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Con NX, ÀNIMA ofrece un nuevo nivel de innovación, que incluye una motocicleta eléctrica visualmente impactante
Producto: NX CAD
Industria: Automotriz y Transporte
Necesitábamos una solución rentable que se adaptara a nuestras necesidades técnicas y funcionara tanto para Windows como para Mac OS X. También buscábamos una solución que nos permitiera crecer ampliando nuestro potencial con Teamcenter para monitorear y administrar proyectos en todos sus fases. Encontramos estas características en NX.
Joan Sabata, Socio y Director
“Ayudando a las empresas a innovar a través del diseño”
ÀNIMA Barcelona (ÀNIMA) es una firma de diseño industrial fundada en 2002 por Diego Quiroga y Joan Sabata. Desde el principio, ÀNIMA ha combinado el talento creativo con la energía emprendedora para ayudar a los clientes a mejorar el diseño de productos y el desarrollo de nuevos productos. La misión y los valores de ÀNIMA se resumen en su lema: “Ayudando a las empresas a innovar a través del diseño”.
Hoy, ÀNIMA está formada por una plantilla multidisciplinar de diseñadores industriales, ingenieros y expertos en marketing e innovación que trabajan con una amplia red de expertos internacionales. Esto permite a ÀNIMA prestar sus servicios a empresas de una amplia gama de industrias, entre las que se encuentran la automoción, la movilidad sostenible, la maquinaria, el equipamiento industrial y personal, la electrónica, los productos médicos, el equipamiento de baño, la iluminación y el mobiliario.
La búsqueda de un sistema CAD de alto rendimiento
Los diseñadores de ÀNIMA tenían una gran experiencia en el modelado de objetos sólidos en tres dimensiones. Sin embargo, comenzaron a encontrar más y más proyectos que exigían un uso cada vez mayor de superficies avanzadas. Además, la empresa deseaba expandir su cartera de clientes a industrias en las que un sistema de diseño asistido por computadora (CAD) de alto rendimiento era crucial, lo que le permitía desarrollar diseños más complejos. ÀNIMA concluyó que su sistema CAD actual era inadecuado y comenzó la búsqueda de un reemplazo.
Para iniciar su búsqueda, ÀNIMA consultó al especialista en ingeniería y gestión del ciclo de vida del producto (PLM), Análisis y Simulación (AyS), socio de Siemens Digital Industries Software. ÀNIMA explicó sus necesidades y planes a largo plazo. AyS estudió la situación detenidamente, teniendo en cuenta tanto el proceso de diseño de la empresa como los requerimientos específicos de cada uno de sus departamentos. La fase de selección incluyó la evaluación de herramientas específicas para el diseño avanzado de superficies y el modelado de sólidos en 3D. Algunos sistemas candidatos fueron descartados porque no eran compatibles con el software del sistema operativo Mac OS® de Apple.
Durante el proceso de selección, ÀNIMA pronto se dio cuenta de que una herramienta integral era la opción más económica, porque significaba comprar una sola vez y mantener un único sistema. La empresa también quería un sistema CAD que evitara los problemas de compatibilidad entre diferentes marcas de software, para eliminar la pérdida de tiempo al traducir la geometría de los archivos.
Después de asistir a varias reuniones y demostraciones de software, ÀNIMA eligió el software NX™ de Siemens Digital Industries Software. ÀNIMA consideró a NX como una herramienta integral de desarrollo de productos, y calculó que su uso podría ahorrarle a la empresa hasta el 50 por ciento de su inversión planificada en el software. ÀNIMA también valoró la estrecha integración de NX con el sistema de gestión del ciclo de vida digital, el software Teamcenter®, también de Siemens Digital Industries Software. ÀNIMA tiene previsto implementar Teamcenter en un futuro próximo para mejorar el control y la eficiencia de los procesos.
“Necesitábamos una solución rentable que se adaptara a nuestras necesidades técnicas y funcionara tanto para Windows como para Mac OS X”, dice Joan Sabata, socio y propietario de ÀNIMA. “También buscábamos una solución que nos permitiera crecer ampliando nuestro potencial con Teamcenter para monitorear y administrar proyectos en todas sus fases. Encontramos estas características en NX”.
NX demuestra su eficacia desde el principio
El primer proyecto desarrollado íntegramente con NX fue el diseño de la motocicleta eléctrica Volta® BCN, cuyo objetivo era promover la movilidad sostenible en entornos urbanos. Los diseñadores de ÀNIMA utilizaron NX para todo el proceso, desde los bocetos iniciales hasta el desarrollo completo.
Según la dirección de ÀNIMA, el uso de NX dio como resultado mejoras significativas en la creatividad del diseño y la eficiencia del proceso de diseño. La gerencia señala que el tiempo necesario para completar todo el proceso de diseño, hasta la fabricación del primer prototipo, se ha reducido en un 65 por ciento.
“Ahora sabemos que podemos abordar proyectos ambiciosos, porque NX cumple con nuestro alto nivel de exigencia”, dice Sabata. Agrega: “Contar con Análisis y Simulación como socio tecnológico nos da una confianza especial, por la experiencia de la organización en la materia y el asesoramiento altamente profesional”.
Con NX completamente implementado, el equipo creativo de ÀNIMA está ocupado desarrollando proyectos tanto para el mercado local como internacional. Entre los proyectos, ÀNIMA está trabajando actualmente en nuevos diseños para la industria de la automoción que pronto verán la luz. De hecho, el equipo de diseño está muy entusiasmado con la excelente impresión que causará su trabajo en este espacio de mercado, pero además, el equipo está ansioso por demostrar el valor que los diseños aportarán a sus clientes.
Cómo el escaneo 3D ayudó a revelar el rostro de 3500 años del Guerrero del Grifo.
Producto: Artec Spider
Industria: Médica y Forense
Su cuerpo descansó durante treinta y cinco siglos en una tumba debajo de un olivar a pocos pasos del Palacio de Nestor en el sur de Grecia. A su alrededor habían más de 2000 objetos que se remontaban a la Edad de Bronce, incluyendo copas de oro, anillos y collares , cientos de gemas preciosas, una espada ornamentada y la impresionante e intrincadamente tallada Ágata del Combate de Pilos.
