Modelado sólido
El modelado sólido (o modelado sólido ) es un conjunto coherente de principios para el modelado matemático y por computadora de sólidos tridimensionales . El modelado sólido se distingue de las áreas relacionadas del modelado geométrico y los gráficos por computadora , como el modelado 3D , por su énfasis en la fidelidad física. [1] Juntos, los principios del modelado geométrico y sólido forman la base del diseño asistido por computadora en 3D y, en general, respaldan la creación, el intercambio, la visualización, la animación, la interrogación y la anotación de modelos digitales de objetos físicos.
El uso de técnicas de modelado sólido permite la automatización de varios cálculos de ingeniería difíciles que se llevan a cabo como parte del proceso de diseño. La simulación, planificación y verificación de procesos como el mecanizado y el montaje fueron uno de los principales catalizadores para el desarrollo del modelado de sólidos. Más recientemente, la gama de aplicaciones de fabricación admitidas se ha ampliado considerablemente para incluir la fabricación de láminas de metal , el moldeo por inyección , la soldadura , el enrutamiento de tuberías , etc. Más allá de la fabricación tradicional, las técnicas de modelado sólido sirven como base para la creación rápida de prototipos , el archivo de datos digitales yingeniería inversa mediante la reconstrucción de sólidos a partir de puntos muestreados en objetos físicos, análisis mecánico mediante elementos finitos , planificación de movimiento y verificación de ruta NC, análisis cinemático y dinámico de mecanismos , etc. Un problema central en todas estas aplicaciones es la capacidad de representar y manipular con eficacia la geometría tridimensional de una manera que sea coherente con el comportamiento físico de los artefactos reales. La investigación y el desarrollo de modelos sólidos han abordado de manera efectiva muchos de estos problemas y continúan siendo un enfoque central de la ingeniería asistida por computadora .
La noción de modelado sólido, tal como se practica hoy en día, se basa en la necesidad específica de integridad de la información en los sistemas de modelado geométrico mecánico, en el sentido de que cualquier modelo informático debe admitir todas las consultas geométricas que se le puedan hacer a su objeto físico correspondiente. El requisito reconoce implícitamente la posibilidad de varias representaciones por computadora del mismo objeto físico, siempre que dos de esas representaciones sean consistentes. Es imposible verificar computacionalmente la integridad de la información de una representación a menos que la noción de un objeto físico se defina en términos de propiedades matemáticas computables e independientemente de cualquier representación en particular. Tal razonamiento condujo al desarrollo del paradigma de modelado que ha dado forma al campo del modelado sólido tal como lo conocemos hoy. [2]
Todos los componentes fabricados tienen un tamaño finito y límites de buen comportamiento , por lo que inicialmente el enfoque se centró en modelar matemáticamente piezas rígidas hechas de material isotrópico homogéneo que se podía agregar o quitar. Estas propiedades postuladas se pueden traducir en propiedades de regiones , subconjuntos del espacio euclidiano tridimensional . Los dos enfoques comunes para definir "solidez" se basan en la topología de conjunto de puntos y la topología algebraica, respectivamente. Ambos modelos especifican cómo se pueden construir sólidos a partir de piezas o celdas simples.
