Innovaciones en programación CAM, simulación e inteligencia artificial

El software para manufactura asistida por computadora (CAM) integra cada vez más herramientas de inteligencia artificial, aprendizaje automático, gemelos digitales y simulación. Estas tecnologías fortalecen la integración entre aplicaciones y amplían la conectividad entre sistemas, según Benjamin Moses, director de tecnología de AMT, The Association For Manufacturing Technology, en una reciente declaración para los medios de IMTS.

Este desarrollo responde a la transformación digital y la automatización en la manufactura, proceso que sitúa a la industria en una encrucijada estratégica. De acuerdo con el informe “Future of Manufacturing: New Workflows, Roles & Skills to Achieve Industry 4.0 Business Outcomes”, elaborado por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) y el proveedor Autodesk, las empresas deben elegir entre mantener tecnologías heredadas de la Industria 3.0 o adoptar los principios de la Industria 4.0.

El informe destaca diversas tecnologías clave para la manufactura del futuro:

• Diseño para manufactura (DfM): optimización de diseños con criterios de manufacturabilidad.
• Infraestructura de tecnología operativa (OT): monitoreo y control de procesos industriales.
• Inteligencia artificial (IA) y Machine Learning (ML): aplicación en diseño generativo y optimización de procesos.
• Plataformas de software en la nube: integración de CAD/CAM y gestión del ciclo de vida del producto (PLM).
• Sistemas de ejecución de manufactura (MES): monitoreo en tiempo real y trazabilidad de producción.
• Soluciones de inteligencia de negocios (BI): análisis de datos para la toma de decisiones.

En este escenario, el software de manufactura asistida por computadora (CAM) se consolida como una herramienta clave para la Industria 4.0. Su integración con simulación avanzada, inteligencia artificial y automatización optimiza el mecanizado al aumentar la precisión y la eficiencia operativa.

Para explorar los avances en simulación de procesos, programación CAM e inteligencia artificial, Modern Machine Shop México consultó a proveedores como Siemens, Autodesk, Mastercam, Open Mind Technologies y HCL CAMWorks, que destacaron mejoras en la automatización de trayectorias de herramienta, simulación de procesos y algoritmos inteligentes para optimizar parámetros de corte.

Innovaciones en simulación de procesos de mecanizado

La simulación de procesos de mecanizado en software CAM les permite a los fabricantes mejorar la precisión, reducir los tiempos de configuración y minimizar errores antes de la producción real. La integración de tecnologías en la nube, la optimización de trayectorias y la simulación de código G han cambiado la manera en que las empresas abordan la programación CNC y la validación de procesos.

Aaron Frankel, vicepresidente del programa de software de manufactura aditiva en Siemens Digital Industries Software, destaca, por ejemplo, que la integración de NX en Microsoft Azure ha facilitado la programación CNC y la simulación de procesos en entornos con equipos distribuidos.

“Los fabricantes pueden prescindir de hardware local de alto rendimiento y acceder a herramientas de programación y simulación desde cualquier ubicación. Además, la nube simplifica la gestión de TI, puesto que permite una implementación eficiente del software y el uso de capacidades computacionales escalables para tareas exigentes”, explica Frankel.

Gracias a NX en la nube, las simulaciones se ejecutan con mayor rapidez sin infraestructura propia. Además, al integrar la ingeniería de manufactura como servicio (Manufacturing Engineering as-a-Service), Siemens facilita la adopción de programación CNC sin grandes inversiones iniciales.

Desde Autodesk, Luke Mihelcic, gerente sénior de marketing de producto, resalta que Fusion optimiza el mecanizado con capacidades avanzadas de simulación.

“Fusion proporciona un entorno intuitivo donde la transición del diseño en 3D a la generación de trayectorias de herramientas es fluida y eficiente. Esto permite que, incluso, programadores sin experiencia en CAM puedan generar trayectorias de herramientas precisas en menor tiempo”, explicó.

Fusion también automatiza tareas que requerían programación manual extensa. Sus bibliotecas de herramientas y posprocesadores personalizables reducen la necesidad de ajustes adicionales.

“La mayoría de los talleres encontrarán todo lo que necesitan en la biblioteca de Fusion, y si requieren adaptaciones específicas, tienen la opción de personalizar los posprocesadores según sus necesidades”, añade Mihelcic.

Además de sus capacidades de simulación, Fusion ofrece una solución escalable y rentable para talleres de mecanizado. Su modelo de suscripción permite que los usuarios ajusten el uso del software según las necesidades del proyecto sin compromisos a largo plazo.

