Startup Exept utiliza Simcenter Femap con Nastran para desarrollar un marco monocasco para bicicletas de carretera en un entorno virtual

Producto: Femap
Industria: Productos de Consumo y Venta

La solución siemens permite a EXEPT pasar del diseño conceptual al lanzamiento de productos en menos de un año

Desarrollo del monocasco personalizado

Hasta hace poco cualquier ciclista que quisiera comprar una nueva bicicleta tenía dos opciones: comprar una de las grandes marcas con un marco monocasco que está disponible en una gama fija de tamaños con rendimiento basado en la rigidez por peso, o un marco a medida fabricado con la técnica de tubo a tubo. Este tipo de bicicleta tiene tubos que se cortan, soldan y envuelven con fibra de carbono alrededor de las articulaciones (nudos), con los inevitables inconvenientes en la rigidez.

Ahora la startup italiana EXEPT, que tiene su sede en Savona, está proporcionando una tercera vía. Ha desarrollado un proceso que combina los beneficios de ambos enfoques tradicionales para crear marcos monocascos hechos a medida. La técnica monocasca personalizada inventada por EXEPT utiliza moldes móviles para fundar marcos monocascos sin ninguna discontinuidad de fibra de carbono para que se pueda hacer a pedido para cada ciclista.

“La clave de la sostenibilidad económica en la producción de bicicletas es el costo de las herramientas”, dice Alessandro Giusto, cofundador de la compañía y gerente de innovación y simulación. “Un molde puede costar entre 50.000 y 60.000 euros, por lo que sólo las grandes marcas pueden alcanzar volúmenes lo suficientemente grandes como para hacer un molde para cada tamaño. En su lugar, hemos desarrollado una tecnología innovadora para construir todos los tamaños con un molde ajustable.”

La mayor marca italiana fabrica 15.000 bicicletas de alta gama al año, mientras que el plan de negocio de EXEPT contempla producir hasta 3.000 piezas anuales en cinco años.

Experiencia integral

El concepto de molde móvil fue desarrollado por los tres fundadores y refleja su pasión por las bicicletas. Giusto trabajó anteriormente en Continental, un líder mundial en la fabricación de neumáticos, y también tenía experiencia en la industria aeroespacial y el diseño de componentes de automóviles-bon para el negocio de artículos deportivos. El segundo socio comercial, Alessio Rebagliati, es un colega de Continental, mientras que el tercer fundador, Wolfgang Turainsky, es un ingeniero alemán que solía trabajar para un fabricante español de componentes para bicicletas.

Se necesitaron dos años y dos ciclos de prototipos para hacer prototipos que demostraran la viabilidad del proceso monocasco personalizado. Antes de ser analizado con herramientas de simulación y método de elemento finito (FEM), el primer cuadro fue dado a un ex profesional del ciclismo para las pruebas. Una vez que la firma recibió su aprobación técnica, EXEPT presentó el proyecto a un fondo de inversión (Focus Futuro), que proporcionó los recursos necesarios para pasar al diseño detallado, pruebas y certificación.

“La bicicleta fue diseñada desde el principio de acuerdo con el nuevo concepto”, dice Giusto. “Sin embargo, inicialmente no nos centramos en la fibra car-bon, ya que el diseño de materiales compuestos es una actividad compleja que es un trabajo a tiempo completo. Una vez que obtuvimos los fondos para financiar nuestra idea innovadora, podríamos dejar nuestros trabajos anteriores y sumergirnos en la nueva empresa”.

La prueba previa al primer prototipo en mayo de 2018, que fue desarrollado con sólo tres meses de diseño, confirmó los resultados de la simulación y aseguró a Giusto y sus socios que estaban listos para lanzar la bicicleta en la feria Eurobike en julio de 2018.

Decisión infalible

En su experiencia en empresas de ingeniería en las industrias aeroespacial y de artículos deportivos, Giusto tuvo la oportunidad de aprender y apreciar Simcenter™ Software Nastran®, específicamente el modelado de elementos finitos, y el entorno previo y postprocesamiento de Simcenter Femap™ software de Siemens.

“En el sector aeroespacial, Simcenter Nastran es una opción de facto y también usamos Simcenter Femap en nuestra empresa”, recuerda Giusto. “En seis años, de 2007 a 2013, adquirí habilidades avanzadas con estas herramientas, luego estuve a cargo del departamento de cálculo en Continental, donde el análisis no lineal se realiza utilizando herramientas totalmente diferentes.”

Como resultado, cuando comenzó el proyecto EXEPT, Giusto reactivó inmediatamente sus contactos con Siemens. “No necesitábamos análisis comparativos ni benchmarking”, dice. “Sabía que necesitábamos Simcenter Nastran, y la compensación calidad/precio para Simcenter Femap era excelente. Todo lo que tenía que hacer era llamar a Siemens para explicar nuestros requisitos y obtener una oferta adecuada, que aceptamos inmediatamente”.

EXEPT compró un paquete bloqueado de nodos que incorpora Simcenter Femap con Nastran Basic en una única solución integrada.

El equipo de EXEPT inicialmente trabajó con lápiz y papel, procediendo aumentando los niveles de complejidad para identificar las cargas que actuaron sobre la estructura. La siguiente etapa fue el desarrollo del primer modelo FEM simplificado.

“Hicimos un modelo muy simple; en el espacio aerodinámico, lo llaman Global FEM, que se compone de elementos unidimensionales (barras), e investigamos las propiedades de carga de estos tubos en diferentes condiciones de conducción, frenado e impacto”, explica Giusto. “Este enfoque es muy útil, ya que proporciona comentarios rápidos para cada sección de fotogramas. Luego pasamos a un modelo de material isotrópico, simulando un marco de aluminio con espeso constante, y utilizando la información de la FEM Global, identificamos dónde debemos disminuir o aumentar las secciones transversales para optimizar la rigidez y el peso. Finalmente, trabajamos en la geometría, que se volvió a mallar con cuatro modificaciones para aumentar la rigidez en un 27 por ciento. ¡Esto se hizo simplemente abordando la geometría!”

El desafío del carbono

Después de optimizar la rigidez del bastidor, los ingenieros del EXEPT se centraron en el diseño del carbono. Para definir el libro de ply, también conocido como la secuencia de laminación, Giusto ajustó la estructura 82 veces, logrando resultados extraordinarios.

“En comparación con la rigidez inicial del prototipo no optimizado, aumentamos la rigidez torsional en un 150 por ciento mientras aumentamos el peso monocasco en sólo un 12 por ciento”, dice Giusto. “En esta fase, Simcenter Femap ofreció enormes beneficios en términos de tiempo y costos, lo que nos permitió probar y analizar las capas y la dirección de las fibras sólo en el dominio virtual, sin aumentar la cantidad de material utilizado.”

EXEPT ejecutó un análisis comparativo en profundidad del rendimiento de más de 800 marcos de stock (en tamaños estandar) desarrollados y vendidos en los últimos tres a cuatro años con el fin de identificar y lograr objetivos de rigidez y peso de gama alta.

“El primer fotograma no optimizado que hicimos fue el tercero mejor en términos de rigidez de 800 fotogramas que analizamos”, dice Giusto. “Empujamos la rigidez hasta ahora que decidimos reducirla después para las pruebas de carretera, para encontrar el mejor equilibrio entre rigidez y rideability. Sabes, reducir un parámetro optimizado es mucho más fácil que aumentarlo.”

