Lleve la comprobación de interferencias al ECAD para lograr un flujo de trabajo más eficiente

El desarrollo de productos electrónicos implica conjuntos mecánicos y eléctricos que deben coexistir dentro de un espacio físico restringido. Lograr ese ajuste correcto no es opcional: un conector que sobresale de la pared de la carcasa, un condensador alto que toca el chasis o un orificio de montaje que cae sobre una pista son problemas que bloquean la fabricación. El enfoque tradicional para resolver estos problemas desplaza la verificación de interferencias hacia etapas posteriores, al ámbito del diseñador mecánico, después de que el diseño de la PCB ya está completo. Es en esa secuencia de transferencia donde se acumula el riesgo para el cronograma.

Cuando la herramienta ECAD no puede importar la geometría de la carcasa ni cuerpos 3D precisos de los componentes, el diseñador eléctrico no tiene una forma práctica de verificar las holguras. Esa responsabilidad de verificación recae por completo en el equipo mecánico, que recibe el conjunto terminado, identifica las infracciones y comunica los requisitos de corrección al diseñador eléctrico. La otra opción para el software ECAD con capacidades MCAD deficientes es exportar archivos mecánicos desde el entorno ECAD y volver a importarlos en MCAD para reconstruir el modelo del conjunto de PCB en el software MCAD.

Cada ciclo a través de este bucle cuesta tiempo. En programas con calendarios ajustados o dependencias de ingeniería concurrente, múltiples iteraciones de ida y vuelta pueden retrasar las fechas de tape-out y de fabricación de prototipos durante semanas.

¿Cómo se acorta este calendario? Necesita una metodología que brinde a los diseñadores eléctricos la oportunidad de verificar interferencias antes de entregar el diseño a los diseñadores mecánicos. Usar esa metodología puede reducir iteraciones, ahorrar tiempo y mejorar la precisión general de su cronograma. Veamos cómo funciona esa metodología.

No alargue su cronograma con comprobaciones tardías de interferencias

Una sola transferencia de ECAD a MCAD con infracciones de interferencia es manejable. El problema se agrava cuando las infracciones obligan a reposicionar componentes, lo que invalida el enrutamiento, exige volver a revisar las restricciones de integridad de señal y puede requerir otro stackup o un cambio de huella. Un conector que necesita desplazarse 2 mm para librar un resalte puede desencadenar un nuevo enrutamiento de pares diferenciales, correcciones de igualación de longitud y notas de fabricación actualizadas. Ninguno de esos trabajos aporta valor al diseño; corrige un problema que existía antes de la primera transferencia, pero que no era visible para el ingeniero que realizaba el layout.

El impacto en el cronograma siempre es difícil de recuperar, y a nadie le gusta rehacer el layout de una PCB solo para adaptarse a cambios mecánicos que deberían haber sido evidentes. Los diseñadores mecánicos que trabajan en paralelo en el utillaje de la carcasa o en el análisis estructural no pueden finalizar su trabajo mientras esperan un contorno de placa estable y un perfil de altura de componentes estable. Cada iteración que devuelve una infracción de interferencia no resuelta mantiene detenido todo el programa mecánico.

Adelante la verificación con integración STEP

La metodología que elimina la mayor parte de esta iteración es sencilla: lleve la geometría 3D al entorno ECAD antes de que el diseño salga del equipo eléctrico. Esto requiere dos entradas. La primera es un cuerpo 3D preciso para cada componente, normalmente un archivo STEP suministrado por el fabricante del componente o modelado según la envolvente mecánica publicada. Incrustar estos modelos como propiedades del componente en la entrada de la biblioteca garantiza que la representación 3D viaje con la huella a lo largo de todo el diseño. La segunda entrada es una exportación STEP de la carcasa mecánica desde el equipo mecánico, importada al editor de PCB como un cuerpo 3D a nivel de placa.

Con ambas entradas presentes, el diseñador eléctrico puede realizar la comprobación de holguras dentro de la herramienta ECAD frente a reglas definidas. Los componentes que infringen la envolvente de holgura o que intersectan físicamente la geometría de la carcasa se señalan en la vista 3D. El diseñador resuelve esas infracciones reposicionando componentes, ajustando el contorno de la placa o coordinando un cambio de geometría con el equipo mecánico antes de que ocurra cualquier transferencia formal. Para cuando el diseño llega al equipo mecánico, la comprobación de interferencias ya se ha realizado frente a la geometría real de la carcasa, y la revisión restante se centra en confirmar el ajuste más que en descubrir problemas.