“Si un taller necesita más capacidad por un proyecto de seis meses, puede suscribirse por ese periodo sin compromisos a largo plazo”, indica Mihelcic. Esta flexibilidad permite que los usuarios paguen solo por lo que utilizan.

Otra característica de Fusion es su entorno colaborativo basado en la nube, que les permite a los equipos trabajar en la simulación de procesos, la creación de trayectorias de herramientas y otros aspectos del desarrollo de productos, sin necesidad de instalar herramientas de gestión de datos adicionales. “La colaboración, automática y sin fricciones, facilita la integración de múltiples equipos en el flujo de trabajo”, enfatizó Mihelcic.

Ivan Krstic, vicepresidente de Product Management en Mastercam, enfatiza que la simulación avanzada para mecanizado de cinco ejes mejora la precisión y reduce los tiempos de configuración. La visualización completa de la trayectoria de la herramienta antes del mecanizado permite que los operadores identifiquen posibles colisiones y optimicen las trayectorias antes de ejecutar el proceso.

La tecnología de simulación de Mastercam incluye detección de colisiones entre la herramienta, el portaherramientas y la pieza, lo que evita daños en el material y el equipo, además de minimizar el desperdicio de material y el tiempo de inactividad.

Mastercam permite la validación del proceso mediante la simulación de fijaciones y estrategias de sujeción para asegurar que la pieza se mantenga estable durante el mecanizado. Esto reduce la necesidad de ajustes manuales y pruebas en máquina, lo que ahorra tiempo en la configuración.

La simulación también optimiza la selección de herramientas y estrategias de corte, con el fin de asegurar que se utilicen los parámetros más eficientes para cada operación. Estas capacidades avanzadas reducen el tiempo de prueba y ajuste, a la vez que garantizan un mecanizado más eficiente y preciso, disminuyen el riesgo de errores y aumentan la confiabilidad del proceso.

Eden Molina, gerente técnico de ventas de Open Mind Technologies, explica que hyperMILL VIRTUAL Machining permite la simulación del código G posprocesado mediante un gemelo digital con geometrías y cinemáticas exactas de la máquina real.

“Al asegurar que los movimientos de la máquina sean los mismos que los simulados se evitan imprevistos y el programador CAM tiene mayor confianza para afrontar tareas complejas”, señala Molina.

Este tipo de simulación avanzada permite que los programadores de CAM visualicen cómo se ejecutará el proceso en la máquina, evitando errores de trayectoria que podrían generar retrabajos o desperdicio de material. Además, la precisión en la simulación del código G garantiza que los resultados en producción sean consistentes con las pruebas virtuales.

Por su parte, Marc Bissell, especialista sénior en aplicaciones en HCL CAMWorks, señala que la simulación de CAMWorks también incluye opciones de validación con código G real. “Esto elimina la necesidad de ejecuciones en seco y reduce significativamente los tiempos de configuración. La verificación de trayectorias antes de la producción previene colisiones y errores de programación, lo que mejora la calidad de la pieza y disminuye el desperdicio de material”.

La integración de Virtual Machine en CAMWorks permite simular procesos directamente desde el código G y asegurar una representación exacta del mecanizado real. Esto evita que los operadores tengan que hacer pruebas adicionales en la máquina, optimiza el tiempo de producción y reduce los costos asociados a errores de programación.

La evolución de la programación CAM en el mecanizado de cinco ejes

El mecanizado de cinco ejes es un proceso esencial en la manufactura de piezas complejas, especialmente en sectores como el de moldes, troqueles y el aeroespacial. La evolución del software CAM ha permitido optimizar trayectorias automáticas de herramientas, mejorar la precisión y reducir el riesgo de colisiones. Empresas como HCL CAMWorks, Autodesk, Mastercam y Open Mind han desarrollado soluciones avanzadas para optimizar estos procesos.

HCL CAMWorks y Mastercam han trabajado en soluciones enfocadas en la automatización de trayectorias para mecanizado de cinco ejes. HCL CAMWorks, por ejemplo, ha incorporado en su versión 2024 ciclos automáticos de desbaste y acabado para mecanizado de cinco ejes.