Una daga con empuñadura de oro que originalmente había estado descansando sobre el pecho del Guerrero del Grifo. Imagen cortesía de Excavaciones del Palacio de Néstor, Departamento de Clásicos, Universidad de Cincinnati.
Se le da el nombre de «Guerrero del Grifo» después de que se encontrara con él una placa de marfil con el grabado de un grifo, la verdadera identidad de este antiguo noble micénico sigue siendo un misterio.
Doctora Sharon Stocker durante la excavación de la tumba del Guerrero del Grifo. Imagen cortesía de Excavaciones del Palacio de Néstor, Departamento de Clásicos. Universidad de Cincinnati.
Pero mientras los arqueólogos de la Universidad de Cincinnati Jack Davis y Sharon Stocker, excavaron su tumba durante seis meses, tan pronto descubrieron el esqueleto casi intacto del Guerrero del Grifo, recurrieron a la ciencia de la aproximación facial forense para ver qué aspecto tenía en la vida real.
Plano de la excavación de la tumba del Guerrero del Grifo. Imagen cortesía de Excavaciones del Palacio de Néstor, Deparmento de Clásicos, Universidad de Cincinnati.
La profesora Lynne Schepartz, antropóloga biológica, y el Dr. Tobias Houlton, antropólogo facial, colaboraron en este complejo proceso de varias etapas. Schepartz dirigió la excavación de los fragmentos del cráneo, y Houlton se centró en la reconstrucción del cráneo y la predicción del rostro del Guerrero del Grifo.
Como coordinador del curso y profesor del programa de Maestría en Arte Forense e Imagen Facial de la Universidad de Dundee, Escocia, así como artista forense y experto en su campo, Houlton ha trabajado con la Interpol y numerosos organismos policiales del Reino Unido y Sudáfrica en diversos casos que requerían una aproximación facial para la identificación de víctimas.
Su trabajo ha sido reconocido por la revista National Geographic, el Smithsonian Channel y la BBC Radio 4, entre otros.
Eligiendo el escáner 3D adecuado para la tarea
Cuando llegó el momento de viajar a Grecia para comenzar la excavación y reconstrucción del Guerrero del Grifo, Houlton llevó consigo un Artec Spider.
Escaneos del Artec Spider del cráneo del Guerrero del Grifo in situ. Imagen cortesía del Dr. Tobias Houlton
Como escáner 3D de primera elección entre los especialistas e investigadores forenses de todo el mundo, el Spider es reconocido por su capacidad para capturar de forma no-destructiva objetos de todas las formas y complejidades, con grados de precisión submilimétrica, incluso aquellos con características que suponen un reto, como suturas craneales, fragmentos óseos muy finos, etc.
En palabras de Houlton, «sabía que el Spider se adaptaría perfectamente a mi flujo de trabajo. En lugar de tener que ajustar todo para satisfacer las necesidades de la tecnología, que es lo que ocurre con muchas soluciones, Spider me acompañó en cada paso».
El cráneo del Guerrero del Grifo reconstruido digitalmente en el software Artec Studio, imagen cortesía del Dr. Tobias Houlton.
«Antes de levantar un fragmento craneal del sedimento, escaneaba esa capa, con el fin de preservar la ubicación y orientación exacta de cada fragmento dentro del sedimento».
Continuó: «luego volvía a escanear cada pieza, justo después de excavarla, y también pegaba temporalmente grupos de fragmentos y los escaneaba. De este modo, cuando llegaba el momento de reconstruir digitalmente el cráneo, los escaneos de Spider proporcionaban gemelos digitales precisos de estos fragmentos de cráneo, sin olvidar los escaneos originales in situ, que desde el punto de vista arqueológico son indispensables».
Escaneo de tomografía computarizada a través del suelo antiguo
Pero antes de que eso pudiera llevarse a cabo, el bloque de sedimento que contenía los restos del Guerrero del Grifo fue extraído del yacimiento y llevado al laboratorio. Allí se utilizó un escáner CT (tomografía computarizada), para intentar distinguir cualquier elemento esquelético de los demás objetos que lo rodeaban.
Desafortunadamente, la tomografía computarizada no fue capaz de diferenciar el hueso de los demás objetos del sedimento, pero al menos proporcionó un mapa de la ubicación de los objetos, que más tarde resultó útil al extraer los restos óseos del Guerrero del Grifo.
Los escaneos de Houlton se hicieron directamente con el software Artec Studio, y cada escaneo tomó alrededor de un minuto o menos para la captura completa de fragmentos craneales individuales y capas de sedimento.
Después de esto, los escaneos fueron procesados en modelos 3D, y lo que es más, debido a que Geomagic Freeform no era accesible para Houlton en ese momento, volvió a ensamblar completamente el cráneo del Guerrero del Grifo en Artec Studio.
De acuerdo con Houlton, «las herramientas de alineación de Artec Studio me facilitaron seleccionar fragmentos específicos, moverlos y alinearlos adecuadamente en relación con todas las demás piezas. No me tomó mucho tiempo volver a ensamblar todo y finalmente obtener una versión reconstruida digitalmente del cráneo del Guerrero del Grifo».
Cuando el vaciado tradicional es muy riesgoso, el «vaciado digital» en 3D está listo para ayudar
Reflexionando sobre los métodos tradicionales de vaciado para documentar los restos óseos, Houlton dijo: «En el caso del Guerrero del Grifo, muchos de los fragmentos de cráneo eran tan frágiles que no hubiéramos podido vaciarlos con seguridad».
Añadió: «Sin embargo, Artec Spider “vació digitalmente” cada uno de ellos en cuestión de segundos, y ahora tenemos copias 3D protegidas de los mismos, sin dañar ni suponer ningún peligro para los objetos originales».
Una vez en la oficina, Houlton exportó el gemelo digital del cráneo del Guerrero del Grifo de Artec Studio a Geomagic Freeform, para la aproximación facial real.
Freeform: primera opción para la reconstrucción digital del cráneo y aproximación facial
Con la capacidad del software de poner al reconstructor en contacto cinestésico directo con el objeto 3D a través de una interfaz de lápiz háptico, Freeform es una herramienta ideal para cualquier persona que realice el trabajo, desde un estudiante hasta el profesional consumado.
