¿Cuál es la diferencia entre el software ECAD y MCAD?

Cuando se diseña electrónica, hay muchas herramientas disponibles para facilitar la vida del diseñador de dispositivos electrónicos. Los diseños completos pueden modelarse con todo lujo de detalles en el mundo virtual para que el diseñador compruebe que su diseño funcionará y que todas las piezas encajarán cuando llegue a la fase de fabricación. Antes había que hacer prototipos de circuitos y maquetas de carcasas para validar los diseños, pero ahora un ordenador realiza estas comprobaciones en cuestión de segundos. Ahora, con el software adecuado, los ajustes pueden hacerse de forma rápida, sencilla y con poco coste. Las dos herramientas esenciales de que dispone el diseñador son el diseño electrónico asistido por ordenador (ECAD) y el diseño mecánico asistido por ordenador (MCAD).

¿Qué es el software ECAD?

El software ECAD permite al diseñador de electrónica crear el diseño 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 componentes con modelos 3D, y generar/visualizar la documentación de fabricación de la placa de circuito en 2D. Los distintos paquetes de software tienen capacidades diferentes y algunos obligan a utilizar varios programas para realizar diversas tareas de diseño.

Una biblioteca estandarizada de dimensiones de componentes, complementada con datos eléctricos y mecánicos para piezas a medida o poco comunes, proporciona la información necesaria para la colocación de componentes dentro de las dimensiones físicas definidas de la PCB.

El enrutamiento de pistas asistido por ordenador, combinado con las optimizaciones manuales y por ordenador, acelera el proceso de diseño de la PCB. Las funcionalidades de comprobación automática de reglas pueden proporcionar cierto grado de seguridad de que el trazado eléctrico se ha realizado correctamente antes de que el diseño pase a la fase de simulación. Tras pasar el diseño por un flujo de trabajo de simulación, puede someterse a una fase completa de revisión eléctrica y DFM.

Trabajar con un modelo 3D de la placa diseñada permite al diseñador de electrónica comprobar rápidamente que no habrá interferencias físicas entre las piezas, obstrucciones en el flujo de aire previsto para la gestión térmica o posibles colisiones entre placas acopladas. También puede comprobar que el diseño será compatible con cualquier equipo automatizado de colocación de componentes durante el proceso de fabricación. En el caso de los diseños multiplaca complejos, la posibilidad de visualizar el ensamblaje completo y asegurarse de que los componentes de una placa pueden interconectarse es una ventaja significativa.

¿Qué es el software MCAD?

El software MCAD permite al diseñador crear estructuras físicas tales como componentes mecánicos, carcasas de dispositivos y componentes de montaje. El software de diseño MCAD 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 como planos 2D o representaciones 3D. Es posible desarrollar y ensamblar varias estructuras por separado en un diseño mecánico virtual acabado. De este modo, con el software MCAD el diseñador puede revisar el ensamblaje en busca de interferencias entre piezas o huecos en la estructura.

Las herramientas de simulación MCAD permiten al diseñador calcular las propiedades mecánicas del diseño, factores como la resistencia y la rigidez, y comprobar si cumple los requisitos de protección del medioambiental.

Integración entre el ECAD y MCAD

Una ventaja añadida del software 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.

La combinación de los resultados del software ECAD y el software MCAD brinda al diseñador la posibilidad de ensamblar los componentes eléctricos y mecánicos en un entorno virtual para comprobar 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 piezas eléctricas y mecánicas. Lo mejor de este enfoque integrado de ECAD a MCAD (o viceversa) es que los errores pueden detectarse, los diseños ajustarse y los resultados validarse en cuestión de minutos.

El problema es que, a menudo, los diseñadores disponen de herramientas de simulación ECAD y MCAD incompatibles. Exportar datos de ECAD a MCAD suele significar exportar formatos de archivo de uso común de un dominio e importarlos de nuevo a la aplicación del otro dominio. Es posible que no se detecte ningún error hasta que alguien en una 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 soporta cambios incrementales en ambos lados para ser eficientemente compartidos y verificados a través de los equipos.

Proceso de diseño integrado ECAD / MCAD

Es fundamental tener en cuenta que ambos procesos de ECAD y MCAD no pueden realizarse de forma secuencial o aislada. Los datos de un método influirán en el otro. Por ejemplo, el proceso de software ECAD puede determinar las dimensiones físicas de referencia de la placa de circuito impreso e identificar cualquier restricción de gestión térmica y vibración que afecte al diseño de la caja. Al mismo tiempo, el proceso de software MCAD puede determinar si existen limitaciones en el tamaño de la placa de circuito impreso o en la ubicación de los componentes para cumplir 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 de la 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. Un flujo de trabajo integrado con ambos tipos de software de diseño eléctrico y mecánico (ECAD / MCAD) permite a los equipos de diseño colaborar y diseñar juntos una solución óptima.

En otras palabras, los diseñadores ya no se ven limitados a utilizar PCB rectangulares en carcasas tipo ladrillo. En lugar de eso, las herramientas ECAD y MCAD abren la posibilidad de crear formas complejas de forma tan rápida y barata como los diseños sencillos tradicionales.

En resumen

Al trabajar en paralelo con una solución de software ECAD y 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 de software ECAD optimiza el proceso de diseño para la colocación de los componentes eléctricos y electrónicos, mientras que la solución de software 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 de forma esperada.

¿Tiene más preguntas? Contacta con un experto de Altium y descubre cómo podemos ayudarte en el diseño de placas de circuito impreso (PCB). Descarga aquí una prueba gratuita de Altium Designer.