Según Marc Bissell, de HCL CAMWorks, estas nuevas funcionalidades proporcionan una solución altamente automatizada para el mecanizado de cavidades cerradas y abiertas con paredes y pisos curvos. Esto simplifica la programación y mejora la calidad de las piezas terminadas. Además, la versión 2025 de CAMWorks introduce capacidades como la integración con 3DExperience Solidworks, simulación de componentes de máquina y mejoras en la programación de torneado.

Por su parte, Mastercam ha avanzado en la optimización automática de trayectorias para mecanizado de cinco ejes. Ivan Krstic, de Mastercam, explica que el software calcula de manera automática los mejores ángulos de herramienta, minimiza inclinaciones innecesarias y reduce movimientos redundantes. Esto acelera los ciclos de mecanizado y disminuye la posibilidad de errores manuales.

Luke Mihelcic, de Autodesk, destaca que la decisión entre mecanizado de tres y cinco ejes depende de factores como el volumen de producción, la complejidad de las piezas y las consideraciones de sostenibilidad. Fusion ofrece capacidades completas para ambos tipos de mecanizado, lo que les permite a los talleres utilizar la misma plataforma sin inversiones adicionales.

Además, la solución de Autodesk incluye una serie de herramientas de simulación avanzadas que permiten visualizar los procesos antes de la ejecución, lo que optimiza tiempos, reduce el desperdicio de material y mejora la eficiencia operativa. Fusion también facilita la toma de decisiones al integrar análisis detallados sobre las necesidades de cada proceso de mecanizado, lo que ayuda a los fabricantes a determinar cuándo es viable optar por cinco ejes y cuándo un mecanizado de tres ejes resulta suficiente.

Open Mind Technologies ha enfocado sus desarrollos en optimizar la programación para mecanizado simultáneo de cinco ejes. Según Eden Molina, gerente técnico de ventas de la empresa, “las piezas complejas necesitan varias estrategias y maquinarlas por distintos flancos en el menor tiempo posible”, lo que demanda tecnologías que permitan operar en varios planos y minimizar retrabajos.

Por ello, Open Mind ha desarrollado metodologías que integran la preparación de geometrías en CAD con la aplicación de estrategias en CAM, e incorporado automatización avanzada y simulaciones orientadas a la seguridad del proceso. Estas soluciones, según el proveedor, están diseñadas para optimizar los tiempos de configuración y ajuste, con un impacto positivo en la productividad y la confiabilidad en la manufactura de piezas complejas.

Asimismo, las herramientas de control de trayectorias y el soporte para máquinas de cinco ejes han permitido mejorar la eficiencia operativa y reducir los tiempos de ciclo, lo que facilita el mecanizado de geometrías de alta dificultad con mayor precisión y menores costos.

Inteligencia artificial y Machine Learning

La inteligencia artificial (IA) y Machine Learning contribuyen a automatizar la generación de trayectorias de herramientas, perfeccionar parámetros de mecanizado y reducir errores en la programación CNC. Los proveedores del sector incorporan estas capacidades en sus productos para contribuir con ello a la toma de decisiones en tiempo real y mejorar la precisión en procesos críticos.

La función de la IA en los sistemas CAM es reducir la carga de trabajo de los programadores CNC mediante la automatización de estrategias de mecanizado y la optimización de trayectorias de herramientas. Luke Mihelcic, de Autodesk, afirma que Fusion cuenta con un asistente de IA que proporciona retroalimentación sobre estrategias de trayectorias de herramientas y permite la generación automatizada de trayectorias de desbaste y acabado. Aunque estos resultados pueden requerir ajustes por parte de los operadores, la optimización inicial mejora la productividad y permite que los especialistas se enfoquen en decisiones clave del proceso de manufactura.

Aaron Frankel, de Siemens Digital Industries Software, explica que NX incorpora herramientas basadas en IA para facilitar la programación de CNC, que incluyen asistentes conversacionales basados en lenguaje natural y motores de optimización de trayectorias fundamentados en modelos físicos. Esto permite obtener operaciones de mecanizado más precisas y libres de vibraciones.

Además, NX CAM ofrece complementos como SenseNC, que reduce iteraciones de prueba y error, mejora los acabados superficiales y refina los tiempos de ciclo, y CAM Assist de CloudNC, que automatiza estrategias de mecanizado y proporciona estimaciones precisas de tiempos de ciclo y diseño de sujeción de piezas.