Captura de pantalla de Geomagic Freeform mostrando el cráneo del Guerrero del Grifo listo para la aproximación facial. Imagen por cortesía del Dr. Tobias Houlton.
A diferencia de las aproximaciones faciales de arcilla tradicionales, Freeform permite compartir la aproximación completa con agencias o artistas digitales cercanos y lejanos, en segundos desde el momento de su finalización.
Más importante aún es la garantía de que con las aproximaciones digitales, a diferencia de la arcilla, no hay peligro de que el original se dañe o se pierda.
Ampliando esto, Houlton dijo: «Ahora, una vez hayamos terminado con una aproximación en Freeform, si el cráneo original se pierde o se destruye alguna vez, y si hay alguna duda sobre la exactitud de la cara predicha, todo lo que se necesita es remitirse a los escaneos del cráneo del Spider».
Captura de pantalla de Geomagic Freeform mostrando la aproximación facial del Guerrero del Grifo en desarrollo. Imagen por cortesía del Dr. Tobias Houlton.
«En cuestión de segundos, podrás verificar, sin siquiera un atisbo de duda, la exactitud de la reconstrucción del cráneo. Porque cuando se miran los escaneos de Spider, es lo más parecido a mirar el cráneo real», dijo.
Houlton comparte con sus estudiantes de la Universidad de Dundee toda su gama de consejos y trucos sobre el flujo de trabajo con Freeform.
Así, tanto si se encuentran trabajando como profesionales de la aproximación facial en cooperación con la policía o las agencias de inteligencia, o como especialistas en CGI inmersos en el mundo del cine, la televisión o los videojuegos, tendrán toda la base que necesitan para transformar los escaneos de Artec 3D en aproximaciones faciales asombrosamente reales.
Reconstruyendo el rostro del Guerrero del Grifo en Freeform
Dado que faltaban varios de los huesos faciales más delgados del Guerrero del Grifo, específicamente los que rodeaban la nariz, ya que se habían desintegrado con el paso del tiempo debido a las condiciones ácidas del suelo en el lugar de la tumba, Houlton confió en su propio enfoque para rellenar los espacios con precisión
Creó una plantilla facial promedio a partir de las imágenes de 50 rostros de hombres griegos modernos de edad y complexión similares, y luego las reunió en Abrosoft FantaMorph. Los promedios faciales identifican tendencias consistentes en los patrones faciales, lo que apoyó a Houlton con la aproximación restante cuando no se pueden determinar los detalles individuales.
En Geomagic Freeform – utilizando los marcadores de profundidad del tejido para ayudar a construir la cara del Guerrero del Grifo. Imagen por cortesía del Dr. Tobias Houlton.
Durante la aproximación, Houlton insertó primero los ojos, luego todos los marcadores de profundidad del tejido (hasta 36), seguidos de los músculos y la capa de piel. La capacidad de Freeform de permitir a los usuarios organizar y etiquetar todas estas características como objetos independientes y almacenarlas en sus propias carpetas es muy útil durante la aproximación facial.
El rostro del Guerrero del Grifo renacido: desde el cráneo reconstruido digitalmente hasta la aproximación facial final. Vídeo por cortesía del Dr. Tobias Houlton.
Además, la capacidad del software de «ver a través» del modelo y por debajo de la piel, asegurando que los rasgos blandos y duros se relacionan entre sí, le ahorra al profesional digital lo que los modeladores manuales deben soportar regularmente: cortar físicamente en la arcilla/cera de modelado para comprobar con el molde subyacente del cráneo.
Por qué la fotografía 2D nunca debería ser la primera opción
Cuando se le pidió comparar el trabajo a partir de fotografías en 2D frente a escaneos en 3D para la aproximación facial, Houlton comentó: «Las fotos en 2D deberían ser el último recurso. Por poner un ejemplo de por qué no son aconsejables, es muy difícil calibrar la profundidad de las fosas alrededor de la zona de los caninos, que en parte indica la forma de los pliegues nasolabiales».
Continuó: «En general, cuando se trata de precisión y realismo vívido, el escaneo 3D permite lograr resultados fantásticos en comparación con lo que se puede hacer con fotos en 2D».
De hecho, la amplitud de los datos precisos sobre la superficie que proporcionan las exploraciones de Spider es más que suficiente para realizar reconstrucciones directamente a partir de las exploraciones, sin tener el cráneo original presente como modelo de referencia.
El Dr. Tobias Houlton escaneando un fragmento craneal con Artec Space Spider en la Universidad de Dundee. Imagen por cortesía del Dr. Tobias Houlton.
Houlton ha hecho esto en múltiples proyectos internacionales a lo largo de los años. «Disponer de escaneos 3D de este grado de precisión permite asumir trabajos de aproximación facial sin tener que salir de nuestras oficinas».
Cuando surja la necesidad del modelo físico de una aproximación, ya sea para fines de investigación, legales o de otro tipo, es un paso sencillo exportar la aproximación digital para su impresión en 3D.
En la práctica, esto puede significar el terminar una aproximación facial, compartir el modelo 3D con el cliente, quien lo recibe segundos después, incluso en el otro lado del mundo. Entonces comienzan a revisarlo en la pantalla mientras imprimen en 3D un modelo físico, listo para su uso apenas unas horas después.
Escaneo 3D e impresión 3D en la enseñanza de anatomía humana
En las instalaciones de Digital Making de la Universidad de Dundee, con su colección de 28 escáneres 3D diferentes, Houlton y sus estudiantes han estado imprimiendo en 3D sus escaneos de Spider, junto con los escaneos de los otros escáneres de Artec de Dundee: Eva y Space Spider.
El sucesor del Spider, Space Spider, cuenta con toda la potencia de su predecesor, además de una potente estabilización de la temperatura y una electrónica de alto nivel.
El Space Spider de Artec.
El Programa de maestría en Arte Forense e Imágenes Faciales de Dundee adoptó los escáneres de Artec como parte de su plan de estudios hace años, después de ser presentado por Patrick Thorn, Gold Partner de Artec 3D.
