Trabajar con ingenieros eléctricos: guía de supervivencia para ingenieros mecánicos

Los ingenieros mecánicos se enfrentan a plazos más ajustados, productos de menor tamaño y una presión creciente para alinearse sin fricciones con los equipos eléctricos.

En el entorno de diseño actual, la desconexión entre ingenieros ya no puede seguir sin resolverse. Las exigencias sobre los equipos traen consigo la necesidad de simplificar las interacciones entre departamentos, y la comunicación está en el centro de todos los avances.

A pesar de la adopción de CAD, los datos de diseño siguen viviendo en silos aislados, lo que hace que la integración sea propensa a errores que, dada la abundancia de datos, deberían ser totalmente evitables. Cuando los equipos de ECAD y MCAD trabajan desincronizados, el costo no es solo la reelaboración, sino también la viabilidad del producto.

Este artículo explora las crecientes exigencias sobre los equipos de ingeniería, los impactos que una mala comunicación tiene en el progreso y la necesidad de una solución más inteligente para lograr una mayor colaboración entre los ingenieros de placas de circuito impreso (PCB) y los ingenieros de diseño mecánico.

Los departamentos convergen: EEs, MEs y la cadena de suministro

Los diseñadores actuales enfrentan una presión cada vez mayor para reducir el tamaño de los productos y extender su vida útil. Estas demandas provienen de dos impulsores clave:

1. Expectativas del mercado: Tanto los consumidores como las empresas exigen productos más pequeños y complejos que ofrezcan mayor rendimiento en menos espacio.
2. Exigencias medioambientales: Los objetivos de sostenibilidad impulsan a las empresas a diseñar productos electrónicos con un impacto ambiental mínimo y materiales obtenidos de forma responsable.

En el centro de este desafío se encuentra una compensación conocida: reducir el tamaño mientras se conserva (o mejora) la funcionalidad. Este impulso está transformando la forma en que los ingenieros trabajan entre departamentos. Ya no es suficiente que los equipos operen en silos, y estos son cada vez más conscientes de esas limitaciones a medida que aumentan las expectativas de los clientes.

Un ejemplo importante de este cambio puede observarse en la aparición de la electrónica estructural, que conlleva desafíos más específicos en relación con la selección y colocación de componentes, así como con los aspectos de rendimiento que alinean las funciones eléctricas y mecánicas (circuitos integrados en carcasas, paneles, cubiertas y chasis para responder a las necesidades del mercado y del medio ambiente).

Los MEs y EEs participan cada vez más en conversaciones que van más allá de sus responsabilidades tradicionales. Sus decisiones de diseño ahora afectan directamente la adquisición de componentes, la capacidad de fabricación a gran escala y la fiabilidad de los productos finales. En un flujo de trabajo más conectado, entendemos que la colaboración ya no es opcional, sino esencial.

Puntos de colaboración interdisciplinaria

Qué necesitan los MEs de los EEs

Casi todos los sistemas son electromecánicos y, a medida que más electrodomésticos, vehículos y otros elementos esenciales incorporan sistemas electrificados y digitales, la relación que los diseñadores mecánicos mantienen con sus homólogos eléctricos es fundamental en muchos sentidos para garantizar la precisión en los prototipos de producto y más allá.

• Zonas térmicas: La ubicación de los componentes de alta potencia determina el diseño de disipadores y del flujo de aire.
• Alineación de conectores: La orientación y la holgura deben ajustarse a las restricciones mecánicas.
• Blindaje y puesta a tierra: Los MEs dependen de una estrategia precisa de puesta a tierra de la PCB para el diseño de la carcasa.
• Enrutamiento de cables: La estructura interna debe contemplar radios de curvatura y alivio de tensión.
• Protección contra impactos: Los esquemas de montaje dependen del conocimiento de la fragilidad de los componentes.
• Requisitos de cumplimiento: Las decisiones de distribución del ME se basan en las zonas de aislamiento de voltaje.
• Integración del módulo de potencia: Los equipos mecánicos planifican los compartimentos estructurales en torno a la huella de la fuente de alimentación y las especificaciones térmicas.

Qué necesitan los EEs de los MEs

Aunque el enfoque de los EEs está en el rendimiento del circuito, la integridad de la señal y el comportamiento de los componentes, el contexto mecánico es crítico por varias razones. A medida que surgen más exigencias electromecánicas, el diseño mecánico establece algunos parámetros para las PCB, ya que sus funciones ahora deben traducirse a electrónica estructural.