Uno de los desafíos en la adopción de inteligencia artificial en CAM es la gestión segura de los datos de los usuarios. Mihelcic subraya que Autodesk distingue entre modelos de IA generativos y herramientas prácticas de IA. En el caso de la optimización de trayectorias de herramientas y generación de planos 2D desde modelos 3D, los datos del usuario se procesan internamente sin ser compartidos, lo que garantiza la protección de la propiedad intelectual. Este enfoque se asemeja a una herramienta de corrección ortográfica que trabaja dentro de un entorno cerrado y seguro.

Además, Autodesk ha integrado soluciones de diseño generativo en su software que les permiten a los a los usuarios definir parámetros como resistencia, material y peso para generar múltiples variantes optimizadas de un componente. Esta metodología acelera la fase de diseño y reduce los tiempos de desarrollo de semanas a días e, incluso, horas, al proporcionar modelos adaptados a diferentes requerimientos de manufactura y sostenibilidad.

Automatización y optimización de procesos en CAM

Reducir los tiempos de ciclo no solo permite un mayor aprovechamiento de los recursos, sino que impacta en la calidad y precisión del producto final. Tecnologías como las trayectorias optimizadas en Mastercam, la automatización del desbarbado en Open Mind, la optimización del torneado en CAMWorks y la integración de IA con computación en la nube en Siemens impulsan un mecanizado más eficiente e inteligente.

Mastercam 2025, por ejemplo, introduce nuevas funcionalidades que impactan en el rendimiento del mecanizado. Según Ivan Krstic, de Mastercam, la incorporación de pasadas de acabado en las trayectorias 2D Dynamic Mill permite que los usuarios incluyan operaciones de acabado en la misma trayectoria de herramienta, eliminen la necesidad de operaciones separadas y agilicen el proceso de mecanizado.

Además, estas trayectorias, que optimizan la interacción de la herramienta con el material, mejoran las tasas de eliminación, reducen el desgaste de la herramienta y también la acumulación de calor. “El producto final es más preciso y libre de rebabas, ya que Dynamic Mill mantiene tolerancias exactas durante el acabado”, afirma Krstic.

En relación con la reducción de tiempos de ciclo y la mejora en la calidad del producto, el desbarbado desempeña un papel fundamental para garantizar la calidad de los componentes y disminuir el trabajo manual. Mastercam Deburr automatiza la identificación de bordes y la generación de trayectorias optimizadas, lo que aumenta la eficiencia y minimiza errores. Krstic destaca que la integración del desbarbado en el ciclo de mecanizado, además de disminuir los tiempos de configuración y mejorar la productividad de los operadores, permite un acabado más rápido y preciso, especialmente en producciones a gran escala.

Open Mind también ha desarrollado soluciones avanzadas para el desbarbado en aplicaciones de cinco ejes. Eden Molina explica que la tecnología permite automatizar este proceso mediante el asistente CAM Plan, que detecta tareas específicas según la complejidad de la pieza.

“El ciclo de desbarbado, que genera trayectorias de herramienta para eliminar aristas afiladas, mejora la seguridad y la calidad del mecanizado”, menciona Molina.

Por su parte, HCL CAMWorks ha desarrollado la tecnología VoluTurn para el proceso de torneado, especialmente en materiales complejos. Marc Bissell explica que esta tecnología utiliza insertos redondos y trayectorias avanzadas de torneado rápido para acelerar el proceso de desbaste y evitar el entallado, lo que extiende significativamente la vida de los insertos.

“De acuerdo con la geometría de la pieza, el tiempo de programación puede reducirse drásticamente, mientras que la velocidad de corte se incrementa de dos a tres veces y la vida útil de los insertos se extiende de dos a cuatro veces”, señala Bissell. Esto se refleja en una reducción considerable de los tiempos de ciclo y los costos de herramientas, además de un aumento en la productividad.

Siemens impulsa la transformación digital en el mecanizado por medio de la integración de NX con plataformas en la nube como Microsoft Azure y Amazon Web Services. Aaron Frankel destaca que esta conectividad en la nube permite una gestión flexible de licencias, procesamiento escalable y acceso centralizado a datos, para facilitar la colaboración entre equipos distribuidos.

“Las capacidades de automatización basadas en IA optimizan tareas complejas, como la generación de trayectorias de herramienta basadas en física y la asistencia para programadores, lo que reduce la intervención manual, mejora la precisión y acelera los tiempos de aprendizaje”, explica Frankel.

Esta tecnología les permite a los fabricantes escalar su producción con mayor eficiencia y asegurar una calidad constante en los procesos de mecanizado avanzados, al tiempo que reduce la complejidad y los costos de TI.