Thorn, especialista con gran experiencia en escaneo 3D para educación, patrimonio cultural, medicina forense, sanidad y otros ámbitos, se esfuerza por comprender las necesidades de sus clientes para ayudarles a integrar las mejores soluciones posibles. También imparte talleres para sus clientes en numerosos lugares del Reino Unido, desde el extremo de Cornualles hasta el norte de Escocia.
Modelos de huesos y cráneos realistas impresos en 3D en el aula
Houlton comentó lo esencial que ha sido la impresión 3D para la enseñanza de la anatomía humana en Dundee, diciendo: «Trabajamos regularmente con impresiones 3D de cráneos y otros huesos, ya que el manejo físico de estos modelos es inmensamente conducente al proceso de aprendizaje. Y esta es otra área en la que nuestros escáneres de Artec han probado ser útiles».
Continuó: «Por ejemplo, si tomamos una anatomía craneal impresa en 3D a partir de escaneos del Spider y la comparamos con una impresión en 3D de la misma pieza del cráneo, pero realizada con escaneos de otros escáneres 3D que hemos probado, se puede observar una enorme diferencia en términos de detalle, precisión y realismo».
Como se explicó en un caso de estudio anterior, la Universidad de Dundee sigue ampliando su trabajo con el escaneo e impresión 3D con cada semestre que pasa.
Para cuando se gradúen los estudiantes de medicina y arte forense de allí, serán totalmente capaces de tomar un escáner 3D de Artec, capturar cualquiera de los 206 huesos del cuerpo humano en minutos, y luego transformar esos escaneos en modelos 3D realistas listos para AR, VR, impresión 3D o aproximación facial en Freeform.
Descomposición facial, documentación de fosas comunes y más allá
El último proyecto de Houlton le llevará a Sudáfrica con la Universidad de Witwatersrand. Allí trabajará con un estudiante de doctorado y un equipo académico en un proyecto dedicado a investigar los efectos de la descomposición en los rostros humanos, identificando el grado de cambios que se producen post mortem, para entender lo que esto significa para el reconocimiento facial.
Siguiendo esto, Houlton espera embarcarse en un proyecto arqueológico con el Centro de Investigación de Orkney para Arqueología, trabajando tanto a nivel local como en varios países/regiones de África, dedicándose a la documentación de fosas comunes.
Experiencia en diseño y fabricación aditiva de 3D Systems para servir al subsistema de satélites Thales Alenia Space
Producto: DMP
Industria: Aeroespacial y Defensa
3D Systems colabora con Thales Alenia Space en el campo del diseño para la fabricación aditiva (DfAM) para mejorar el rendimiento de un subsistema crítico en su satélite Spacebus NEO. El mecanismo de propulsión eléctrica resultante (ETHM) se compone de siete soportes diferentes fabricados de forma aditiva. La fabricación aditiva (FA) permitió empaquetar el mecanismo en un volumen limitado con la masa más baja posible. Los expertos del Grupo de Innovación de Aplicaciones de 3D Systems contribuyeron con su conocimiento de diseño y fabricación al proyecto ETHM de Thales Alenia Space, integrando su experiencia en los archivos de construcción finales que se transfirieron a las instalaciones de producción AM de Thales en Marruecos.
“Cada característica es más o menos convencional, pero reunirlas en un solo mecanismo compacto y competitivo es realmente un desafío”.
Gilles Lubrano, Gerente de Producto de ETHM
OPTIMIZAR EL SUBSISTEMA DE SATÉLITE CRÍTICO PARA PRECISIÓN Y CONFIABILIDAD
Los siete diferentes brackets fabricados aditivamente que componen el ETHM.
El mecanismo Electrical THruster apunta la propulsión satelital del satélite Spacebus NEO para posicionarlo correctamente en el espacio. Como tal, la confiabilidad de este componente es de misión crítica. Se requieren cuatro ETHM por satélite, formando el chasis alrededor de los motores. Estas partes funcionan como cardanes de dos ejes que sostienen la unidad de propulsión eléctrica y le permiten moverse con movimientos suaves y constantes.
Para cumplir con los requisitos de Thales Alenia Space , el ETHM necesitaba equilibrar las limitaciones de volumen y masa al mismo tiempo que cumplía con las estrictas especificaciones de rendimiento, que incluyen:
- Precisión de puntería de alto ángulo (0,1 grados);
- Reducción del recuento de piezas, incluida la integración funcional de varios productos básicos de propulsores (arnés y tuberías);
- Producción en serie que cumple con los requisitos de calidad para productos de clase orbital.
CONSULTORÍA Y COLABORACIÓN PARA PRODUCCIÓN ESCALABLE
Los expertos de 3D Systems ayudaron a Thales Alenia Space a lograr una relación resistencia-peso optimizada mientras resolvían las áreas de concentración de calor para proteger los componentes funcionales del daño térmico.
Consulta de diseño para fabricación aditiva
Thales Alenia Space y 3D Systems tienen una asociación de colaboración duradera y han trabajado juntos para poner en órbita más de 1700 piezas aptas para volar a partir de 2021. En el proyecto ETHM, Thales Alenia Space se asoció con el Grupo de innovación de aplicaciones (AIG) de 3D Systems para combinar varios funciona dentro de un pequeño espacio de diseño al tiempo que garantiza una dinámica precisa.
El volumen dinámico total asignado para el ETHM es de 480 mm x 480 mm x 380 mm e incluye actuadores giratorios, arnés, tubería y un mecanismo de sujeción. 3D Systems proporcionó comentarios sobre la capacidad de fabricación y el diseño para ayudar a Thales Alenia Space a alcanzar sus objetivos de rendimiento. Los expertos de 3D Systems ayudaron a Thales Alenia Space a lograr una relación resistencia-peso optimizada mientras resolvían las áreas de concentración de calor para proteger los componentes funcionales del daño térmico.
Al utilizar AM para diseñar y producir un sistema, Thales Alenia Space desencadenó una expansión de impactos positivos. El peso ligero mejoró la eficiencia de empuje más allá de lo que permitiría la fabricación convencional, lo que a su vez mejoró la eficiencia del combustible, lo que resultó en costos más bajos y nuevas oportunidades para la innovación técnica en otros lugares.