A finales de junio de 2018, el excelente rendimiento del monocasco personalizado de EXEPT y la fiabilidad de las simulaciones Simcenter Femap fue confirmado y certificado con pruebas por un laboratorio alemán independiente: La desviación entre la prueba real y la simulación fue inferior al 5 por ciento.

Giusto destaca cómo el uso de Simcenter Femap aceleró el desarrollo de nuevos marcos: “Compramos Simcenter Femap con Nastran en septiembre de 2017 y comenzamos a laminar carbono en enero de 2018, entregando el libro de ply a finales de marzo. Con Simcenter Femap, tomó menos de tres meses para más de 80 ciclos de iteración. Sólo tiene en cuenta que el plazo promedio de entrega de una bicicleta de marca es de dos años. Lanzamos nuestro modelo en julio, después de haber comenzado a trabajar en él menos de un año antes.

“Todo esto sólo fue posible gracias a la simulación; no hicimos iteraciones físicas. Nadie en la industria del ciclismo en Italia tiene actualmente herramientas comparables. Al principio nos pusimos en contacto con los departamentos de ingeniería de las grandes marcas para presentar nuestro concepto; tienen un enfoque convencional porque nunca desarrollan un marco desde cero. Comienzan con la experiencia de su proveedor de carbono y confían en socios externos para el desarrollo posterior.”

Combinación de software y servicios

Giusto no tiene dudas cuando se le pide que enumere los beneficios clave de Simcenter Femap: “El factor clave de éxito es el postprocesamiento. Simcenter Femap es sin duda el mejor de todos los motores postprocesamiento que he utilizado en mi carrera. Simcenter Femap con Nastran tiene un entorno completo para el análisis de tensión lineal de estructuras compuestas, que es adecuado para nuestras tareas. El software siemens nos permite consultar el modelo y extraer tanta información como sea posible de estructuras como nuestros marcos; por ejemplo, el uso de análisis de cuerpo libre para identificar la interacción de fuerzas dentro de la estructura.”

La pantalla visual clara e intuitiva de Simcenter Femap ayuda al usuario a subsanar mejor el modelo y proporciona herramientas avanzadas de generación de informes para la extracción de datos. Como resultado, la construcción del modelo es intuitiva, rápida ymagra. “Cuando empecé a trabajar a tiempo completo con Simcenter Femap y Simcenter Nastran para simular nuestros fotogramas, no empecé de cero, pero aún así necesitaba un poco de entrenamiento para refrescar mi memoria después de siete años usando software diferente. Cada vez que tengo un problema, sólo tengo que recoger el teléfono y los ingenieros están siempre listos para responder preguntas a mi plena satisfacción. Pueden indicar la mejor manera de abordar el análisis con un presupuesto limitado mientras utilizan la configuración de software más adecuada para nuestras necesidades, independientemente de la situación.”

Con las capacidades avanzadas de FEM de Simcenter Femap, EXEPT puede ejecutar simulaciones sofisticadas y críticas, pruebas estáticas y dinámicas, y simulaciones de eventos mecánicos complejos como caída e impacto.

Universidad de Monash revoluciona estudio de anatomía humana

Producto: Impresión CJP
Industria: Académica

Gracias a la impresión McMenamin y 3D, el cadáver, en toda su gloria a gran escala y a todo color, está ganando un nuevo contrato de vida en las universidades médicas de todo el mundo.

Durante cientos de años, el cadáver humano ha sido una herramienta crítica para la enseñanza médica, pero ha sido problemático por razones tan diversas como el costo, el transporte, el almacenamiento, las creencias espirituales o simplemente la incomodidad general.

La Universidad de Monash en Australia podría finalmente tener la respuesta a la mayoría de estos obstáculos: el primer kit disponible comercialmente de piezas corporales realistas a todo color producidas por una impresora 3D.

Un artículo de la Universidad de Monash titulado “La producción de recursos didácticos anatómicos utilizando tecnología de impresión tridimensional” enumera varias ventajas del uso de cadáveres impresos en 3D, incluyendo “precisión, facilidad de reproducción, rentabilidad y evitar problemas de salud y seguridad asociados con especímenes de cadáveres fijos húmedos o especímenes plastinados”.

Mirando dentro del cuerpo

3D printed, full color hand for use by medical students

Monash imprime especímenes utilizando la tecnología 3D Systems ColorJet Printing (CJP). Las impresoras a color de la serie ProJet son fáciles de usar. Lo más importante es que producen modelos en los colores exactos que Monash necesita para piezas de cuerpo impresas en 3D realistas.

“Todo el color es esencial para reproducir una combinación de fidelidad de color realista y ‘codificación’, vasos en rojo o azul, nervios en amarillo, por ejemplo, que es valiosa en la enseñanza”, dice Paul McMenamin, director del Centro de Educación en Anatomía Humana (CHAE) de la Universidad de Monash.

McMenamin cree que el simple y rentable kit anatómico de su equipo podría mejorar dramáticamente el conocimiento de los estudiantes de medicina y los médicos en ejercicio. Incluso podría contribuir a mejores resultados quirúrgicos para los pacientes.

“Durante siglos, los cadáveres legados a las escuelas de medicina se han utilizado para enseñar a los estudiantes sobre anatomía humana, una práctica que continúa hoy en día”, dice McMenamin. “Sin embargo, muchas escuelas de medicina reportan una escasez de cadáveres o encuentran su manejo y almacenamiento demasiado caro como resultado de regulaciones estrictas que rigen dónde los cadáveres pueden ser diseccionados.

“Creemos que nuestro kit revolucionará el aprendizaje para los estudiantes de medicina al permitirles mirar dentro del cuerpo y ver los músculos, tendones, ligamentos y vasos sanguíneos. Por el momento puede ser increíblemente difícil para los estudiantes entender la forma tridimensional de anatomía humana, y creemos que este kit hará una gran diferencia”.

Darse cuenta de un momento ‘ah ha’

3D printed, full-color model of the brain highlights venous arterial circulation

Los cadáveres impresos en 3D pueden parecer una progresión lógica para la comunidad médica, pero se necesitaron avances tecnológicos en la impresión 3D para hacerlo realidad. Las máquinas de sistemas 3D utilizadas por la Universidad de Monash ofrecen la capacidad de imprimir modelos a todo color a velocidades relativamente altas a un costo que proporciona una notable mejora sobre los modelos de plástico o la plastinación de restos humanos.

“Estaba buscando una manera de producir más prosecciones de anatomía y tal vez plastinarlas, pero me di cuenta de que tomaría décadas y más de medio millón de dólares establecer un laboratorio de plastinación”, dice McMenamin. “Cada espécimen tendría que ser diseccionado y preparado y entonces tendría uno de ese espécimen.

“Así que pensamos ‘por qué no los escaneamos (TC o láser), hacemos archivos STL o VRML a color, e imprimimos para que podamos hacer un montón de copias’. Parece obvio ahora, pero fue una especie de momento ‘ah ha’.

Gracias a las impresoras 3D Systems, la Universidad de Monash puede producir piezas que van desde un cuerpo completo hasta la cabeza y el cuello, la extremidad superior, la pelvis y la extremidad inferior, y las regiones torácicas y abdominales. Un acuerdo con los fabricantes de modelos anatómicos alemanes Erler-Zimmer hace que los cadáveres estén disponibles para su compra en línea, con la entrega en cuestión de semanas a una fracción del costo de un cuerpo embalsamado o chapado.

