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Algebraic Representations in Computer-Aided Design for complEx Shapes

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Captar la esencia de los objetos tridimensionales estimula el diseño innovador y la fabricación eficiente

Aunque el diseño asistido por ordenador (CAD) se ha convertido en un negocio floreciente, encontrar el equilibrio adecuado entre la precisión y la velocidad ha sido todo un desafío. Una gran cantidad de algoritmos nuevos que incorporan los últimos avances matemáticos han acortado la brecha en aplicaciones que van desde la arquitectura de forma libre al diseño marítimo.

Investigación fundamental

Los ordenadores han revolucionado nuestra capacidad de resolver problemas complejos. Sin embargo, si se quiere aprovechar todo su potencial, se requieren algoritmos sencillos y sofisticados a fin de capturar la información mínima necesaria para lograr una mayor precisión sin ralentizar los tiempos de cálculo. Los fondos europeos para el proyecto ARCADES ayudaron a la creación de una red de formación innovadora Marie Skłodowska-Curie (ITN, por sus siglas en inglés) que lo ha conseguido. Muchas herramientas y algoritmos avanzados de CAD mejorarán la competitividad europea en aplicaciones fundamentales. «En comparación con los tradicionales programas doctorales, la ITN expone a los beneficiarios de las becas a una red internacional de entornos académicos y socios industriales. Esta oportunidad única contribuyó a que ARCADES desarrollase nuevos métodos para “software” de CAD que integra los últimos avances matemáticos», explica el coordinador de ARCADES Ioannis Emiris de Athena – Centro de Investigación e Innovación sobre Tecnologías de la Información, la Comunicación y el Conocimiento y la Universidad Nacional y Kapodistríaca de Atenas.

Las superficies curvas y la movilidad compleja por tierra y mar

En el diseño marino y la hidrodinámica, los jóvenes investigadores desarrollaron nuevos modeladores y solucionadores isogeométricos que unen directamente y sin dificultades los modelos de CAD con la mecánica computacional y el análisis de elementos finitos. Un nuevo modelador paramétrico basado en T-splines (TshipPM para formas de embarcaciones complejas) integra más de veinte parámetros de diseño y genera de forma eficaz y robusta un conjunto exhaustivo de alternativas de diseño de cascos de embarcaciones de alta calidad. TshipPM ya está disponible para su comercialización. Además, durante la comisión de servicio de un becario en ITI, socio industrial de ARCADES, se adoptaron medidas decisivas para aprovechar la representación en el principal producto de «software» de ITI, CADfix. Emiris añade: «El trabajo de los dos becarios sobre CAD en las industrias marítimas lo situó en el mapa, por así decirlo, el Radar de la Innovación de la Unión Europea». Los miembros de ARCADES también desarrollaron herramientas de CAD intuitivas e interactivas para apoyar a los arquitectos e ingenieros en el diseño y la fabricación de fachadas curvas y superficies arquitectónicas de forma libre con materiales como el vidrio. El trabajo realizado junto con el miembro de ARCADES Evolute ya ha sido aplicado y adaptado por varios líderes de la industria. Emiris continúa: «Nuestro marco de diseño digital que combina la optimización y modelización geométricas, la simulación física y el aprendizaje profundo, superó nuestros objetivos iniciales. Además de apoyar el diseño, ofrece información sobre los costes de producción». Explorar el potencial de las técnicas de aprendizaje automático modernas para el aprendizaje en tres dimensiones ha tenido un papel protagonista en la nueva ITN GRAPES. Otro ámbito importante con avances significativos es el estudio de objetos rígidos con grados de libertad prescritos para el diseño de robots, máquinas herramientas e, incluso, la cinemática molecular. Durante la comisión de servicio de un becario en el socio industrial TopSolid (anteriormente Missler Software), algunos de los métodos se integraron en el «software» comercial insignia de la familia «TopSolid». Además, el socio RISC Software está evaluando actualmente el «software» prototipo que incluía algoritmos de modelización para controlar las herramientas de mecanizado.

Difundir la noticia y la mentes brillantes detrás de ella

Los resultados de ARCADES han sido comunicados a través de 250 actividades como publicaciones y presentaciones científicas, ponencias públicas y ferias científicas. «Nuestros becarios se han convertido en una comunidad muy unida de jóvenes científicos excepcionales. Muchos de ellos están ocupando puestos de investigación en otros países europeos. La mentalidad internacional impulsará la carrera de los becarios, el ámbito de CAD y las industrias que apoya», concluye Emiris. Se prevé que el mercado mundial de CAD genere unos ingresos de aproximadamente 19 000 millones USD para 2030. Las mentes más brillantes de ARCADES serán agentes fundamentales.

Palabras clave

ARCADES, CAD, TopSolid, robots, TshipPM, modelización geométrica, cascos de embarcaciones, arquitectura de forma libre, mecánica computacional, CADfix

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