Desarrollo del flujo de fabricación
3D Systems ayudó a Thales Alenia Space a desarrollar un sólido flujo de fabricación que comprende procesos posteriores como el acabado CNC y la inspección tomográfica al 100 % para garantizar la repetibilidad del producto y del proceso en un entorno controlado por AS9100. Los ingenieros de aplicaciones de 3D Systems también brindaron orientación sobre el nivel y la secuencia de los controles de calidad para la mitigación de riesgos para ayudar a Thales Alenia Space a garantizar un flujo de fabricación completo, orientado a la calidad y rentable.
Esta experiencia ayudó a Thales Alenia Space a lograr la precisión de puntería de 0,1 grados requerida con un riguroso flujo de trabajo de inspección y CNC en el que algunas piezas tienen hasta 249 puntos de medición tomados a través de una máquina de medición por coordenadas que debe cumplir con las especificaciones. El enfoque colaborativo de 3D Systems incluyó educación sobre la tecnología a lo largo del proceso de controles de calidad integrados, así como análisis de la causa raíz de las no conformidades con las especificaciones de Thales Alenia Space para garantizar el éxito. Antes de la transición de la producción a Thales Alenia Space, 3D Systems ayudó a organizar y coordinar la mejor cadena de suministro de su clase para cumplir con la producción en serie y produjo más de 70 piezas en su Centro de innovación para clientes en Bélgica, que forma parte de AIG de 3D Systems. La alta capacidad de esta instalación y la repetibilidad en las máquinas DMP de 3D Systems ayudaron a garantizar un tiempo de entrega breve.
Algunas partes del ETHM tienen hasta 249 puntos de medición tomados a través de una máquina de medición coordinada que debe cumplir con las especificaciones.
Preparación y transferencia de archivos de impresión
Para garantizar una transición perfecta de la producción de ETHM a Thales Alenia Space, los ingenieros de aplicaciones de 3D Systems desarrollaron cada archivo de impresión en 3DXpert® , incorporando años de experiencia en AM que ahorraron tiempo y dinero a Thales Alenia Space y garantizaron la calidad. Con estos archivos de construcción generados por expertos, la producción repetible es posible en cualquier impresora de metal directa de 3D Systems. Los brackets finales están impresos en material de titanio LaserForm Ti6Al4V grado 23 .
Varios aspectos del diseño del mecanismo de propulsión hicieron que la orientación de 3D Systems sobre la estrategia de impresión fuera particularmente valiosa, entre ellos:
- Mantener la redondez prevista de varias estructuras abiertas con grandes interfaces circulares.
- Equilibrio de la fuerza del soporte con la capacidad de remoción.
- Contabilización de las tensiones térmicas durante el proceso de impresión que varían según la geometría y el material impreso.
La experiencia de 3D Systems trabajando con materiales de titanio ha ayudado a innumerables aplicaciones críticas a equilibrar la complejidad y la fuerza para lograr los parámetros del proyecto. Herramientas como el módulo de simulación 3DXpert de 3D Systems ayudan a respaldar estos proyectos al reducir la cantidad de iteraciones necesarias para lograr un resultado exitoso.
Transferencia de Tecnología
Los brackets finales están impresos en material de titanio LaserForm Ti6Al4V grado 23.
Thales Alenia Space ahora puede imprimir estas piezas en sus propias instalaciones gracias a la formación y la transferencia de tecnología que 3D Systems ha proporcionado a lo largo de los años. La fábrica 3D del grupo Thales en Marruecos está equipada con varias máquinas DMP de 3D Systems y aprovechó la oferta de transferencia de tecnología de 3D Systems en el momento de la instalación. La transferencia de tecnología es una formación exhaustiva específica de AM diseñada para ayudar a los nuevos clientes de impresoras a acelerar su transición a AM y salvaguardar su inversión. En combinación con los archivos de construcción predesarrollados, 3D Systems ha apoyado completamente a Thales en su transición a la producción interna.
“Usando las mismas máquinas que las de nuestro Centro de Innovación para Clientes en Bélgica, Thales ha simplificado su acceso a una impresión exitosa para que su equipo pueda enfocarse en la industrialización de AM y maximizar su retorno de la inversión”, dijo Koen Huybrechts, Gerente de Desarrollo de Aplicaciones. , Grupo de innovación de aplicaciones, 3D Systems.
EQUILIBRIO DE CRITERIOS CLAVE DE RENDIMIENTO PARA UN DISEÑO OPTIMIZADO A NIVEL DEL SISTEMA
ETHM es uno de los primeros mecanismos de espacio completo diseñado íntegramente teniendo en cuenta la fabricación aditiva. Los siete soportes diferentes optimizados topológicamente elevaron los estándares de un equipo multidisciplinario por su tamaño, la alta precisión requerida y la criticidad del sistema.
- La precisión de puntería de 0,1 grados garantiza que el mecanismo funcione como se espera en vuelo
- Mayor eficiencia del propulsor gracias a la reducción del peso de los soportes topológicamente optimizados
- 249 puntos de medición validados para el control de calidad de la pieza más compleja
- Integración y protección de los productos básicos del propulsor para una forma y función óptimas
El Spacebus NEO es parte del Programa de Investigación Avanzada en Sistemas de Telecomunicaciones (ARTES) de 15 años de duración de la Agencia Espacial Europea.
Mejora de la precisión de los datos para reducir el tiempo dedicado a consultas de modelos digitales en un 50 %
Producto: Teamcenter
Industria: Automotriz y Transporte
Superar un sistema ineficiente
Con sede en Liuzhou, China, Dongfeng Liuzhou Motor Co., Ltd. (Dongfeng Liuzhou) es una de las bases de producción de Dongfeng Motor Group, que produce una amplia gama de vehículos comerciales, incluidos tractores, volquetes, vehículos logísticos eléctricos y turismos, así como vehículos utilitarios deportivos (SUV), sedanes y vehículos eléctricos. Dongfeng Liuzhou es también el principal centro de investigación y desarrollo (I+D) del grupo. La empresa abastece a los mercados nacionales y extranjeros, incluidos América, Oriente Medio y África. Fundada en 1954, Dongfeng Liuzhou tiene más de 5700 empleados.