La serie Monash también incluye modelos anatómicamente correctos que serían imposibles de visualizar en un cuerpo embalsamado, como impresiones 3D de la vasculatura del cerebro con venas finas y arterias incrustadas dentro del cráneo.

Marcando la diferencia en Liberia

3D printed full color head and torso showing circulatory paths

Un proyecto reciente mostró la diferencia que un cadáver impreso en 3D puede hacer a una universidad necesitada — en este caso, la Escuela de Medicina Dagliotti de la Universidad de Liberia.

Inspirado en un discurso del Dr. Ian Crozier, un médico que había contraído ébola mientras trabajaba en Sierra Leona, McMenamin organizó un conjunto completo de impresiones en 3D y un conjunto de carteles de imágenes histológicas (una anatomía microscópica de células y tejidos) para ser enviadas a la escuela.

McMenamin también ofreció su tiempo para enseñar a los profesores y estudiantes cómo usar el kit de anatomía 3D. Sus adaptaciones y apoyo logístico en Liberia fueron proporcionados por ACCEL (Academic Consortium Combating Ebola in Liberia), un esfuerzo liderado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts y financiado por la iniciativa #TackleEbola de Paul G. Allen.

A cambio de sus donaciones y enseñanza, McMenamin tiene la satisfacción de ayudar a una escuela de medicina desesperadamente pobre y con poco personal a proporcionar una mejor enseñanza anatómica para una nueva generación de médicos liberianos.

“Ayudar a la escuela de medicina en Liberia con el apoyo de mi equipo chae y la Universidad de Monash ha sido lo mejor que he hecho por mis compañeros seres humanos”, dice McMenamin. “Los estudiantes allí estaban muy agradecidos por cualquier ayuda que se proporcionara. Fue muy humillante.”

Es probable que McMenamin tenga más logros en un futuro cercano sobre los cuales ser humilde: Utilizando las últimas tecnologías de impresión 3D de 3D Systems, su equipo está trabajando en reproducciones anatómicas 3D interactivas y diseccionables que podrían utilizarse para ayudar a capacitar a futuros cirujanos.

Gracias a la impresión McMenamin y 3D, el cadáver, en toda su gloria a gran escala y a todo color, está ganando un nuevo contrato de vida en las universidades médicas de todo el mundo.

La impresora ProJet MJP 3D ahorra tiempo y dinero al reloj ciudadano

Producto: Impresión MJP
Industria: Productos de Consumo

La impresora ProJet® 3500 HD 3D de 3D Systems ahorra tiempo y dinero al reloj ciudadano

“Con las maquetas impresas en 3D de alta precisión de nuestros diseños de relojes de pulsera, mejoramos la calidad y ahorramos tres veces los costos de instalación de nuestro ProJet MJP en un plazo de seis meses.” — Sr. Naito, Desarrollo de Productos, Vigilancia Ciudadana.

Citizen Watch presentó su primer reloj de pulsera en 1931. Desde entonces, Citizen se ha convertido en la marca global que es hoy en día, y se ganó una fuerte reputación a través de productos innovadores como el ‘Eco Drive’, que convierte la luz en energía eléctrica, y relojes controlados por radio que utilizan ondas de radio estándar de un reloj atómico para actualizar a la hora correcta dentro de 1 segundo cada 100.000 años.

Para mantener su estrategia de desarrollo confidencial, Citizen se basa en una división interna de prototipos. Antes de obtener su impresora 3D, Citizen utilizó los lathes NC en su centro de mecanizado para crear maquetas de diseños de relojes finales y plantillas de montaje. Sin embargo, debido a que este tipo de mecanizado con frecuencia añade costos y retrasos en la línea de tiempo, Citizen decidió explorar sus opciones en la impresión 3D para reducir el tiempo y el dinero que su centro de desarrollo gastó en prototipos.

Pasar del boceto de un diseñador a un prototipo implica repetidas revisiones y ajustes de diseño, y el mecanizado de un nuevo prototipo después de cada cambio sugerido requiere enormes cantidades de tiempo y dinero. Dado que las restricciones de la línea de tiempo limitaban el número de modelos de verificación que se podían hacer, Citizen no podía explorar todas sus ideas con mecanizado. Esta limitación empujó a la compañía a investigar la impresión 3D como una manera de dar a sus diseñadores más tiempo para revisar a fondo los diseños durante las primeras etapas para que pudieran producir mejores diseños finales.

De las diez impresoras 3D que Citizen evaluó, la impresora HD ProJet MJP (MulitJet Printer) de 3D Systems fue la única que satisfizo todas sus necesidades. La impresora 3D produce piezas de plástico duraderas y de alta calidad utilizando la tecnología de impresión MultiJet, y materiales VisiJet® robustos y curables con UV de 3D Systems en una variedad de colores. Con un volumen de construcción neto de 11,75 x 7,3 x 8 pulgadas, la impresora proporciona un modo de impresión de alta velocidad y ofrece impresiones de alta definición con una precisión de detalle excepcional y calidad de superficie.

Sin embargo, Citizen terminó usando su MJP ProJet para más de prototipado. “Dado que el material de VisiJet puede ser teñido o pintado, podemos evaluar rápida y fácilmente maquetas que tienen el aspecto de un producto terminado”, dijo el Sr. Naito, de la División de Desarrollo Técnico ciudadano. “Ahorramos tres veces el costo de instalación de nuestro ProJet en seis meses, y nos ha ayudado a detectar problemas con modelos físicos que no pudimos ver solo con CAD. Ahora podemos afinar y mejorar los productos antes de seguir adelante con la maqueta final, lo que ha llevado a una mejor calidad y reducciones valiosas en el tiempo y el costo”.

Citizen también está utilizando su impresora MJP para magnificar e imprimir pequeñas piezas estructurales a tres veces su tamaño real para examinar su movimiento e inventar nuevos plantillas de montaje. Antes de obtener su impresora 3D, Citizen produjo una variedad de plantilla de montaje. Desde que consiga su ProJet, Sin embargo, Citizen ha creado nuevos candidatos a plantilla, lo que permite a Citizen hacer la forma más adecuada para el ajuste requerido en el menor tiempo posible. La impresora MJP ha transformado un proceso de 20 a 30 días en producción nocturna y se ha incorporado sin problemas al flujo de trabajo de Citizen como una potente herramienta de desarrollo.

“Si nada más, el MJP projet tiene un nivel de precisión extraordinariamente alto, que es extremadamente importante cuando se unen pequeños conjuntos de relojes”, dijo el Sr. Naito. “Pero el ProJet también tiene otras ventajas significativas. Hay una distorsión mínima, deformación o variación en los lotes, y la calidad de la superficie es excelente, con detalles finos y bordes afilados. El material es de mayor calidad, más fuerte y menos frágil que el de sus competidores y tiene un postprocesamiento fácil, con la capacidad de derretir la cera. También es excepcionalmente fácil de usar. Incluso un principiante puede dominarlo en dos o tres días.”

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La impresora 3D de Citizen entró en funcionamiento de inmediato y ahora es utilizada por muchos de los diseñadores de Citizen. Ha hecho que las operaciones de la compañía sean menos confusas, y ha inspirado a los relojeros a seguir buscando maneras de utilizarla más allá de sus departamentos de investigación y desarrollo. “Queremos ir más allá de las divisiones tradicionales e incluir departamentos que están directamente involucrados con la producción y tienen necesidades apremiantes propias”, dijo Naito.