Figura 1 - Flujo de trabajo de exportación de archivos para verificación mecánica frente a comprobación integrada de interferencias 3D en ECAD.

Reglas de holgura 3D y comprobación en línea en Altium Designer

Realizar la comprobación de interferencias dentro de ECAD requiere que la herramienta evalúe la geometría de los cuerpos 3D frente a restricciones de holgura, no solo las extensiones de courtyard en 2D. La comprobación basada en courtyard detecta superposiciones de huellas en la superficie de la placa, pero no tiene en cuenta la altura de los componentes, las carcasas de conectores anguladas ni las características de la carcasa que sobresalen hacia el interior desde la tapa. La interferencia real es un problema tridimensional.

Altium Designer admite tanto la importación como la exportación de modelos y archivos STEP, lo que permite la comprobación de interferencias eléctricas dentro del diseño eléctrico. La regla de holgura de componentes verifica que todos los cuerpos y modelos 3D dentro del diseño cumplan con las restricciones que usted haya definido.

La capacidad de comprobación de reglas de diseño en línea de Altium Designer le notifica las colisiones y resalta en verde la ubicación de las colisiones, identificando las primitivas que infringen las reglas. También hay un identificador cuando un modelo STEP o cuerpo 3D dado infringe la holgura especificada. Las primitivas que se evalúan son los archivos STEP de los componentes y el archivo STEP de la carcasa mecánica. La imagen siguiente ilustra que los conectores no encajan correctamente dentro de la carcasa, por lo que se resaltan.

Figura 2 - Colisiones e infracciones de holgura resaltadas en verde

Los requisitos prácticos para esta capacidad son:

• Importación de STEP para componentes individuales, incrustados como propiedades del componente en la biblioteca
• Importación de STEP para la carcasa y características mecánicas a nivel de placa
• Comprobación de holgura 3D basada en reglas con valores mínimos de holgura configurables
• DRC en línea que actualiza el estado de las infracciones durante la colocación interactiva

Si la herramienta ECAD no puede satisfacer estos cuatro puntos, la comprobación de interferencias debe seguir realizándose en MCAD y el problema de iteración persiste. El peor caso es la verificación en un prototipo, lo que siempre crea el riesgo de tener que rehacer la placa, rediseñar y reconstruir la carcasa, o ambas cosas.

La siguiente figura muestra el resultado de los cambios realizados en la posición del conector para que el conjunto eléctrico encaje de forma segura dentro de la carcasa.

Figura 3 - La ausencia de cualquier resaltado significa que el conjunto ahora encaja dentro de la carcasa

Resolver interferencias dentro de ECAD no elimina por completo la revisión en MCAD. Los diseñadores mecánicos aún necesitan realizar análisis estructurales, confirmar las cadenas de tolerancias del ensamblaje de la carcasa, validar las longitudes de acoplamiento de los sujetadores y revisar las rutas térmicas. La diferencia es que la primera transferencia llega con un estado de interferencias ya validado. El equipo mecánico deja de ser la primera línea de defensa frente a infracciones de holgura; revisa un diseño que ya se ha comprobado con respecto a su geometría.

En lugar de un ejercicio de identificación de infracciones que genera una lista de correcciones, MCAD puede proporcionar una revisión de confirmación que o bien se aprueba sin problemas o bien detecta cuestiones específicas del análisis de tolerancias o de la secuencia de montaje, que son problemas genuinamente del dominio mecánico. Ese es un uso más eficiente del tiempo del equipo mecánico y produce un estado de transferencia más estable para ambos equipos.

MCAD CoDesigner: integración mecánica completa con ECAD

El codiseño MCAD de Altium está diseñado para cerrar la brecha entre los dominios de diseño ECAD (eléctrico) y MCAD (mecánico), poniendo fin a los días en que los conjuntos de PCB se “arrojaban por encima del muro” a los ingenieros mecánicos. Conecta los proyectos de Altium con aplicaciones MCAD 3D populares, lo que permite a los equipos multidisciplinarios participar en ingeniería colaborativa mientras elimina muchos de los procesos manuales de intercambio de archivos que normalmente se requieren para el diseño de la carcasa, la definición de restricciones y la verificación posterior de interferencias.