Los modelos digitales existentes de la empresa solo podían usarse para producir dibujos de diseño asistido por computadora (CAD) en 2D y no se administraban sistemáticamente. Los departamentos de diseño de Dongfeng Liuzhou necesitaban colaborar más estrechamente debido al aumento en los tipos de diseños requeridos, como la tecnología de vehículos híbridos y eléctricos, pero esto no era posible con su software existente.
Los modelos de vehículos más avanzados, que requerían cantidades cada vez mayores de datos, pronto expusieron los problemas causados por el uso y la gestión de datos ineficaces, incluida la falta de una gestión completa de la configuración del modelo y listas de materiales (BOM) totalmente configuradas. Esto resultó en un número creciente de listas de materiales para un solo vehículo, creando un sistema que consumía mucho tiempo y era costoso.
Para afrontar este desafío, Dongfeng Liuzhou implementó el software Teamcenter®, que forma parte de la cartera Siemens Xcelerator, la cartera completa e integrada de software, hardware y servicios. Esto ayudó a que Dongfeng Liuzhou mejorara su gestión de I+D y su gestión de procesos estructurales, lo que resultó en un aumento significativo de la eficiencia y la precisión.
La gestión de datos obsoletos crea ciclos de proyecto largos
La producción de Dongfeng Liuzhou estuvo plagada de ineficiencias y problemas con la precisión del modelo. La herramienta de gestión de datos existente de la empresa no podía satisfacer sus necesidades de diseño; no era lo suficientemente rápido ni podía manejar la profundidad de detalle que cada vez se requería para los diseños de vehículos de Dongfeng Liuzhou.
A los equipos de diseño de Dongfeng Liuzhou les resultaba imposible utilizar su gestión de diseño de herramientas (TDM) existente para colaborar en tiempo real entre disciplinas y procesos de diseño. Descubrieron que la colaboración solo era posible en diseños terminados, un factor que ralentizó significativamente el proceso de producción.
Dado que cada parte de la gestión de datos CAD y BOM se manejaba en procesos separados, los requisitos de diseño debían abordarse de forma consecutiva, lo que también afectaba la precisión a medida que pasaban de un equipo a otro.
Si bien los ingenieros de modelado de Dongfeng Liuzhou podían administrar modelos digitales, solo podían procesar inspecciones parciales en cualquier momento en sus computadoras personales, lo que significaba que el equipo no podía inspeccionar el diseño completo como una sola entidad. A menudo, el modelo completo del vehículo era demasiado grande para que lo manejara el software obsoleto de la empresa. Los ingenieros de modelado no pudieron inspeccionar sistemas y subsistemas simultáneamente, lo que resultó en un aumento significativo en la duración del ciclo del proyecto y problemas de costos que solo salieron a la luz en la etapa de producción.
Como los departamentos no pudieron colaborar durante el proceso de diseño, los colegas tuvieron que depender de hojas de cálculo para compartir información y realizar un seguimiento del progreso, lo que aumentó el riesgo de error humano y obstaculizó los intentos de realizar mejoras significativas en el sistema de gestión.
Socio experto implementa soluciones a medida
Dongfeng Liuzhou se acercó a Shanghai Real Information Technology Co., Ltd (Shanghai Real Information Technology) ya que tenían una sólida trayectoria en I+D de vehículos y gestión del ciclo de vida del producto (PLM) durante más de 15 años. Shanghai Real Information Technology sugirió que Dongfeng Liuzhou use Teamcenter para facilitar el intercambio de grandes cantidades de datos entre departamentos.
Shanghai Real Information Technology es un socio experto en software de Siemens Digital Industries en las soluciones de prueba de software Simcenter®, que, al igual que Teamcenter, forma parte de la cartera Siemens Xcelerator, la cartera completa e integrada de software, hardware y servicios. Siemens reconoce a los socios que demuestran experiencia y competencia en una de sus soluciones. Estos socios son validados por los clientes y Siemens por demostrar su perspicacia comercial y técnica superior.
Shanghai Real Information Technology utilizó la implementación de la metodología de entrega de valor (VDM) de Siemens al estandarizar el proceso. Junto con Dongfeng Liuzhou, Shanghai Real Information Technology creó un equipo de proyecto conjunto para transferir las capacidades de operación, mantenimiento y soporte del sistema durante el proceso de implementación y asegurar que después de que el proyecto se pusiera en marcha, los ingenieros de Dongfeng Liuzhou pudieran administrar el sistema, su operación básica y mantenimiento. en su propia.
Trabajando en estrecha colaboración con Shanghai Real Information Technology, Dongfeng Liuzhou pudo construir sistemas e información básica de bases de datos. Esto incluía los datos maestros de materiales, modelos digitales en 3D, dibujos en 2D, listas de materiales, documentos, datos modificados, etc. Los datos básicos se almacenaron en Teamcenter como una biblioteca estructurada para lograr un intercambio de datos y una asignación de permisos efectivos, al mismo tiempo que se mejoraba el diseño. tasa de reutilización.
Teamcenter permite la gestión en tiempo real de los datos del modelo
Shanghai Real Information Technology reorganizó las estructuras de datos de productos de Dongfeng Liuzhou para gestionar mejor sus datos de I+D. Este proceso constaba de dos partes: clasificar los datos históricos del producto y crear listas de materiales totalmente configuradas.
La implementación de Teamcenter permitió a Dongfeng Liuzhou gestionar mejor las piezas, la colaboración en el diseño 3D, la biblioteca de dibujos y documentos, la clasificación de piezas estándar y las listas de materiales totalmente configuradas, así como la gestión de procesos, autoridad, organización y cambios, y la integración de la oficina.
Shanghai Real Information Technology pudo estandarizar los datos históricos existentes de Dongfeng Liuzhou mediante el uso de Teamcenter para la gestión y las aplicaciones guiadas, así como para llevar a cabo la gestión y verificación en tiempo real de sus datos de modelos de vehículos de I+D existentes.