Diseño de una bota personalizada para un pingüino lesionado

Producto: Impresión MJP
Industria: Médica y Forense

A pesar de su apariencia esmoquin, los pingüinos no siempre están bien educados. Después de una pelea de pingüinos en particular entre pingüinos africanos en peligro de extinción en mystic aquarium, Amarillo / Púrpura (también conocido como “Purps”) se encontró que tiene un tendón flexor no funcional en su tobillo. Al igual que una lesión en el talón de Aquiles de una persona, el daño al tendón flexor de un pingüino conduce al dolor y la dificultad en movimiento.

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Una vez identificada la lesión de Purps, el personal veterinario del Mystic Aquarium tomó medidas con una bota hecha a mano para inmovilizar, proteger y apoyar el pie dañado. Sin embargo, el equipo de cuidado animal sabía que había soluciones más modernas disponibles que no sólo serían más duraderas y menos engorrosas para el pequeño pájaro, sino que también requerirían menos tiempo que la fabricación artesanal de la bota. La Veterinaria Clínica Jefe de Mystic Aquarium, la Dra. Jen Flower, propuso la impresión 3D.

El acuario llevó esta idea a Mystic Middle School, que recientemente había adquirido una impresora 3D a través de ACT Group, un socio local de 3D Systems, y el resto es historia. Trabajando en equipo, Mystic Aquarium, ACT Group y los estudiantes de secundaria se unieron para diseñar e imprimir en 3D una nueva bota para Purps. Con la orientación anatómica del personal veterinario de Mystic Aquarium y la formación técnica de los profesionales de ACT Group, los estudiantes lideraron el proceso de diseño y fabricación utilizando las soluciones de extremo a extremo de 3D Systems.

En un taller facilitado por ACT Group, los estudiantes comenzaron con Geomagic Capture de 3D Systems® escáner 3D para escanear un yeso existente del pie de Purps y luego importaron los datos al software Geomagic® Sculpt™ donde personalizaron el archivo con detalles como bandas de rodadura, bisagras y cierres.

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“Los estudiantes nos sorprendieron de lo rápido que recogieron el software”, dijo Nick Gondek, Director de Fabricación aditiva e Ingeniero de Aplicaciones de ACT Group. “Fue gratificante proporcionarles una tecnología que pudiera mantenerse al día con su ingenio, y ver cómo su pensamiento creativo, imaginación e intuición lideraban este proceso”.

Una vez satisfecho con el diseño, se imprimió en 3D en la impresora 3D Systems ProJet MJP 5600 3D multimaterial de 3D Systems. Esta impresora permite imprimir y mezclar materiales flexibles y rígidos simultáneamente a nivel voxel para una resistencia y elasticidad personalizadas. La bota resultante logró el efecto previsto en durabilidad, peso y ajuste, permitiendo a Purps caminar y nadar como el resto de sus compañeros.

Escaneo en 3D de alta precisión para diseñar chasis personalizados con Artec Eva

Producto: Artec Eva
Industria: Automotriz y Transporte

De los cientos de chasis de alto rendimiento que Jason Heard y su compañero Jack Fisher han creado a lo largo de los años, ni uno solo ha fallado.

Cuando se corre en exteriores o alrededor de una pista a velocidades vertiginosas, aparte de un accidente grave, la mayor parte de lo que puede suceder no pone en peligro la vida del conductor.

Ya sea un motor reventado, un fallo del sistema eléctrico o una rotura de la transmisión, estos hechos rara vez son fatales. Un fallo del chasis, por otro lado, es casi seguro que pueda ser letal.

Eso es lo que hace que los actuales diseños de chasis de alto rendimiento sean tan exigentes. Si el diseño es demasiado ligero, la resistencia y la seguridad están en juego. Pero si se utilizan más materiales, o más duros, en exceso, el rendimiento se resentirá.

Los especialistas en diseño de chasis de Tekk Consulting Inc, al sur de California, intentan lograr la máxima relación fuerza-peso en cada chasis personalizado que construyen.

Su impecable reputación en el sector les permite reservar clientes con meses de anticipación y un flujo constante de proyectos de clientes privados, algunos muy importantes, incluyendo grandes fabricantes de equipos originales.

Pero no siempre fue así. En 2018, con más de una década de diseño de chasis en su haber, Tekk Consulting Inc. había llegado a un punto en el que, aunque los aspectos técnicos de su trabajo eran perfectos, estaban constantemente en una carrera contrarreloj para completar sus proyectos manteniendo los altos estándares por los que son conocidos.

En ese momento no era posible aumentar el número de clientes, y eso significaba no poder asumir el volumen de proyectos necesarios para ponerse a la cabeza en la loca industria del diseño de chasis.

Así que Jason y Jack analizaron por completo su flujo de trabajo. Empezaron buscando formas de hacerlo más rápido y efectivo, sin sacrificar la calidad en lo más mínimo. Una de las primeras cosas en las que se centraron fue en cómo estaban midiendo las carrocerías, partes y componentes de los automóviles.

El método tradicional de utilizar calibres, cintas métricas y reglas era la forma en que garantizaban que las dimensiones fueran exactas. Pero se trataba de un proceso terriblemente lento, que requería horas e incluso días para cada proyecto.

Empezaron a leer acerca de personalizadores de automóviles y tiendas que utilizan la digitalización 3D para reemplazar los métodos de medición manual. Les ahorraba horas en cada proyecto, leían. Pronto encontraron su sitio en la web de Artec 3D.

El Artec Eva llamó su atención. Un ligero escáner 3D de mano, Eva captura millones de puntos cada segundo, en minutos creando modelos 3D de alta precisión de piezas de automóviles y otros muchos tipos de objetos. Así que llamaron a su distribuidor local de Artec para concertar una demostración in situ.

Como dice Heard, “Así fue. En los primeros 15 minutos de la demostración, supimos que habíamos encontrado nuestra respuesta. Así que lo compramos en ese momento. No necesitaba ningún entrenamiento, es así de fácil de usar. Ni siquiera leímos el manual. Sólo lo compramos y luego pasamos el resto de la tarde escaneando por la tienda. Al final del día, teníamos nuestro flujo de trabajo en marcha”.

Desde ese momento, Tekk Consulting Inc ha usado su Artec Eva todos los días, en cientos de proyectos incluyendo @ThePerformanceTruck de Brad Deberti, trabajos para los 10 principales fabricantes de automóviles, así como todo tipo de clásicos, muscle cars, múltiples proyectos SEMA, y mucho más.

Heard explicó: “Si le preguntas a alguien que trabaja en este negocio, te dirán esto: tu reputación es tu vida. Independientemente de la razón, no hay que tomar atajos, porque la seguridad lo es todo, y nunca jamás muerdas más de lo que puedas desear. Eso significa que no hay que tomar atajos, porque la seguridad lo es todo, y nunca jamás muerdas más de lo que puedas masticar.”

Continua, “Nuestro Artec Eva nos da el poder de hacer más y mejor que nunca antes. Sin renunciar a la precisión ni a la seguridad. De hecho, ahora podemos capturar digitalmente cualquier estructura de carrocería o geometría parcial que se nos presente, sin importar lo compleja que sea. Rápido y preciso”.

Escuché que describió su flujo de trabajo de escaneo con Eva:

“Para las partes y componentes, construí una pequeña mesa giratoria en la que escaneo las partes. Si son brillantes, uso un poco de talco para bebés o un difusor en aerosol. Eso agrega algo así como 1/5000 de pulgada en el revestimiento de la superficie, por lo que no afecta la calidad del escaneo en absoluto.”