• Huella de la carcasa: El diseño de la placa debe adaptarse a las geometrías internas del alojamiento.
• Estrategia de disipación térmica: Las suposiciones de refrigeración deben reflejar el flujo de aire mecánico real y el contacto con el disipador.
• Montaje y aislamiento: Los componentes deben tolerar vibraciones y estar correctamente espaciados.
• Posicionamiento de conectores: La ubicación debe alinearse con los puntos de acceso físicos o los recortes del panel.
• Blindaje EMI: Requiere colaboración para garantizar puntos de contacto conductivos en la carcasa.
• Ajuste de la batería: La distribución eléctrica no debe comprometer el diseño de la carcasa.
• Protección ambiental: Los productos con clasificación IP requieren una coordinación estrecha entre la selección de componentes y los métodos de sellado.

Por qué se rompe la colaboración entre EE y ME

Con frecuencia, los MEs y EEs trabajan con la mejor intención, pero sus técnicas de colaboración carecen de cohesión.

Los equipos que trabajan en divisiones separadas necesitan visibilidad en tiempo real del estado actual del diseño, pero esto también puede traer sus propios obstáculos. La pregunta no es “¿qué datos necesitan?”, sino más bien “¿cómo deben presentárseles esos datos?”

Desde el punto de vista de la eficiencia, los MEs no pueden perder tiempo descifrando todas las complejidades del diseño del circuito eléctrico, y viceversa. Los equipos necesitan visibilidad sobre los aspectos del diseño que afectan sus próximos pasos, lo cual se logra compartiendo datos relevantes en un formato que pueda traducirse respectivamente tanto para MEs como para EEs.

La velocidad a la que pueden evolucionar los diseños de PCB hace necesaria una compartición eficiente de datos para mejorar la colaboración.

Resumen de los obstáculos de la colaboración:

• Los datos se transfieren mediante archivos estáticos o capturas de pantalla.
• Los equipos hablan distintos lenguajes de diseño (formatos ECAD frente a MCAD).
• Se produce una deriva de versiones a medida que los diseños evolucionan de forma asíncrona.
• Las revisiones ocurren demasiado tarde para evitar la reelaboración.

Flujo de datos entre EEs y MEs

Transmitir información de diseño en forma de capturas de pantalla y archivos estáticos sigue siendo una solución provisional habitual. ¿El problema? Los datos quedan inutilizados frente al ritmo del desarrollo de productos. Estas instantáneas congelan la intención de diseño en el tiempo y ofrecen poca visibilidad sobre las restricciones o la intención actuales.

Una captura de pantalla de un diseño de PCB no puede comunicar zonas de separación, restricciones térmicas ni requisitos de montaje. Tampoco puede consultarse ni integrarse en entornos MCAD para su validación. Este enfoque estático conduce inevitablemente a interpretaciones erróneas y obliga a los equipos mecánicos a tomar decisiones de diseño basadas en información incompleta o desactualizada.

Traducir los lenguajes del diseño de PCB y del diseño mecánico

A pesar de trabajar hacia el mismo objetivo de producto, los EEs y MEs suelen operar con paradigmas de diseño fundamentalmente distintos. Estas disciplinas dependen de conjuntos de herramientas diferentes, ECAD frente a MCAD, y se comunican usando terminologías, formatos de datos e intenciones de diseño divergentes.

ECAD se centra en la circuitería, la integridad de la señal y la verificación de reglas eléctricas, mientras que MCAD prioriza las tolerancias físicas, el comportamiento de los materiales y las restricciones espaciales. Las salidas de datos (DXF, IDF, Parasolid o archivos STEP) no siempre son directamente interoperables sin una herramienta que traduzca, una solución de codiseño que comparta los datos de diseño en un formato comprensible. Cuando lo son, rara vez capturan la intención de diseño.

Esta desconexión obliga a los ingenieros a traducir o aproximar el trabajo de los demás, lo que conlleva un riesgo inherente.

Deriva de versiones entre ingenieros

Los equipos eléctricos y mecánicos trabajan con cronogramas separados hacia la misma fecha límite, utilizando archivos distintos. Teniendo esto en cuenta, la deriva de versiones se convierte en un riesgo serio, ya que tienen muy poco margen de error y sus cronogramas rara vez se alinean con los avances de sus contrapartes.

Un ME podría estar consultando un modelo STEP exportado una semana antes, sin saber que desde entonces se ha reposicionado un conector en el diseño ECAD. Para cuando esa persona detecta esta desalineación, lo que generalmente ocurre durante el ensamblaje del prototipo, el costo de la reelaboración ya es máximo y el cronograma de desarrollo queda comprometido.

Revisiones tardías del diseño

Las revisiones de diseño son críticas, pero a menudo se realizan como eventos discretos al final de una fase, mucho después de que se hayan tomado decisiones clave de diseño. En esta etapa, los diseños mecánicos y eléctricos pueden haber divergido significativamente, lo que significa que pueden surgir problemas de alineación. Las revisiones en etapas tardías también tienden a ser reactivas, enfocándose en los problemas en lugar de prevenirlos.

