CETIM: utilizar la IA y la simulación para ganar ventaja

Producto: Simcenter
Industria: Aeroespacial, automotriz

El CETIM es un centro de investigación y estudios que presta apoyo a numerosas industrias (aeroespacial, automoción, agricultura, construcción, energía, petróleo y gas, procesos) en sus retos tecnológicos actuales y futuros.

  • Estudios colectivos (vínculo entre el mundo académico y la industria)
  • Estudio de problemas comunes para que un amplio conjunto de agentes de la industria compartan/aprovechen los conocimientos/conocimientos técnicos.
  • Estudios comerciales (oferta de servicios)
  • Servicios de ingeniería específicos para empresas que no disponen necesariamente de las herramientas o los conocimientos necesarios en su seno.
  • El objetivo del CETIM es mejorar la competitividad de las empresas que se benefician de sus servicios/estudios gracias a la ingeniería mecánica, la transferencia de innovación y las soluciones de fabricación avanzada.

El abanico de competencias y conocimientos propuestos por el CETIM es muy amplio (véase imagen inferior + “materiales metálicos y compuestos, tratamientos de superficie, procesos de fabricación, ensamblaje, estanqueidad, fluidos y flujos, END, …”).

En 2017 se creó una encuesta de simulación que reúne a una treintena de ingenieros de simulación bajo la dirección de Thierry Raphenne para responder a las necesidades de análisis en fase de desarrollo de productos, cada vez más frecuentes en la industria.

Equipo de simulación: Expertos para apoyar los retos de ingeniería de la industria
Thierry Raphenne y su equipo realizaron una encuesta sobre simulación en una comunidad de expertos. Thierry supervisa ese equipo de 30 personas que trabajan a tiempo completo en proyectos de análisis de simulación (mecánica, elementos finitos, CFD, DEM…). Ha trabajado en este campo desde sus estudios de ingeniería. En el CEA, su tesis estableció un modelo de comportamiento de materiales con el método de elementos finitos.
Expectativas de la industria al solicitar el apoyo de expertos del CETIM:

  • Validar el dimensionamiento del producto
  • Comprender el origen de un fallo. (Análisis de fallos, la simulación ayuda a comprender y explicar los fenómenos)
  • “Lo que aporta la simulación es una mejor comprensión de lo que ocurre y una aceleración de la puesta en marcha / lanzamiento de los productos. Por ejemplo, el diseño de un coche hoy se hace en menos de 18 meses frente a hace 5 años. El uso de la simulación acelera el proceso de validación y diseño de productos industriales. Sin simulación > más roturas recurrentes porque no se tienen en cuenta muchas situaciones de fatiga, que están en el origen de la rotura de piezas”. – Thierry Raphenne

La simulación nos permite analizar más casos de uso y, en consecuencia, podemos reducir los costes de desarrollo.

Sin simulación, se trabajaba más sobre hipótesis simplificadas. Esto llevaba a sobredimensionar ciertas piezas de la máquina para asegurarse de que encajaban y no se rompían.

Parte 2: Un fuerte vínculo entre el mundo académico y la industria para satisfacer necesidades comunes, con especial atención a la simulación conjunta
Colaboración entre los mundos académico e industrial
El CETIM ofrece la oportunidad de tender puentes entre los agentes de la industria y el mundo académico, basándose en casos reales procedentes de la industria. Estos grupos de trabajo permiten el desarrollo de sólidas competencias para la empresa que se beneficia de la experiencia en simulación del CETIM. Estos proyectos transversales reúnen hasta 80 representantes de la industria, que luego se dividen en subgrupos para trabajar sobre temas determinados. Uno de los proyectos codirigidos entre el CETIM, la industria y el mundo académico se centra en la simulación y el acoplamiento.

Centrarse en la simulación conjunta
Para los industriales que participan en ese grupo de trabajo colaborativo, es clave centrarse en la simulación y el acoplamiento entre varios tipos de simulación (de 1D a 3D, acoplar Multiphysics con simulaciones de tipo multicuerpo…). El objetivo es verificar y validar el diseño de un sistema completo (y complejo) mediante simulación.

Después de este grupo de trabajo, la idea es establecer cuáles son los conocimientos técnicos que pueden transferirse fácilmente a los actores industriales, basándose en un demostrador real construido por el equipo.

Parte 3: La fuerza de las soluciones de simulación Simcenter
El equipo de simulación del CETIM optó por Simcenter
El equipo eligió el software de simulación de la cartera Simcenter porque estas soluciones “ofrecen una amplia gama de física, mecánica, fluídica, térmica, que permite realizar simulaciones multifísicas con un único entorno. Las soluciones Simcenter están abiertas a la entrada/salida desde/a otras soluciones de simulación”. – Thierry Raphenne

El desarrollo de una metodología para difundir el uso del software
“Hemos desarrollado plantillas sobre la forma de utilizar el software Simcenter para ahorrar tiempo en el postprocesamiento de los resultados, para combinar los valores de las restricciones. Están a disposición de todos los usuarios del software”.
“Aún queda mucho trabajo por hacer a nivel interno para crear una comunidad de simulación fuerte/sólida. Aún tenemos que convencer de la utilidad de la simulación a los no usuarios y crear un equipo dinámico.”

“La gente confía más en los análisis de simulación cuando no se pueden visualizar mediante pruebas (en el caso de CFD, por ejemplo). Destacar fenómenos muy complejos, muy acoplados, que no se pueden hacer en pruebas / permite popularizar más la utilidad de las herramientas de simulación” – Thierry Raphenne

Parte 4: Casos de aplicación – simulación para responder a retos de ingeniería muy complejos casos de aplicación – casi imposibles de probar.
La industria necesita hacer las cosas bien a la primera, reducir el tiempo de entrega al mercado con un producto fiable y duradero.

Caso de aplicación 1 :
Aumentar la vida útil de las piezas de las máquinas. En el contexto de la transición energética, ser capaz de predecir la vida útil de las piezas de las máquinas y aumentar la durabilidad de los equipos.

Caso de aplicación 2:
“Gracias a la característica técnica de Simcenter STAR-CCM+, especialmente en la aplicación DEM pudimos ganar nuevos proyectos de apoyo a la industria agrícola”

  • Parte 5 : Aprendizaje automático e inteligencia artificial: el futuro de la simulación
  • El futuro de la simulación pasa por el uso de la IA con la aplicación de métodos de aprendizaje automático. Esto será cada vez más utilizado por la industria e impulsará el uso de la simulación. La simulación ayudará a refinar y desarrollar modelos en contextos complejos. Los beneficios de los estudios y resultados relacionados obtenidos en proyectos anteriores se utilizarán para alimentar nuevos proyectos (parte del proyecto transversal simulación y acoplamiento.)
  • El acoplamiento de los datos de la campaña de pruebas y simulaciones se producirá de forma natural gracias a un uso cada vez más importante del aprendizaje automático > integración de los datos procedentes del banco de pruebas.
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