Continuó: “Entonces escaneo la pieza, dos pasadas por un lado, dos pasadas por el otro, sólo para asegurarme de que lo tengo todo. Luego para las partes de la maquinaria del componente, para obtener el espacio exacto entre los agujeros de los pernos, y los propios agujeros, por ejemplo, sólo los dibujo en Geomagic Design X después de medirlos con un micrómetro. Así es súper fácil y rápido”.

“Cuando estamos escaneando carrocerías y cabinas”, dice Heard, “normalmente escaneamos primero la geometría a grandes rasgos. Después más poco a poco ya vamos escaneamos partes de aquí o de allá. Luego los alineamos con el escaneo de la primera pasada. Después de esto procesamos los escaneos en Artec Studio.”

Nos explicó su proceso en el software Artec Studio: “Uso la herramienta Eraser, que me permite borrar fácilmente todo lo que no quiero. La base de la mesa giratoria, cualquier accesorio, etc. Dependiendo de cuánto tiempo tenga, a veces hago una auto-alineación, o lo hago manualmente, y luego después de que todo esté alineado, hago un Registro Global, etc.”

“Pero en cabinas y estructuras grandes, no hago Registro Global, sólo me limito a Sharp Fusion, porque funciona perfecto para mantener todo junto y compacto.

Después de eso, se exportan los escaneos a Design X/SOLIDWORKS 2020, donde comienzan a diseñar el chasis.

Eva hizo posible que Tekk Consulting Inc. maximizara el espacio dentro del camión (@ThePerformanceTruck), “donde los tubos del chasis están colocados perfectamente contra la cubierta del camión”, lo que también significa tener un espacio extra dentro de la cabina, para que la cabeza esté lo suficientemente lejos del chasis en sí. Como factor de seguridad, en palabras de Heard, “Es una pasada”.

En el caso de que el coche o el camión se volcara, siempre debe haber suficiente distancia entre el chasis y la cabeza. Con Eva, han sido capaces de maximizar esto. “Y eso para nosotros es un plus increíble. Es el resultado directo de tener un escaneo perfecto de la carrocería del auto o camión, que nos permite diseñar un chasis que se ajusta como un guante.”

Todo personalizador de automóviles que haya necesitado alguna vez archivos CAD de un OEM sabe de la frustración, aunque sea de vez en cuando, de esperar y esperar a que lleguen. Cuando los plazos de los proyectos se acercan y los clientes se desesperan, es cuando la paciencia se agota.

Como dice Heard, “Si tuviéramos que esperar a los archivos CAD antes de ponernos a trabajar, no habría manera de que pudiéramos cumplir con los plazos tan ajustados que tenemos, de ninguna manera. Ahora no tenemos que esperar. Lo escaneamos nosotros mismos, ya sea un Porsche o un Toyota o un lote de piezas, lo que sea.”

“Y cuando comparamos nuestros escaneos con Eva con los archivos CAD que finalmente aparecen… ¡Vaya! No creerías lo parecido que son. Al principio nos sorprendimos, pero después de cientos de proyectos, nos hemos acostumbrado. Ahora ni siquiera esperamos a los archivos CAD. Sólo escaneamos y nos ponemos a trabajar. Sólo eso nos ha ahorrado días de espera”.

En lo que respecta a trabajar con coches clásicos, rara vez, si es que alguna vez, existen tales archivos CAD. Es entonces cuando el escaneo 3D se convierte en un factor decisivo del proyecto. Heard explicó: “Con Eva, puedo escanear partes o chasis completos de coches clásicos”.

Continuó, hablando de las posibilidades, “Puedo transformarlo como quiera en Geomagic, imprimirlo en 3D o fresarlo con CNC, o venderlo online a empresas de todo el mundo que hacen este tipo de trabajos. Tiendas con pocos trabajadores que son fabricantes o constructores y que producen entre 10 y 20 coches al año, así funciona el 90% del sector.”

En cuanto a las tolerancias de fabricación como parte del proceso, éstas también son apreciables cuando se escanean cabinas y carrocerías en 3D directamente desde la línea de montaje. Según Heard, ” Se sabe que los archivos CAD de los fabricantes de equipos originales no tienen en cuenta las tolerancias de fabricación “.

Explica: “Si trabajas con un coche americano, podrías tener una desviación de 1/4″, y eso sería aceptable. En un coche extranjero realmente caro, por ejemplo, será quizás de 1/8″. Nuestros escaneos con Eva son mucho más precisos que eso. Así que cuando vemos las diferencias entre los escaneos 3D y los archivos CAD, tenemos en cuenta esas tolerancias”.

Se puede escanear mucho más en un día de lo que se puede medir a mano, Heard dijo: “Por ejemplo, ayer por la mañana escaneé la suspensión delantera de un nuevo Raptor, 360 grados, todo. Luego escaneé cinco asientos de carrera diferentes, añadidos en la geometría de la montura, y ahora los escaneos se pueden llevar a cualquier archivo CAD cuando estemos diseñando el chasis, de modo que estos asientos estarán perfectamente montados”.

Tekk Consulting Inc. ha adoptado el escaneo 3D con Eva con tanto entusiasmo que han empezado a vender sus escaneos online a través de su mercado digital en DIYoffroad.com. A lo largo de los años los han contactado cientos de personalizadores de automóviles y diseñadores de chasis en muchos países del mundo. Y el mercado sólo hace que crecer.

Heard ha estado recomendando Artec Eva a todos en el sector. En sus palabras, “Estoy totalmente de acuerdo en compartir lo que hacemos aquí. Incluyendo detalles sobre la increíble tecnología que hemos estado usando. Gracias a nuestro Eva, estamos donde estamos hoy, con un montón de trabajo pendiente y la capacidad de elegir nuestros proyectos.”

Jason Heard imagina un futuro en el que, “Cada taller y diseñador de automóviles tendrá su propio escáner e impresora 3D. El mercado ya se está moviendo en esta dirección. Los especialistas de todo el mundo crearan contenidos digitales, para usarlos en sus tiendas, o para venderlos online a otros clientes.”

Nos cuenta además: “Un ejemplo: un italiano coge su Eva y escanea un Ferrari nuevo, o uno clásico, con las piezas que quiera, guardabarros, parachoques, etc., y horas más tarde lo junta todo en un pack, o lo personaliza y lo convierte en un kit de carrocería ancha”.

Otro aspecto del trabajo de diseño de alto rendimiento que realiza Tekk Consulting Inc. es el Análisis de Elementos Finitos (FEA) en los componentes escaneados, generalmente a través de la aproximación de la capa fina. Esto conlleva la captura de las dimensiones precisas de las piezas y luego el análisis de su resistencia mecánica y rigidez, o cuánto pueden doblarse y cómo se ve esa desviación en el CAD. Este proceso les permite rediseñar un componente para resolver un punto de fallo, asegurando al mismo tiempo que el componente funciona igual o mejor que antes.

En el pasado eso requería medir a mano estos componentes, lo que a menudo llevaba horas, incluyendo la doble comprobación y volver a medir.

Pero ahora con su Eva en mano, están capturando con precisión esas piezas en minutos. Desde los ejes de control a las juntas giratorias, las barras antivuelco a las suspensiones enteras. No es necesario volver a medir o calcular.

Heard explicó por qué eso es tan crucial, “No importa cuán sorprendente sea tu FEA, si los datos que entran son defectuosos, aunque sea por una fracción de milímetro puede ser un desastre. No hay forma de mejorar esos sistemas si ya vienen con errores de medición”.

