Simulación realista al servicio de la ingeniería de diseño

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Cuando un diseñador, o un ingeniero de diseño, recibe el encargo de desarrollar un nuevo producto o mejorar uno existente, se plantea un montón de preguntas a las que sabe que va a tener que dar respuesta antes o después:

Ensayo de prototipos

  • ¿Puede mejorarse el diseño inicial?
  • ¿Se romperá si cae desde 1 m de altura? ¿Y si son 2, ó 10 m?
  • ¿Tendrá fugas? ¿Es suficientemente seguro?
  • ¿Cumplirá los requisitos de uso? ¿Pasará las pruebas de certificación? ¿Qué ocurre si se usa fuera del rango especificado de uso?
  • ¿Cuánto tiempo durará? ¿Puede hacerse más duradero?
  • Si se aligeran los materiales, ¿se perjudicará el rendimiento? ¿Y si se utilizan materiales más baratos?

Para responder a éstas y otras preguntas, la aproximación clásica ha sido poco práctica: a partir de un diseño tentativo inicial se fabrica un prototipo (caro) que se somete a una serie de pruebas físicas (caras) durante un periodo de tiempo normalmente largo (semanas o meses), con equipos de laboratorio específicos para cada tipo de ensayo, obteniéndose una información parcial sobre el comportamiento del prototipo (los resultados serán del tipo pasa/no pasa, pero no dirán nunca por qué es así). Esta información sirve de base para modificar el diseño y comenzar una serie de iteraciones (cada vez más caras) hasta obtener aparentemente el producto deseado.

La simulación realista es una propuesta innovadora para optimizar este proceso ya que, como representación virtual del mundo que nos rodea, permite reproducir virtualmente lo que ocurre con nuestros productos en cualquier sector y para cualquier tamaño de empresa, reduciendo enormemente los costes de ensayo al no necesitarse prototipados iterativos, pudiendo realizarse un gran número de análisis a bajo coste y en el espacio de unas pocas horas utilizando simplemente un ordenador y el software apropiado. Y lo que es más importante, la información obtenida de los mismos no sólo indica lo que pasa sino por qué pasa.

Simulación realista-AbaqusPero claro, han de utilizarse herramientas de ingeniería asistida por ordenador (CAE), lo que sugiere que sólo cualificados ingenieros y desarrolladores pueden llevar a cabo estas tareas. Nada más lejos de la realidad: los modernos paquetes de software, como los integrados en la plataforma 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, han democratizado el CAE de tal manera que puede ser utilizado tanto por expertos ingenieros y especialistas de la simulación como por diseñadores con nociones básicas, en función del tipo de problema que deba resolverse, del más sencillo al más complejo.

¿Y por qué es importante que los diseñadores sean capaces de acceder a este tipo de análisis mediante simulaciones virtuales? Precisamente para evitar las incontables iteraciones del proceso de diseño tradicional debido a la falta de “feedback” inmediato sobre el mismo: si las decisiones básicas sobre la geometría, los materiales a utilizar, la configuración de un sistema determinado, o el proceso de fabricación más adecuado, no pueden tomarse durante las etapas iniciales del diseño, cuanto más se tarde en tomar las definitivas más caro será el diseño y más tiempo llevará optimizarlo.

El diseñador necesita detectar problemas en esta primera fase para validar cuanto antes el diseño, y estas herramientas de simulación son lo suficientemente asequibles como para facilitar la comparación entre diferentes alternativas básicas de diseño sin necesidad de tener conocimientos específicos sobre las tecnologías de simulación que soportan los análisis virtuales.

Herramientas como las de SIMULIA dentro de la plataforma 3DEXPERIENCE cubren estas necesidades, de forma que en función de la complejidad del problema que deba resolverse desde el punto de vista del análisis estructural, se requerirá simplemente la intervención inicial del diseñador, pudiendo incorporarse y trabajar colaborativamente en la plataforma técnicos cualificados o expertos en modelos de análisis mediante elementos finitos en etapas más tardías o para estudios progresivamente más complejos.


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