La colaboración ECAD-MCAD es el proceso de sincronizar los datos de diseño eléctrico y mecánico. Para los ingenieros mecánicos, significa menos sorpresas y menos retrabajo. En lugar de depender de archivos STEP, IDF, IDX y DXF exportados o de actualizaciones manuales, permite una colaboración directa para trabajar con geometría nativa dentro de su software CAD mecánico. Un ingeniero eléctrico puede enviar cambios de diseño al software MCAD preferido para que los ingenieros mecánicos dispongan de contornos de placa precisos, colocación de componentes y geometría de cobre. Esto permite que cada parte trabaje sobre los cambios más recientes sin demoras ni errores de comunicación.

• Sincronización bidireccional: Los ingenieros pueden sincronizar diseños de PCB entre Altium Designer y software MCAD popular, asegurando que ambos equipos trabajen siempre sobre la misma versión del diseño, reduciendo el riesgo de errores y retrabajo.
• Compatibilidad avanzada con geometría de cobre: Los ingenieros mecánicos obtienen los datos claros de ingeniería eléctrica que necesitan para realizar comprobaciones mecánicas detalladas o FEA, con soporte para cobre extruido y transferencias de vías para geometría de cobre y capas de máscara 3D.
• Intercambio eficiente de archivos CAD: Los diseñadores usan sus herramientas preferidas mientras la integración del espacio de trabajo de Altium gestiona automáticamente los datos y la transferencia del diseño, reduciendo el tiempo de desarrollo, minimizando las nuevas iteraciones de placa y acelerando la salida al mercado.

Cómo funciona el proceso Push-Pull

MCAD CoDesigner implementa un proceso sencillo de Push-Pull. Las actualizaciones de un lado pueden transferirse a un colega en segundos, activando una notificación en el panel de codiseño del colaborador, y cada parte puede llevar un seguimiento de los cambios añadiendo comentarios a cada operación Push. Este intercambio instantáneo de datos críticos se logra sin necesidad de importaciones y exportaciones manuales de archivos IDF/IDX/STEP/DXF.

La funcionalidad Push-Pull hace que un proyecto de Altium sea accesible para un ingeniero mecánico desde dentro de Altium Designer. Una vez que el diseño se importa en una aplicación MCAD, cualquier cambio realizado en la herramienta MCAD se sincroniza de vuelta al lado ECAD. Al recuperarse de nuevo en Altium Designer, los datos del layout de PCB se actualizan inmediatamente para reflejar los cambios en el contorno de la placa y el cobre.

Aplicaciones MCAD compatibles

Los diseños de PCB pueden importarse en SolidWorks, Autodesk Inventor, Fusion 360 o PTC Creo, lo que le proporciona todo lo necesario para el desarrollo de productos en un flujo de trabajo optimizado.

Para más detalles, puede visitar:

• Integración ECAD MCAD para el diseño de productos
• Colaboración de diseño ECAD-MCAD con MCAD Co-Design

Para una visión general de las capacidades de MCAD CoDesigner, vea el siguiente video.

Conclusión

La comprobación de interferencias para el diseño electrónico es una parte necesaria y crítica del proceso de diseño: en pocas palabras, su producto no puede fabricarse si el conjunto electrónico no encaja en la carcasa. Pasar un diseño de un lado a otro entre diseñadores eléctricos y mecánicos cuesta tiempo y dinero. Comprobar las holguras dentro de la herramienta de diseño eléctrico es una opción mucho mejor y más eficiente.

Trasladar la verificación de interferencias eléctricas a una etapa más temprana del flujo de diseño requiere una herramienta ECAD capaz de importar archivos STEP de componentes y de la carcasa, así como de realizar comprobaciones de reglas 3D. Con las comprobaciones integradas de interferencias 3D en Altium Designer, y la herramienta MCAD CoDesigner para colaborar con ingenieros mecánicos, cualquier flujo de trabajo es posible en Altium Designer. El entorno unificado de Altium Designer le ofrece formas más eficientes de completar el proceso de diseño. El resultado es un tiempo de diseño más corto que conduce a un lanzamiento puntual del producto.

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