“Nuestro Eva ha sido un gran cambio para nosotros. Ahora voy a coger un montón de piezas y las voy a escanear antes de la comida. Al final del día, habremos hecho todos los análisis y todo estará listo para crear el diseño final”.

Para resumir el efecto que Eva ha tenido en su trabajo, Heard añade, “Cuando construyes coches de carreras y había una fase que solía llevarte de 14 a 16 horas, y ahora sólo te lleva de 2 a 3 horas, es una enorme diferencia, sin hablar de la precisión y la seguridad que nos ofrece Artec Eva.”

La certificación NX mejora el dominio del diseño en ASML

Producto: NX CAD
Industria: Electrónica y Semiconductores

El fabricante líder de máquinas de litografía utiliza la certificación para trabajar de manera más eficaz y mejorar la calidad con NX CAD

Desarrollo de conocimientos y habilidades

Los empleados son el verdadero capital de cada empresa. Aprovechar al máximo este capital requiere un desarrollo continuo en todos los aspectos de competencia. La empresa de alta tecnología ASML es más consciente de esto que la mayoría de las otras firmas. Trabajar en el desarrollo del personal para llevar el know-how al más alto nivel posible y mantenerlo allí es una práctica común en ASML. ASML es uno de los principales fabricantes mundiales de equipos de fabricación de chips. La compañía inventa, desarrolla, fabrica y presta servicios de soluciones de litografía, metrología y software de alta tecnología para la industria de semiconductores para permitir semiconductores cada vez más pequeños, más baratos, más potentes y de bajo consumo. Esto se traduce en una electrónica cada vez más potente y capaz que permite el progreso dentro de una multitud de campos, incluyendo la atención médica, la tecnología, las comunicaciones, la energía, la movilidad y el entretenimiento. ASML es una empresa multinacional con más de 70 ubicaciones en 16 países y emplea a más de 14.000 personas. La compañía utiliza el software NX™ del especialista en gestión del ciclo de vida del producto (PLM) Siemens Digital Industries Software para el diseño asistido por ordenador (CAD).

Evaluación

El desarrollo de conocimientos abarca más que la experiencia tradicional, también incorpora conocimientos sobre el software utilizado en el desarrollo de productos. Pero, ¿cómo determinan las empresas si el conocimiento adecuado está disponible y si se está aplicando? “El conocimiento y la habilidad son influyentes de dos maneras importantes”, dice Denis Loncke, líder del grupo, desarrollo mecánico de las etapas de oblea, ASML. “En primer lugar, ayudan a los usuarios a realizar sus tareas más rápido y, en segundo lugar, mejoran la calidad y estabilidad de los datos CAD de NX, incluidos modelos, ensamblajes y dibujos.” Las máquinas ASML son utilizadas en la mayor medida posible y mantenidas actualizadas por los expertos en tecnología ASML durante su vida útil. “Eso significa que los datos CAD de NX tienen que ser rápidamente comprensibles para todos los ingenieros. Esto se logra a través de un proceso estructurado y el uso correcto del software de diseño NX”, señala Loncke.

Para determinar si los conocimientos y las habilidades están en un nivel suficientemente alto y se aplican correctamente, ASML necesitaba un método de medición. “A nuestro gerente de capacitación de Siemens Digital Industries Software se le ocurrió la idea de introducir la certificación”, dice Loncke. “Pensamos que un examen sería demasiado percibido como una revisión del rendimiento.” En su lugar, la alta dirección de ASML quería ayudar a los empleados a desarrollarse y progresar dentro de la organización. Los estudios de caso que permiten a los empleados obtener la certificación son desarrollados conjuntamente por el personal de capacitación de Siemens Digital Industries Software y los ingenieros clave de ASML. Estos incorporan características de software específicas que ASML utiliza a diario. Las matrices de evaluación de habilidades también están escritas enteramente en colaboración para eliminar diferentes interpretaciones de la evaluación.

Admisión de certificación para formación

“Para un proyecto piloto inicial, nueve ingenieros fueron invitados a participar en un proceso de certificación”, dice Loncke. “Los resultados variaron mucho y, en algunos casos, fueron realmente subestándales. Sin embargo, siempre fue evidente para los participantes que el resultado en sí mismo no era pertinente. Sirve como una ingesta, de modo que se puede proporcionar una formación adecuada para el desarrollo centrado de los conocimientos y habilidades.” Los ejercicios de certificación y las matrices de evaluación se dividen en una serie de módulos: Teamcenter® integración de software para NX, modelado NX, ensamblajes NX y redacción NX. Cada usuario debe anotar un número mínimo de puntos en cada módulo. Si no se logra la puntuación mínima, se requiere entrenamiento.

Dado que los roles dentro de los proyectos pueden variar fuertemente, aproximadamente 750 empleados de ASML serán elegibles para la certificación. Los usuarios NX restantes trabajan en el nivel de concepto y no crean datos NX CAD utilizados en el desarrollo de productos.

Siemens Digital Industries Software atención total

El procesamiento de estos números requiere un esfuerzo considerable. “Dentro de ASML, nos encargamos de coordinar la certificación del personal interno”, dice Loncke. “Propusimos una fecha a todos en la que pudieran tomar la certificación de tres horas y media, dentro de un plazo de cuatro semanas. Se requería cierta flexibilidad, pero todos los involucrados hicieron todo lo posible para que esto funcionara”. Como resultado, toda la certificación podría completarse en el corto período comprendido entre octubre de 2013 y abril de 2014. La certificación de las llamadas empresas “farm-out” comenzó en abril de 2014. Estas empresas agrícolas se encargan de ciertas tareas de desarrollo para ASML. Siemens Digital Industries Software es responsable de toda planificación e implementación, incluidos los acuerdos financieros. “Siemens Digital Industries Software nos ha quitado mucho trabajo de las manos”, dice Loncke.

Los requisitos de formación se cumplen con la oferta de formación estándar de Siemens Digital Industries Software. No se incluyen componentes específicos de ASML. Muchas empresas agrícolas han estado pidiendo la certificación de los empleados por su propia voluntad en un enfoque proactivo que enfatiza la calidad de su cooperación con ASML.

Procesos de aseguramiento e inserción

La certificación única no es suficiente para proteger e integrar prácticas y conocimientos en la organización. “No revisaremos la producción diaria de los ingenieros para ver si funcionan de acuerdo con los procesos definidos”, dice Loncke. “Estas deben ser de segunda naturaleza. Con las herramientas de validación de NX Checkmate, tenemos un modelo de control disponible, pero esto está orientado al cumplimiento de estándares de modelos y dibujos. Garantizar que los procesos están completamente integrados se llevará a cabo repitiendo la certificación cada dos años.”

Las reacciones de los participantes y la gestión han sido extremadamente positivas. Incluso los usuarios muy experimentados que se entrenaron para pasar la prueba de certificación comentaron que habían aprendido mucho. “Ciertas personas obtuvieron una puntuación del 100% en todas las áreas”, dice Loncke. “Han sido alabados por esto. Sus conocimientos y habilidades de NX encajan perfectamente con el trabajo que tienen que hacer”.

Actualización más rápida a nuevas versiones

Las respuestas de los participantes en la certificación también han incluido propuestas de mejora de la implementación de nuevas versiones de NX dentro de ASML. Además, también se ha recopilado la entrada sobre el funcionamiento de NX. Esta aportación ha sido evaluada por los representantes de Siemens Digital Industries Software y abordada en el desarrollo de NX.

