas desde el principio para poder orientarse más fácilmente después en una construcción compleja. Basta con hacer doble clic en el elemento e introducir un nuevo nombre.
En la estrecha barra situada sobre este árbol de estructura, encontrará de nuevo funciones generales como "Abrir", "Guardar", "Deshacer", "Rehacer" y ajustes para seleccionar elementos o características, así como ajustes para el material y la apariencia. Es posible que esta barra se muestre también en la parte superior, con un clic en la pequeña flecha del extremo derecho, puede cambiar la posición de visualización si es necesario.
Figura 15: Barra de comandos general sobre la estructura de árbol o en la parte superior
En la zona superior derecha se encuentra el cubo de la órbita. Aquí puede seleccionar las vistas de la construcción actual y girar el entorno de dibujo incluyendo el objeto.
Figura 16: El cubo de la órbita para las rotaciones y la alineación de los objetos
La rotación del entorno de dibujo también es posible con la tecla SHIFT pulsada y el ratón movido al mismo tiempo. El desplazamiento es posible con la rueda del ratón pulsada y un movimiento del ratón. La función de zoom se realiza como siempre girando la rueda del ratón.
Con un clic derecho en el entorno de dibujo, podemos llamar al menú de selección rápida, con el que se pueden ejecutar rápidamente diversos comandos.
Figura 17: Menú de selección rápida de “Inventor”; se abre con un clic derecho en la capa de dibujo
En la zona inferior del entorno de dibujo podemos cambiar entre varios archivos abiertos.
La barra de la derecha, debajo del cubo de la órbita, también nos da la opción de mover o rotar el entorno, así como el comando “Look at”, con el que es muy fácil mirar verticalmente una zona seleccionada de un componente. Además, en esta barra se puede activar una rueda de navegación, que se muestra de forma permanente y sirve como una especie de menú de selección rápida. Aquí también puede elegir entre diferentes diseños.
Figura 18: Barra de selección rápida (derecha) y rueda de navegación activada (izquierda)
Muy bien, después de este capítulo nos orientamos con relativa facilidad en el entorno del programa y podemos empezar con el siguiente capítulo. Como ya se ha mencionado, los programas CAD comunes funcionan de forma muy idéntica. A continuación, nos gustaría examinar en detalle esta forma de trabajar.
Sección I: Construcción / Diseño CAD
3 Conceptos básicos del DAO: Función y modo de funcionamiento
3.1 Entorno de dibujo 2D
Cada componente 3D debe iniciarse primero como un boceto 2D. Con esto definimos la "planta" del objeto, por así decirlo. Imagine que está mirando la parte superior de un objeto tridimensional simple. Por ejemplo, ¿qué se ve en un cilindro cuando se mira desde arriba, en un ángulo recto perfecto con respecto al eje?
Figura 19: Un cilindro tridimensional tiene como forma básica un círculo 2D
Correcto, un círculo bidimensional, nada más. Y es precisamente a partir de esta forma 2D que el cilindro, análogo a todos los demás elementos, se crea también en el programa CAD. Es precisamente esta geometría del círculo la que tenemos que dibujar para este objeto, por ejemplo, en el primer paso. La forma tridimensional se obtiene entonces mediante otros pasos de mando. Para el croquis 2D, por ejemplo, también se puede considerar la superficie superior de un objeto o una superficie lateral, o incluso una superficie parcial. Esto requiere algo de imaginación espacial.
Para cada componente tridimensional, debemos hacer primero un boceto bidimensional. En este capítulo veremos con detalle cómo funciona la creación de un boceto en 2D. Al comienzo de un boceto, en el área “3D Model”, alternativamente también en "Sketch", seleccione el comando "Start 2D Sketch".
Figura 20: Inicio de un croquis 2D y selección de una capa
A continuación se nos muestran los planos del sistema de coordenadas y tenemos que decidir un plano del espacio tridimensional sobre el que queremos dibujar nuestro croquis 2D. En nuestro ejemplo, queremos mirar desde arriba la superficie circular o superficie superior, por lo que debemos elegir el plano x-z, es decir, el plano que forma los ejes x y z. El plano que elija sólo es importante básicamente para la alineación de las vistas. El programa abre entonces el plano de croquis seleccionado. Como observará, la barra de menú "Sketch" se abre automáticamente en la zona superior, donde se encuentran todos los comandos 2D.
Figura 21: Entorno de dibujo 2D con la barra "Sketch" y la cuadrícula de dibujo
Ahora se dispone de una variedad de elementos de dibujo básicos para crear la geometría de un boceto en 2D. Seleccionando una "línea", por ejemplo, se puede formar una geometría a partir de elementos con forma de línea. Probemos esto. Para ello, basta con hacer clic en cualquier punto, por ejemplo, en el centro del sistema de coordenadas, e iniciar un dibujo haciendo clic y arrastrando con el ratón.
