La acotación y tolerancia geométricas (GD&T o, en ocasiones, GDT) es un sistema simbólico de anotación de diseños de piezas con descripciones sobre la forma y el tamaño de las piezas, con las variaciones de fabricación admitidas de dichas mediciones. Esto antes se comunicaba tradicionalmente mediante dibujos técnicos 2D. El software de GD&T moderno incorpora la información directamente en el modelo CAD 3D, de manera que no es preciso recurrir a los dibujos técnicos 2D que se solían utilizar.
Los sistemas GD&T normalizados de las organizaciones comerciales de la American Society of Mechanical Engineers (ASME) y de la Organización Internacional de Normalización (ISO) se utilizan hoy en día en la fabricación para comunicar mejor entre diseñadores, fabricantes e inspectores las razones funcionales que subyacen a las dimensiones de un producto. Cuando se utilizan correctamente, los sistemas GD&T pueden reducir los errores, las rectificaciones y el tiempo de introducción en el mercado. También pueden disminuir el coste de producción, ya que la identificación de tolerancias aceptables para las operaciones de una pieza puede reducir las inspecciones y los índices de rechazo de piezas.
Las normas GD&T son más eficaces que los métodos anteriores que se basaban solo en las cotas lineales o las largas anotaciones en un diseño, y definen mejor la finalidad del diseño y los requisitos de inspección que los sistemas de medición de coordenadas antiguos. La GD&T resulta un método claro y conciso de comunicación entre disciplinas y equipos cuando todos los implicados en el proceso saben cómo codificar e interpretar según las necesidades.
En 1940, el ingeniero naval Stanley Parker comenzó a desarrollar un sistema prototipo de GD&T con la idea de encontrar un método que resultara más fiable y rentable que el uso de mediciones por coordenadas y tolerancias más/menos para especificar las operaciones de pieza. Eso llevó a promulgar una norma militar, y hoy los fabricantes de todo el mundo siguen las normas comerciales de GD&T, que se actualizaron por última vez a finales de la década de 2010.
La GD&T moderna también suele presentarse como información que el software de GD&T incorpora en los modelos 3D. Para cumplir con las normas, la GD&T debe incluir tolerancias "semánticas", es decir, tolerancias conformes con la lógica de las normas ASME e ISO. Sin embargo, el software de GD&T no suele aplicar la GD&T semántica, de modo que los diseñadores son los responsables de anotar los diseños correctamente para obtener los mejores resultados.
Aunque la aplicación de GD&T puede parecer complicada debido a las geometrías orgánicas de las piezas diseñadas de forma generativa, sí que hay oportunidades para su uso. En estos casos, la GD&T se puede utilizar para desarrollar operaciones que se conectan a otras piezas y para definir dichas operaciones mediante formas geométricas estándar con cotas de referencia definidas tradicionalmente.
Aunque los modelos CAD generan cotas geométricas teóricamente perfectas, las piezas producidas físicamente nunca pueden ser perfectas. La GD&T define rangos de tolerancia aceptables para cada operación de pieza, de modo que las piezas se ajusten a los ensamblajes y funcionen correctamente sin incurrir en los costes adicionales de las tolerancias más ajustadas. Una GD&T bien aplicada puede mejorar la calidad y reducir los costes y el plazo de introducción en el mercado, además de sincronizar los esfuerzos de diseñadores, operarios de mecanizado y encargados de control de calidad con un lenguaje conciso y simbólico.
Para los grandes fabricantes de automóviles que trabajan con miles de proveedores y producen millones de piezas complejas, la GD&T resulta fundamental para cumplir con las normas y pasar las inspecciones.
La GD&T garantiza un proceso más fluido durante la creación de prototipos de una serie de iteraciones de diseño con el fin de equilibrar la funcionalidad, la estética y la ergonomía de los productos.
El diseño mecánico, el electrónico y el de placas de circuito impreso implica trabajar con componentes electrónicos complejos, y la GD&T mantiene en sintonía a proveedores e ingenieros.
La maquinaria de mayor tamaño requiere muchas piezas de volumen reducido que funcionan en condiciones extremas, de modo que la conexión de GD&T entre el diseño y la fabricación resulta de vital importancia.
Con tantas piezas complejas que intervienen en movimientos muy repetitivos y precisos, las piezas robóticas necesitan una GD&T precisa para su calibración, validación e inspección.
Tanto si trabaja con muebles producidos en serie como con piezas exclusivas diseñadas a medida, una GD&T adecuada para carpintería le ayudará a reducir los desechos y las rectificaciones.
La ejecución correcta de la GD&T aporta varias ventajas de gran valor, como la producción rentable y puntual de piezas fiables con menos errores y rechazos.