Beneficios de productividad

El beneficio clave de la certificación es el aumento de la productividad. “Ya conocíamos los indicadores antes y después de la certificación del piloto”, dice Loncke. “Después de la capacitación y la recertificación, los ingenieros eran un 50 por ciento más eficientes con NX y Teamcenter.” Esa métrica se derivó específicamente de ejercicios no realizados a tiempo y del uso de soluciones prolongadas. “Después del entrenamiento, los ejercicios se completaron dentro del tiempo asignado y los ingenieros fueron directos a la mejor solución usando las características correctas”, continúa Loncke. “Hemos calculado el retorno de la inversión y hemos llegado a un caso de negocio que apoya inequívocamente el valor de la formación”.

GKN Aerospace utiliza Tecnomatix Plant Simulation para optimizar los procesos deproducción.

Producto: Tecnomatix
Industria: Aeroespacial y Defensa

El proveedor global de motores aeroespaciales despliega la solución siemens para identificar los cuellos de botella de producción y reducir los costes.

GKN Aerospace Engines, una línea de negocio de GKN Aerospace, necesitaba una mejor herramienta para planificar y optimizar su proceso de producción y la inversión en equipos de producción, una herramienta que ayudaría en la planificación estratégica y manejaría la complejidad de la vida real para predecir con precisión los plazos de entrega y considerar la variación. GKN Aerospace necesitaba una nueva vía para satisfacer las expectativas de entrega de los clientes e identificar cualquier problema existente que pudiera resolverse antes de que se volvieran inmanejables. Además, algunas secuencias de valores comparten recursos de producción entre diferentes productos, lo que provoca flujos de material de cruce. La complejidad de la producción y la toma de decisiones de base diaria, afectan el plazo de entrega y crean una oportunidad para un enfoque basado en la simulación, para apoyar una mejora continua. Esto llevó a GKN Aerospace a creer que la simulación discreta de eventos apoyaría perfectamente las diferentes iniciativas de la compañía.

Reconociendo una clara necesidad de hacer sus procesos de alquiler de curvas más eficientes, al tiempo que considerando los aumentos esperados del volumen de producción futuro, GKN Aerospace decidió llevar a cabo un programa piloto utilizando Plant Simulation en la cartera ® Tecnomatix. Plant Simulation permite a los usuarios definir un modelo virtual de un centro de producción, con todas sus características e interconsciencias, y utilizarlo para simular la producción real. Tecnomatix forma parte de la cartera ™ Xcelerator, una cartera completa e integrada de software y servicios de Siemens Digital Industries Software.

“Empezamos a usar Plant Simulation ya que necesitábamos una mejor herramienta de planificación estratégica para analizar y planificar la capacidad de producción”, dice Alexander Hall, ARQUITECTO MOM-MES, GKN Aerospace Engines Business Line, TI-IS. “Dada la combinación de aumento de los volúmenes de producción proyectados en primer plano y la complejidad de nuestro proceso de producción, nos hemos dado cuenta de que las herramientas de análisis de capacidad estática que estábamos utilizando no eran lo suficientemente precisas.”

Proyecto piloto toma vuelo

El proyecto piloto de simulación de plantas se llevó a cabo en la planta de GKN Aerospace en Kongsberg, Noruega. Esta planta fue seleccionada para el piloto, ya que se esperaba que los volúmenes de producción de su familia de productos TEC/TRF crecieran significativamente, creando la necesidad de realizar un análisis de producción y ajustar el sistema de productos al nuevo volumen esperado. Los ingenieros de la planta de Kongsberg poseían experiencia básica con herramientas discretas de simulación de eventos antes de iniciar el proyecto de simulación de plantas. Uno de sus principales objetivos en este proyecto de producción virtual era analizar flujos de valor (el flujo de valor es la terminología de GKN Aerospace para una familia de productos y su proceso de producción) e identificar áreas problemáticas potenciales (cuellos de botella, que las máquinas no se están utilizando correctamente, etc.) para mejorar.

La simulación de producción con Plant Simulation puede considerar el efecto de la variabilidad, un factor importante que afecta fuertemente al rendimiento de la planta. En Kongsberg han planeado y no planificado la variabilidad. Algunos ejemplos de variabilidad no planificada son fallos en la máquina, falta de material de los proveedores y no conformidad. En un entorno con muchas incertidumbres, la simulación es un sólido gemelo digital de producción que tiene en cuenta estos problemas y, a su vez, mejora la toma de decisiones en las áreas de inversión en máquinas y mejora de procesos. La simulación también es un componente importante de la iniciativa de digitalización de GKN Aerospace.

GKN Aerospace creó un modelo de simulación con Plant Simulation, simuló escenarios de producción histórica de la vida real para validar la precisión del modelo y utilizó el modelo para probar futuros escenarios y opciones de aumento de volumen de producción. Además, la capacidad de Plant Simulation para visualizar el proceso de producción en un entorno 3D dinámico fue poderosa, ya que ayudó a los empleados de GKN Aerospace a comprender mejor el diseño, el proceso de producción y el flujo de material.

El proyecto piloto de Simulación de Plantas tenía tres objetivos principales: evaluar la aplicabilidad de Plant Simulation para GKN Aerospace, pro-duce una plantilla de simulación que facilitará el uso de la herramienta de simulación en otros sitios pro-ducción y analizará el aumento de volumen esperado en una de las familias de productos vegetales (o flujos de valor). Los tres objetivos se cumplieron con éxito con Plant Simulation.

Otro beneficio, algo no planificado, obtenido del piloto de Simulación de Plantas fue que le dio a GKN Aerospace una mejor comprensión de cómo se manejan los datos relacionados con la producción dentro de la empresa, lo que les permitió identificar varias áreas potenciales de mejoras importantes en la integración de sistemas y flujos de datos.

Por último, todos los conocimientos obtenidos con Plant Simulation se obtuvieron a través de la creación de un modelo gemelo digital de producción realista sin interferir con la producción real.

“Tenemos mucha variabilidad planificada y no planificada en nuestra planta”, dice Ragnhild Hansen, ingeniero de tecnología/proyecto del sitio GKN Aerospace Kongsberg. “Por ejemplo, el manejo de la no conformidad es una actividad no planificada que tiene un fuerte impacto en nuestro rendimiento a favor de la ducción. Plant Simulation nos ayuda a analizar el impacto de la variabilidad en el rendimiento de la planta, ya que de lo contrario es casi imposible”.

Martin Asp, ARQUITECTO MOM-MES, GKN Aerospace Engines Business Line, TI-IS dice que el sistema de producción de GKN Aerospace es muy complejo e incluye variabilidad tanto en volumen como en mezcla de productos. “Es un sistema dentro de un sistema, con muchas interdependencias, lo que hace que sea difícil de analizar sin una herramienta adecuada”, dice. “Como tal, hemos encontrado que Plant Simulation es una herramienta que puede manejar esta complejidad y resaltar ideas beneficiosas.” GKN Aerospace también utilizó la capacidad única que Posee Plant Simulation para representar trayectorias de flujo de material y volumen con el Diagrama de Sankey para ayudar a demostrar a su equipo de gestión la complejidad y muchas interdependencias de la producción y el flujo de material de GKN Aerospace. En un diagrama de Sankey, el ancho de una línea representa el volumen (material o técnicos) que fluye o se mueve en esta ruta (un concepto similar es común en los mapas de tren o metro). Un ejemplo de la importancia del análisis de trayectorias de flujo de material es la célula de trabajo de tratamiento térmico único, que admite varias secuencias de valor.