Lo que esto requiere es una validación continua del diseño, temprana y frecuente, con visibilidad en tiempo real del progreso de cada equipo. Incorporar puntos de control compartidos a lo largo del proceso de diseño no solo minimiza las sorpresas, sino que fomenta un flujo de trabajo más iterativo y colaborativo.

Presiones sobre EEs y MEs

Los ingenieros experimentan una gran presión sobre su tiempo de diseño como resultado de la reducción del tiempo de salida al mercado. De hecho, los errores entre EEs y MEs reflejan el ritmo y la presión de los entornos de diseño modernos.

La presión por crear productos electrónicos más baratos, rápidos y compactos ejerce una enorme tensión sobre los equipos de diseño. Para abordar estas fallas, especialmente al traducir la intención de diseño y la retroalimentación en tiempo real, los ingenieros necesitan más. Requieren una infraestructura que respalde una colaboración sincrónica y nativa de cada dominio.

El codiseño MCAD en Altium Develop está diseñado para el desarrollo de productos electromecánicos, aprovechando el entorno de diseño de PCB de Altium e incorporando aún más visibilidad para ambas disciplinas de diseño.

El siguiente documento técnico sobre diseño colaborativo para diseñadores de MCAD y PCB explora estas presiones con mayor detalle y destaca la importancia del trabajo en equipo para lograr eficiencia. El codiseño MCAD actúa como una solución de transferencia de datos bajo demanda con un tiempo mínimo de implementación y evita el consumo de tiempo que supone implantar nuevos sistemas CAD.

Borrador de flippingbook de campaña ME

Colabore en tiempo real con MCAD Codesign

Aunque la respuesta está en cómo se comunican los equipos entre sí, la siguiente pregunta es: “¿Cómo lo hacen?”

Los ingenieros mecánicos que desean mantenerse sincronizados con sus equipos de PCB pueden beneficiarse de MCAD codesign, que reúne toda la información que los equipos necesitan en su propio lenguaje de diseño y en un formato adaptado. Esta capacidad aprovecha el intercambio bidireccional de datos de diseño y las comunicaciones entre MEs y EEs, lo que aporta una ventaja significativa. Al aprovechar MCAD codesign, los ingenieros pueden seguir utilizando sus sistemas CAD preferidos, incluidos:

• SolidWorks
• PTC Creo
• AutoDesk Inventor
• AutoDesk Fusion 360
• Siemens NX

¿El resultado? Tanto los EEs como los MEs trabajan en sus herramientas nativas y, aun así, permanecen sincronizados. La intención de diseño se conserva entre disciplinas, lo que reduce el ir y venir y acelera los ciclos de diseño.

Funciones clave de la integración de MCAD codesign para ingenieros mecánicos

• Integración con herramientas nativas: Trabaje en su sistema CAD mecánico preferido mientras sincroniza cada paso con sus contrapartes de ECAD.
• Sincronización de diseño bidireccional: Envíe y reciba al instante cambios en diseños de PCB, formas de placa, colocación de componentes y recortes, sin exportar datos. Esto evita confusiones y el intercambio de información desactualizada, para garantizar que tanto los ingenieros eléctricos como los ingenieros mecánicos dispongan de los datos más relevantes.
• Claridad contextual en 3D: Visualice los componentes de la PCB y su ubicación en 3D completo dentro del entorno mecánico. Evite conflictos de montaje, separación y ajuste dentro de la carcasa.
• Notificaciones e historial de cambios: Manténgase informado sobre los cambios y sobre quién realizó determinadas acciones en elementos del diseño. El codiseño MCAD también mantiene un registro de las actualizaciones del diseño para facilitar la trazabilidad y las revisiones.
• Validaciones tempranas de ajuste y forma: Utilice modelos 3D para comprobar la alineación, la separación y las restricciones mecánicas antes de crear prototipos, reduciendo significativamente los ciclos de iteración.
• Colaboración sencilla con equipos ECAD: Comparta la intención de diseño tanto si comprende los esquemas eléctricos como si no. Vea solo la información relevante para su función, presentada en un formato adaptado a los flujos de trabajo mecánicos.

El codiseño MCAD elimina los errores de comunicación basados en archivos, permite a los ingenieros acortar sus plazos de diseño y ayuda a los ingenieros mecánicos a contribuir a los diseños con mayor precisión.

Tanto si necesita desarrollar electrónica de potencia fiable como sistemas digitales avanzados, Altium Develop une todas las disciplinas en una sola fuerza colaborativa. Sin silos. Sin límites. Es donde ingenieros, diseñadores e innovadores trabajan como uno solo para cocrear sin restricciones. ¡Descubra Altium Develop hoy mismo!