¿Cuál es la diferencia entre ECAD y MCAD?
Introducción
Existen muchas herramientas que facilitan la vida del diseñador de dispositivos electrónicos. Es posible modelar diseños completos y con gran detalle en el mundo virtual para permitir al diseñador comprobar que su diseño funcionará y que todas las piezas encajarán cuando llegue a la fase de fabricación. Así como antes era preciso crear prototipos de circuitos y maquetar las carcasas para validar los diseños, ahora un ordenador puede hacerlo en segundos, lo que permite realizar ajustes de forma rápida, sencilla y con poco coste. Las dos herramientas esenciales de que dispone el diseñador son las de Diseño Electrónico Asistido por Ordenador (ECAD) y las de Diseño Mecánico Asistido por Ordenador (MCAD).
¿Qué es el ECAD?
El software ECAD permite al diseñador crear el layout de una placa de circuito impreso (PCB) a partir del esquemático de su diseño de circuito, generar una representación virtual de su PCB mostrando la colocación de los componentes con modelos 3D, y generar/mostrar la documentación de fabricación de la placa de circuito en 2D.
Una biblioteca estandarizada de dimensiones de componentes, complementada con detalles para piezas a medida o poco comunes, proporciona la información necesaria para la colocación de componentes dentro de las dimensiones físicas definidas del PCB.
El enrutamiento de pistas asistido por ordenador, combinado con las optimizaciones manuales y por ordenador, acelera el proceso de diseño del layout. Las funcionalidades de comprobación automática de reglas también permiten garantizar que el enrutamiento del trazado es el correcto antes de las tareas de revisión manual y simulación del rendimiento.
El modelado en 3D de la placa diseñada permite al diseñador asegurarse rápidamente de que no habrá interferencias físicas entre las piezas ni obstrucciones en el flujo de aire previsto para la gestión térmica. También puede comprobar que el diseño será compatible con cualquier equipo de colocación automática de componentes durante el proceso de fabricación. En el caso de los complejos diseños multiplaca, la posibilidad de visualizar el conjunto completo y garantizar que los componentes de una placa puedan interactuar con otra es una ventaja significativa.
Una ventaja añadida del ECAD es el diseño colaborativo, en el que varios miembros del equipo que trabajan en diferentes áreas funcionales o aspectos de un diseño pueden unir sus aportaciones.
¿Qué es el MCAD?
El software MCAD permite al diseñador crear estructuras físicas tales como componentes mecánicos, carcasas de dispositivos y componentes de montaje. El software puede generar una representación virtual en 3D de los elementos y generar documentación de fabricación en 2D.
Las técnicas de modelado paramétrico y directo permiten a los diseñadores crear y modificar estructuras tal como planos 2D o representaciones 3D. Pueden desarrollarse múltiples estructuras por separado y ensamblarse en un diseño mecánico virtual acabado. De esta manera, al diseñador tiene la oportunidad de revisar el ensamblaje para detectar interferencias entre piezas o huecos en la estructura.
Las herramientas de simulación le permiten al diseñador calcular las propiedades mecánicas del diseño, factores como la resistencia y la rigidez, y comprobar el cumplimiento de los imperativos de protección medioambiental.
Integración entre ECAD y MCAD
La combinación de los resultados de ECAD y MCAD brinda al diseñador la posibilidad de ensamblar los componentes eléctricos y mecánicos en un entorno virtual para ver si encajan.
- ¿Están los puntos de fijación del PCB de la carcasa en el lugar correcto?
- ¿Están alineados los agujeros de los tornillos y habrá suficiente espacio (clearance) para los componentes montados en el PCB?
- ¿Cabrá la placa de circuito impreso dentro de la carcasa, o, por el contrario, los componentes rozarán la carcasa o serán demasiado grandes para caber en ella?
- ¿Se ha previsto que el flujo de aire a través de la carcasa en la placa de circuito impreso esté en el lugar adecuado a fin de maximizar la eficacia de los disipadores térmicos?
- ¿Se conducirá el calor generado en la placa de circuito impreso a la carcasa como es debido?
- ¿Afectarán las vibraciones o los choques mecánicos aplicados a la carcasa a los componentes montados en el PCB?
Una visualización en 3D del diseño completado proporcionará respuestas rápidas y directas a estas preguntas al mostrar cómo interactúan físicamente todas las partes eléctricas y mecánicas. Lo mejor de este enfoque integrado ECAD/MCAD es que se pueden detectar errores, ajustar los diseños y validar los resultados en cuestión de minutos.
El problema es que a menudo las herramientas ECAD y MCAD con las que trabajan los diseñadores no son compatibles. Exportar los datos de una de ellas en un formato que pueda ser utilizado por la otra suele ser un proceso complejo, que puede dar lugar a errores en el conjunto de datos. A veces, el tiempo que se ahorra en el uso de las herramientas se invierte en la comprobación manual de la coherencia de los datos en cada una de ellas. Es posible que no se detecte ningún error hasta que un miembro de la cadena de montaje descubra que su placa de circuito impreso no cabe en la carcasa del nuevo producto que acaba de empezar a fabricarse.
En los últimos años, los fabricantes de herramientas han trabajado en el desarrollo de estándares formales para la colaboración entre ECAD y MCAD. Como resultado, ahora existen procesos automatizados en las herramientas que permiten la comunicación bidireccional de la información de diseño que permite que los cambios graduales que tengan lugar en ambos lados se compartan y verifiquen eficientemente entre los equipos.
El proceso de diseño integrado
Es fundamental tener en cuenta que los procesos ECAD y MCAD no pueden realizarse de forma secuencial o aislada. Los datos de un método influyen en el otro. Por ejemplo, el proceso ECAD puede determinar las dimensiones físicas de referencia de la placa de circuito impreso e identificar cualquier restricción de gestión térmica y de vibración que afecte al diseño de la carcasa. Al mismo tiempo, el proceso MCAD puede determinar si existen limitaciones en el tamaño del PCB o en la ubicación de los componentes de cara a cumplir con los requisitos de tamaño externo u otros factores, como la ubicación de las entradas y salidas de aire.
No es habitual que un equipo de diseño tenga vía libre a la hora de diseñar una carcasa que le permita optimizar el diseño del PCB utilizando cualquier tamaño de placa. Normalmente, su diseño impone restricciones al diseño del PCB, que, a su vez, pueden condicionar el diseño del circuito electrónico. La integración ECAD/MCAD permite al equipo de diseño explorar sus opciones de forma colaborativa y teniendo en cuenta las limitaciones, de cara al al diseño de la solución óptima.
En otras palabras, los diseñadores ya no se ven limitados a utilizar PCB rectangulares en carcasas tipo ladrillo. Por el contrario, las herramientas abren la posibilidad de crear formas complejas de forma tan rápida y barata como los diseños simples tradicionales.
En resumen
Al trabajar en paralelo con una solución ECAD/MCAD integrada, los equipos de diseño electrónico y mecánico tienen la posibilidad de conseguir en días lo que antes les llevaba meses en un entorno virtual. La solución ECAD optimiza el proceso de diseño para la colocación de los componentes eléctricos y electrónicos, mientras que la solución MCAD se centra en mejorar el proceso de diseño de las piezas mecánicas. Por este motivo, la integración de ambas herramientas y el intercambio automatizado de datos pueden revolucionar el proceso global de diseño. De esta manera, las empresas tienen la seguridad de que, cuando se deciden a fabricar PCB y carcasas, no sólo encajarán, sino que el producto terminado funcionará como se espera.
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