Los datos precisos del modelo digital y las estructuras precisas de datos del producto ahora brindan soporte de datos precisos en tiempo real en todos los departamentos de producción y fabricación.
Shanghai Real Information Technology y Dongfeng Liuzhou dividieron la implementación del proyecto en construcción de funciones del sistema y operación y mantenimiento de aplicaciones comerciales. La construcción de la función tomó nueve meses y la operación y el mantenimiento continúan.
Obtener resultados impresionantes con Teamcenter
Dongfeng Liuzhou utiliza Teamcenter para la gestión de I+D y la gestión de procesos estructurales en sus divisiones de vehículos comerciales y vehículos de pasajeros.
El uso de Teamcenter permitió a Dongfeng Liuzhou reducir el costo de mano de obra de los ingenieros de modelado en un 30 %, el 50 % del cual se gastó en consultas de modelos, y redujo el tiempo dedicado a la generación de informes en un 90 %. Al mismo tiempo, la precisión de los datos aumentó en un 95 por ciento.
“Al usar Teamcenter, eliminamos las inconsistencias de datos existentes y nos ayudó a reducir los retrasos en la entrega de productos”, dijo Chen Lai, líder de proyecto en Dongfeng Liuzhou.
Mediante el uso de prototipos digitales, Dongfeng Liuzhou puede detectar problemas de diseño y fabricación mucho antes en estos procesos respectivos, lo que reduce las tareas de rectificación de diseño y fabricación, acortando así los ciclos del proyecto de desarrollo de productos.
“Usar Teamcenter nos ha permitido acortar en gran medida los ciclos de desarrollo de vehículos y mejorar la calidad del desarrollo de productos”, dice Luo Li, líder de la división PLM en Shanghai Real Information Technology.
Como Shanghai Real Information Technology pudo personalizar el software según las necesidades del cliente, creó un modo de diseño hecho a pedido (MTO) basado en vehículos comerciales basado en el modelo comercial de la División de Vehículos Comerciales de Dongfeng Liuzhou. El socio también ayudó a Dongfeng Liuzhou a construir un sistema de gestión de listas de materiales para vehículos completamente configurado.
Además, Dongfeng Liuzhou también construyó una biblioteca de componentes estándar y una base de conocimiento de documentos de diagramas para mejorar la tasa de reutilización del diseño. También mejoró las iniciativas ecológicas/de sustentabilidad al disminuir gradualmente los procesos fuera de línea y las transferencias de datos de diseño, mejorando las capacidades de oficina sin papel y logrando un entorno sustentable para el desarrollo empresarial.
“Este proyecto nos ha permitido realizar la gestión empresarial de I+D digital, sentando una buena base para nuestra digitalización de fabricación en el futuro”, dice Lai. “Nos hemos comparado con empresas automotrices digitalmente avanzadas en China y logramos implementaciones rápidas, acortando la brecha con el punto de referencia industrial y desarrollando nuestro negocio de I+D”.
Cummins utiliza el software Geomagic y la impresión 3D en metal para restaurar un auto de carreras de 1952 y lograr que corra 50 % más rápido
Producto: Geomagic Control X
Industria: Automotriz y Transporte
El Cummins Diesel Special n.º 28 conmocionó al mundo de las carreras en 1952 cuando consiguió la primera posición en la línea de salida en Indianápolis 500 (Indy 500) con el tiempo de vuelta más rápido de la historia. Esta hazaña, junto con las muchas otras innovaciones del auto, le permitió ganar un lugar destacado en la historia de las carreras.
Sesenta y cinco años más tarde, el n.º 28 recibió una invitación del Festival de velocidad de Goodwood en el Reino Unido para participar en la legendaria Carrera de montaña de Goodwood junto con cientos de autos modernos y clásicos. Durante la preparación del n.º 28, los ingenieros de Cummins descubrieron que la bomba de agua estaba tan corroída que probablemente no sobreviviría al evento. El auto n.º 28 necesitaba una nueva bomba de agua para llegar a Goodwood en buenas condiciones.
La bomba de agua original tenía un diseño único específico para el auto n.º 28, lo que significaba que no había una pieza de repuesto compatible. Para complicar aún más la situación, tenían que enviar el n.º 28 en cuestión de semanas, de modo que los ingenieros descartaron los métodos tradicionales de fundición en arena para producir un repuesto, ya que ese proceso tenía un tiempo de entrega estimado de 10 semanas. En cambio, los ingenieros de Cummins recurrieron a la ingeniería inversa y la fabricación aditiva (AM) de metales mediante una impresora 3D para metal ProX DMP 320 de 3D Systems con la ayuda de 3rd Dimension Industrial 3D Printing, un fabricante de metales de alta calidad especializado en impresión directa en metal (DMP) 3D. La nueva bomba de agua se imprimió en 3D en solo tres días y el proceso completo tomó cinco semanas en lugar de 10.
El Cummins Diesel Special n.º 28 en el Indy 500 de 1952
Una página de la historia de las carreras
El n.º 28 fue el primer auto de Indy 500 equipado con un turbocompresor y el primero cuya aerodinámica se optimizó en un túnel de viento. Corrió las cuatro vueltas de clasificación a una velocidad promedio récord de 138,010 mph.
Bomba de agua original en la que se observa corrosión y desgastes severos
Desde su trascendental carrera en 1952, el n.º 28 se exhibió en el Indianapolis Motor Speedway Museum y en el edificio de oficinas corporativas de Cummins. En 1969, el n.º 28 corrió una vuelta por la pista de Indy antes del inicio de la carrera para conmemorar el 50.º aniversario de Cummins. La última vez que el n.º 28 corrió fue en el Festival de velocidad de Goodwood a finales de 1990.
“Mientras preparamos el automóvil para que volviera a funcionar por primera vez en casi 20 años, descubrimos corrosión y desgastes severos en la bomba de agua”, dijo Greg Haines, líder de diseño y desarrollo del motor X15 y miembro del equipo de historia y restauración de Cummins. “En algunas partes, la carcasa estaba completamente desgastada y los depósitos de minerales que cubrían los agujeros era lo único que evitaba una filtración. Necesitábamos rápido una carcasa nueva si queríamos cumplir con nuestro compromiso de correr con el auto en Goodwood”.