Plant Simulation mostró al equipo de producción de GKN Aerospace que la avería y el mantenimiento de los equipos de instalación estaban afectando la producción de su producto de bastidor trasero de turbina líder en sólo un cuatro por ciento, lo que contradijo sus proyecciones originales. Por otro lado, Plant Simulation reveló que la producción manual afecta al 72 por ciento del plazo de entrega, lo que muestra claramente dónde la optimización puede ser más impactante para GKN Aerospace. “Nos dimos cuenta de que necesitábamos cambiar el análisis de producción estático que estábamos haciendo a uno dinámico, así que empezamos a usar Plant Simulation”, dice Mikael Carlsson, GERENTE DE MOM-MES, GKN Aerospace Engines Business Line, TI-IS. “Decidimos incluir procesos no conformes en nuestro modelo de simulación. Predecir los plazos de entrega para los pedidos de reelaboración es un desafío para nuestro negocio. Utilizando diferentes escenarios en Plant Simulation podemos ver el impacto en el tiempo de entrega de diferentes tipos de reelaboración. Mediante el uso de la simulación de planta pudimos identificar un cuello de botella causado por la reelaboración en combinación con el flujo de producción principal. Resolvimos esto añadiendo una nueva estación de trabajo”. Con Plant Simulation, GKN Aerospace puede simular toda una línea de producción y llegar a conclusiones concretas sobre posibles mejoras de rendimiento. Tal simulación dinámica considera dependencias de producción y flujo de material entre máquinas y células de producción.

“Encontramos que la capacidad y los resultados de utilización obtenidos con Plant Simulation eran un 30 por ciento más precisos que nuestros métodos anteriores”, dice Hansen.

Rendimientos tempranos positivos

El proyecto piloto de Simulación de Plantas proporcionó a GKN Aerospace una herramienta de software que puede manejar su objetivo estratégico para reducir el tiempo de entrega pro-ducción con la expectativa de que en última instancia resultará en una ventaja competitiva ya que Plant Simulation ayuda con las pruebas y la validación de escenarios de producción, ahorrando tiempo y dinero.

GKN Aerospace también utilizó Plant Simulation para calcular la capacidad de producción y visualizar el flujo de material. La simulación también ayudó a identificar fácilmente los cuellos de botella, ya que GKN Aerospace puede ejecutar Plant Simulation durante cualquier período de producción (por ejemplo, una semana). Plant Simulation también ayudó a GKN Aerospace a planificar los cambios de producción y responder preguntas operativas. “Después del completo piloto de simulación de plantas que hemos llevado a cabo en nuestra planta de Kongsberg en Noruega, estábamos convencidos de que la simulación de plantas se puede utilizar para crear un modelo de simulación de nuestros motores aeroespaciales procesos pro-ducción”, dice Karl-David Pettersson, SVP Engineering &Technology, GKN Aerospace Business Line. “Nos ayuda a optimizar los procesos de producción, utilizar mejor nuestros activos de producción, validar el flujo de material, reducir wip y determinar cuándo tenemos que comprar nuevos equipos de producción para aumentar la capacidad de producción.”

El proyecto se llevó a cabo con el apoyo de consultores de Siemens, lo que ayudó a GKN Aerospace a intensificar la simulación de plantas. En algún momento, surgió una necesidad de simulación de su sitio de producción estadounidense, ya que GKN Aerospace estaba planeando cambiar el flujo de productos y quería entender el impacto en la entrega a los clientes. Los ingenieros de GKN Aerospace construyeron un modelo de simulación para apoyar esto, por su cuenta, con la ayuda de los consultores de Siemens, lo que fue una buena señal para la rampa de GKN Aerospace con habilidades de simulación.

Jonas Steen, Director de Sistemas de Información de Inserción Tecnológica de GKN Aerospace Engines Business Line, concludes, “GKN Aerospace Engines Business Line produce productos complejos con requisitos de calidad excepcionalmente altos en un volumen bajo, utilizando equipos muy caros, que a veces se utilizan para varios productos. La combinación de todo esto crea un escenario de producción muy complejo, de modo que sólo una herramienta de simulación avanzada como Plant Simulation puede manejar esta complejidad.”

Para tener una compra más exitosa de la innovadora metodología que ofrece Plant Simulation, el equipo del proyecto se aseguró de involucrar a las personas de producción de la planta en la actividad. Tal ejemplo es la participación de Daniel Bryn, un gerente de flujo de valor de eje en la planta, quien cree que la simulación de plantas es un medio esencial para reducir el plazo de producción, que es una iniciativa fuerte. Un ejemplo de una importante necesidad de simulación que vino de su flujo de valor es el análisis del área de la tienda de pintura. Como el proceso de pintura incluye una gran cantidad de procesos diversificados a favor de la ducción, no es completamente sencillo entender el flujo y la dinámica dentro de esta área, y había una sensación de que sólo las personas que trabajaron allí realmente pueden entenderlo y optimizarlo. Pidió analizar cómo aumentar la tasa de ejes procesados en esta área, sin aumentar el poder del hombre, y de hecho, se hizo tal simulación, revelando ideas prometedoras.

En otro proyecto de simulación para este flujo de valor, evaluaron la introducción de toda una célula automatizada para ejes (manipulación robótica de materiales, fresadora de torneado acoplado automático, etc.). Plant Simulation ayudó a analizar cómo las nuevas máquinas afectarían la secuencia de producción, ayudó a compararla con el rendimiento de máquinas similares que ya tenían y mostró cómo esto afectaría a las máquinas existentes en la línea. Esta actividad también demostró que GKN Aerospace puede reutilizar un modelo de simulación de un flujo de valor a otro.

Plant Simulation también proporciona valor con escenarios relacionados con el cliente, lo que permite a GKN Aerospace mostrar su innovador proceso de producción.  “Plant Simulation se puede utilizar para mostrar al cliente una línea de producción activa o un concepto planificado de una línea de producción de una manera muy dinámica y visualizada que destaca la innovación de GKN Aerospace”, dice Bryn.

Como resultado de este proyecto piloto, GKN Aerospace puede utilizar la simulación de plantas en varias áreas, como el soporte de la fabricación lean. Plant Simulation ayuda a GKN Aerospace a comprender mejor sus flujos de valor y las grandes cantidades de datos que la compañía no está utilizando completamente. El proyecto piloto también ofreció a GKN Aerospace una transparencia significativa en sus instalaciones de producción y les permitió mejorar sus procesos. Plant Simulation se utiliza tanto para procesos completamente nuevos como para flujos de valor (áreas de campo verde), sino también para admitir (continuar) la mejora de los procesos de producción existentes. Además, se identificaron algunas nuevas iniciativas de simulación potenciales con Simulación de Plantas, como el análisis del espacio de producción de la planta, la planificación de procesos operativos, el apoyo a los procesos de licitación y otros.

GKN Aerospace también tiene algunas ideas sobre cómo pueden utilizar Plant Simulation para hacer frente a los nuevos desafíos que la pan-demic COVID-19 presentó. Por ejemplo, el gemelo digital de producción creado con la simulación se puede utilizar para una gran cantidad de revisiones virtuales y reducir la interacción cara a cara de los empleados. Además, la visualización y simulación de una línea de producción ayuda a comprender el flujo de producción, casi como si hubiera visitado la línea.

“Hemos aprendido que Plant Simulation es una gran herramienta de simulación que apoya nuestro esperado cambio de volumen de producción”, dice Pettersson. “Sin duda demostró su valor.”