14-04-2020 | Publicado por Principia
En la industria aeronáutica la seguridad y durabilidad son lo primero así que, para certificar el diseño y los materiales utilizados en la fabricación de aeronaves, hoy en día no queda más remedio que recurrir a los ensayos de fatiga de materiales sobre modelos a escala real.
Sin embargo, la creciente complejidad de los materiales y diseños cada vez más sofisticados que se emplean en el desarrollo de los nuevos prototipos, debido sobre todo a la introducción de materiales compuestos (composites), hace que la viabilidad de este tipo de ensayos, en términos económicos y de consumo de tiempo, sea puesta cada vez más en duda. De hecho, ya hace tiempo que la OTAN tiene claro que “el tiempo y coste asociados al diseño, desarrollo y validación de nuevos vehículos aéreos militares son sencillamente prohibitivos”.
Así, el uso de la simulación virtual se presenta como una interesante alternativa para sustituir, siquiera parcialmente, algunos de los ensayos físicos al menos durante la fase de diseño y certificación de materiales. Pocos se atreven a pronosticar que algún día podrán reemplazarlos por completo, pero el consenso general es que la simulación virtual y el análisis asistido por ordenador tienen que jugar un papel clave a la hora de reducir los ciclos de desarrollo y sus costes asociados.
Actualmente esta posibilidad está poco desarrollada a escala industrial, pero ya se han realizado algunas pruebas que han demostrado su capacidad y el potencial, real, de ir más allá a través de la simulación multi-escala de los materiales compuestos y su rendimiento.
Por ejemplo, Cobham Life Support colaboró con la NASA para diseñar el primer tanque de combustible aeroespacial que debía desintegrarse al reingresar en la atmósfera, utilizando la simulación virtual. Fabricado en fibra de carbono, y gracias al uso intensivo de herramientas de diseño asistidas por ordenador y ensayos virtuales, pudo reducirse a la mitad el número de ensayos destructivos, ahorrando aproximadamente 500.000 USD en un proyecto que duró 38 meses.
O también, el Laboratorio de Materiales Compuestos Avanzados de la Universidad de Washington en Seattle utilizó métodos basados en el análisis de elementos finitos para verificar la resistencia al impacto durante el desarrollo del monocasco del Lamborghini Aventador. El vehículo pasó el crash-test a la primera, con un coste de 1M USD. Teniendo en cuenta que los anteriores modelos necesitaron hasta 3 prototipos para superarlo, el ahorro se hace evidente.
Empresas como Boeing y Airbus ya están empezando a utilizar este tipo de herramientas en algunas fases de sus procesos de desarrollo y certificación de materiales, pero sólo el uso cada vez más extendido y la facilidad de acceso al software de simulación permitirá que lleguen a ser una alternativa a los ensayos físicos a escala real.
En Principia tenemos una larga experiencia en el análisis de problemas de fatiga de materiales. FE-safe de Simulia es una herramienta avanzada para estudios de fatiga de materiales en base a las respuestas obtenidas en programas de elementos finitos como Abaqus.