Carrera para producir una nueva bomba de agua
El método básico para construir la nueva carcasa de la bomba es el mismo que se utilizó para construir la bomba original: mecanizar un patrón de plástico o madera y utilizarlo para formar un molde de arena para la fundición. Con este método, el equipo hubiese tardado alrededor de 10 semanas en construir la carcasa, lo que los dejaba afuera de Goodwood. El nuevo patrón de fundición se podría haber impreso en 3D o incluso se podría haber impreso en 3D el propio molde de impresión para reducir el plazo de entrega de la nueva carcasa de la bomba de agua. Sin embargo, el mayor aumento de productividad se produjo al evitar el proceso de fundición por completo y utilizar la ingeniería inversa y la impresión en 3D para producir la pieza final directamente en solo cinco semanas, un 50 por ciento más rápido.
Inspección de la bomba de agua en Geomagic Control X
Análisis
Los ingenieros de Cummins comenzaron por escanear la carcasa de la bomba de agua existente con un escáner de TC. Eligieron un escáner de TC porque la bomba contenía muchos rebajados y otras geometrías internas que habrían sido imposibles de capturar con un escáner láser u otra herramienta de procesado de imágenes de línea recta.
Inspección
Para verificar que los datos escaneados fueran precisos antes de avanzar, los ingenieros importaron los datos de la nube de puntos generados por el escáner de TC al software de inspección y metrología Geomagic Control X donde separaron y alinearon la geometría interna y externa de la bomba.
“Para un proyecto como este, solemos separar la geometría interna en espiral del cuerpo para poder modelarla como un núcleo y hacer una comparación con los datos de la nube de puntos para asegurarnos de que todo nuestro trabajo sea preciso”, explica Chris George, líder del equipo de modelos CAD para el diseño de sistemas avanzados de Cummins.
Comparación del modelo CAD de la bomba de agua con los datos escaneados en Geomagic Design X
Ingeniería inversa
Con una buena geometría escaneada para iniciar su trabajo de diseño, Cummins utilizó el software de ingeniería inversa Geomagic Design X para convertir la nube de puntos en un modelo sólido no paramétrico para realizar comprobaciones de ajuste de CAD. Estas comprobaciones ayudaron al equipo de Cummins a determinar las dimensiones de ensamblaje adecuadas para el impulsor y el eje, y cómo todo encajaría y se sellaría en última instancia.
Según George, Cummins utiliza Geomagic Control X y Geomagic Design X como su software principal para la manipulación de nubes de puntos. “El software Geomagic de 3D Systems proporciona una solución completa para procesar e inspeccionar los datos de escaneado y convertirlos en un modelo sólido”, afirmó. “Los usamos para cada proyecto de ingeniería inversa, que a menudo requiere conciliaciones geométricas, análisis de la estructura y el flujo de elementos finitos, y comparaciones de modelo a escaneo reportadas a nuestros clientes de ingeniería”.
“El software Geomagic de 3D Systems proporciona una solución completa para procesar e inspeccionar los datos de escaneado y convertirlos en un modelo sólido. Usamos esta solución en cada proyecto de ingeniería inversa que realizamos”.
—Chris George, director del Equipo de modelos CAD para diseños avanzados de sistemas, Cummins
Diseño de una nueva bomba de agua en Creo
Diseño
Debido a la gran corrosión de la pieza original, Cummins no pudo utilizar el modelo creado a partir de los datos escaneados como base para la impresión 3D. En su lugar, los ingenieros de Cummins importaron el modelo no paramétrico al software de CAD 3D de PTC Creo® para que sirviera de plantilla a fin de crear un modelo paramétrico. Ante los daños físicos de la bomba escaneada, el equipo de Cummins tuvo que tomar decisiones informadas mientras modelaban el repuesto en 3D para conseguir un modelo final funcional.
Impresión 3D
Luego, enviaron este archivo al equipo de 3rd Dimension, que lo limpió, lo analizó para obtener una orientación de impresión óptima y asignó soportes para una impresión estable. Los ingenieros de 3rd Dimension dividieron y prepararon la pieza para definir el movimiento del láser durante la construcción.
Aunque la carcasa original de la bomba de agua se había fabricado con magnesio para reducir el peso, la sensibilidad del magnesio a la corrosión tras una exposición prolongada al agua y al refrigerante era un factor importante en el problema que Cummins intentaba resolver. Por lo tanto, 3rd Dimension fabricó la pieza impresa en 3D final utilizando material de acero inoxidable LaserForm 316-L en una impresora 3D para metal ProX DMP 320.
Nueva bomba de agua impresa en 3D con el ensamblaje del propulsor
“El mayor volumen de construcción de ProX DMP 320 nos permitió tener algunas opciones adicionales con la orientación de las piezas, lo que nos ayudó a optimizar los soportes. Además, la velocidad de impresión nos permitió realizar la impresión en el tiempo que teníamos”, afirmó Bob Markley, presidente de 3rd Dimension. “ProX DMP 320 no utiliza aglomerantes para unir el material, lo que da como resultado una aleación pura que funciona como el metal real, porque es lo es. Esto beneficia el rendimiento final de las piezas debido el entorno operativo”.
Solo tres días después de recibir el archivo 3D de la geometría de la bomba de agua, 3rd Dimension envió a Cummins la carcasa completa de la bomba.
Volver a hacer historia en las carreras
La carcasa se ensambló perfectamente con los otros componentes de la bomba y nos ofreció un rendimiento que parecía como nuevo durante más de seis carreras de montaña de Goodwood. Al igual que en Indy, el n.º 28 entusiasmó a los aficionados en Goodwood y apareció en “Las 10 mejores cosas que vimos en el Festival de velocidad de Goodwood de 2017” de la revista Car and Driver.
El Cummins Diesel Special n.º 28 en el Festival de velocidad de Goodwood de 2017
Además, al igual que en el 50.º aniversario de Cummins en 1969, el n.º 28 tuvo un papel destacado en la celebración del 100.º aniversario de Cummins al dar una vuelta de desfile alrededor de la pista antes del comienzo de la carrera de Indy 500 de 2019.