La GD&T describe mejor las tolerancias de una pieza que las cotas lineales, lo que permite a los fabricantes cumplir la finalidad del diseño sin tener que crear muchos prototipos costosos.
Con una GD&T óptima, los departamentos pueden trabajar en paralelo de forma más fluida (por ejemplo, completar un ensamblaje con mejores resultados y realizar más rápido el control de calidad).
La GD&T contribuye a producir piezas válidas con menos rechazos y garantiza que esas piezas encajen correctamente en los ensamblajes.
GD&T es un sistema simbólico y, por lo tanto, las personas que escriben y hablan en diferentes idiomas pueden entenderlo a la perfección. Por este motivo, la GD&T resulta extremadamente eficaz en los proyectos internacionales.
Las tolerancias excesivamente ajustadas aumentan el coste y el tiempo de producción debido a las nuevas inversiones en mecanizado y a tasas de rechazo innecesariamente altas. La GD&T encuentra tolerancias aceptables que mantienen la funcionalidad a un coste menor.
Cuando se cuenta con una documentación GD&T fiable, los procesos de producción e inspección se pueden repetir de manera eficaz a escala. La inspección se puede digitalizar y automatizar, y los datos se capturan para el registro de auditoría.
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Aprenda por qué es importante que todo el mundo tenga la misma idea de cómo deben ser las piezas acabadas y descubra cómo utilizar la GD&T para mantener a los participantes en sintonía.
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La tolerancia en GD&T es la "variación permitida del valor especificado de una cantidad, expresada como la diferencia entre el valor máximo permitido y el valor mínimo permitido", según la norma ISO. Las cinco categorías de símbolos GD&T (forma, perfil, orientación, ubicación y oscilación) describen las diferentes categorías de tolerancias. Aunque existe una gran variedad de tolerancias GD&T, estas se relacionan con la forma, la función y el ajuste de la pieza.
La norma ISO define la cota de referencia como "designación cuyo concepto es un valor". Por ejemplo, las cotas de referencia son puntos, líneas, planos o una combinación dentro del marco de referencia tridimensional de cotas (DRF) de la documentación GD&T. Las cotas de referencia de un gráfico son teóricamente perfectas, mientras que las operaciones de cotas de referencia son las ranuras, los agujeros, las caras y otras operaciones de una pieza fabricada cuyas medidas pueden variar con respecto a las cifras teóricas de las tolerancias permitidas de GD&T.
Antes de la GD&T, los ingenieros especificaban las operaciones de piezas de producción mediante herramientas como las mediciones por coordenadas, la tolerancia más/menos y las áreas X/Y. En 1940, el ingeniero naval Stanley Parker publicó el primer trabajo sobre acotación y tolerancia geométricas. Desarrolló un prototipo de GD&T a partir de la idea de "posición verdadera" para reducir los errores y aumentar la fiabilidad y la rentabilidad para los numerosos contratistas que construían componentes durante la Segunda Guerra Mundial.
La publicación MIL-STD-8 se convirtió en la norma militar relativa a la GD&T, aunque se canceló más tarde. Sin embargo, la GD&T había aparecido para quedarse. La norma de GD&T vigente en EE. UU. es la ASME Y14.5-2018 de la American Society of Mechanical Engineers; en el resto del mundo es la ISO 1101:2017.
La GD&T describe la finalidad del diseño (en lugar de limitarse a la geometría) de una pieza, tanto para los diseñadores y desarrolladores de productos como para los responsables de ensamblaje e inspección. Transmite mejor la viabilidad de fabricación y la funcionalidad de una pieza que las cotas lineales.
Con una GD&T adecuada, todos los implicados en el diseño de un producto comparten un lenguaje simbólico explícito que define las tolerancias de una pieza y puede reducir los desechos de piezas, las rectificaciones y otros errores, al tiempo que determina la ruta de fabricación y el mecanizado más rentables para cada pieza.
Las cinco categorías de símbolos de GD&T son controles de tolerancia para la forma, el perfil, la orientación, la ubicación y la oscilación:
La GD&T en forma de anotación 3D (en Autodesk Inventor, por ejemplo) permite al programador de CNC hacer referencia a la GD&T mientras programa la pieza y le ayuda a programar las inspecciones de tolerancia en su código CNC. Por ejemplo, la herramienta de corte puede desgastarse durante el mecanizado, lo que reduce la precisión del corte. La inspección durante el programa detectará este problema y detendrá el programa para que se pueda reemplazar la herramienta de corte (para luego reiniciar el programa).
El hardware de metrología, que se utiliza para inspeccionar piezas manualmente después del mecanizado, también puede recoger automáticamente las tolerancias de GD&T en Autodesk Fusion, lo que evita la entrada de datos repetidos. Autodesk Fusion puede combinar los resultados de la inspección en un informe que se puede guardar en un sistema PDM o PLM para futuras consultas.
