Siemens apoya al fabricante de automóviles Chery Automóvil en la internacionalización

Producto: Teamcenter
Industria: Automotriz y Transporte

Teamcenter y Tecnomatix permiten a Chery aumentar la eficiencia y mejorar la calidad en investigación y desarrollo.

Fundada el 8 de enero de 1997, Chery Automobile Co., Ltd. (Chery) es uno de los principales fabricantes de marcas de automóviles autónomos en China, creciendo a través de innovaciones independientes después de la reforma y apertura del mercado en China. En los últimos 20 años, Chery ha construido una serie de marcas de renombre como Arrizo, Tiggo, QQ y Fulwin, y ha exportado productos a más de 80 países y regiones, convirtiéndose así en un faro de innovación independiente. Además, Chery también posee marcas internacionales como Qoros, Jaguar y Land Rover a través de dos empresas conjuntas afiliadas. Hasta ahora, Chery ha logrado ventas acumuladas de más de seis millones de unidades, lo que convierte a la compañía en el primer fabricante de vehículos de pasajeros en China en superar esa cifra, que incluye exportaciones acumuladas de más de 1,25 millones de unidades. Chery ha liderado las exportaciones de vehículos de pasajeros chinos durante 14 años consecutivos. Desde su fundación, Chery ha dado gran importancia a la exploración de los mercados internacionales y nacionales y ha implementado activamente la estrategia de “salir”, convirtiéndose así en el primer fabricante de automóviles de China en exportar vehículos, derribos completos (CKDs), motores, tecnologías de fabricación de automóviles y equipos a países extranjeros. Chery ha construido 14 bases de fabricación en Wuhu, Dalian, Ordos y Changshu en China, así como en países extranjeros como Brasil, Irán, Venezuela y Rusia. En la evaluación de “Top 20 in Chinese Enterprises’ Overseas Performance Survey” organizada por el China International Publishing Group bajo la dirección de la Oficina de Información del Consejo de Estado de la República Popular China, Chery fue honrada como la “Empresa China con el mejor desempeño en el extranjero” tanto en 2015 como en 2016, y fue clasificada como el jugador número uno en la industria de fabricación de equipos durante dos años consecutivos. 

Impulsado por la innovación

La “innovación independiente” es el núcleo de la estrategia de desarrollo de Chery. Desde la fundación de Chery, la compañía se ha adherido a la innovación independiente y se ha esforzado por convertirse en una empresa orientada a la tecnología, invirtiendo del cinco al diez por ciento de su facturación anual en el desarrollo de nuevos productos. Basado en el sistema de desarrollo en forma de V, Chery ha formado un diseño colaborativo de investigación y desarrollo (I+D) de imagen más amplia que integra los talentos y procesos de desarrollo de Qoros, Jaguar y Land Rover, y un sistema completo de I+D que integra el desarrollo, la fabricación de pruebas y las pruebas de vehículos, sistemas de propulsión y piezas clave, centrado en el Instituto de Ingeniería e Investigación Automotriz en Wuhu y alimentado por Chery Technical Center Shanghai.

A través de la innovación independiente, Chery ha logrado avances en una variedad de tecnologías centrales, como la sincronización de válvula variable dual (DVVT), la inyección directa de gasolina turboalimentada (TGDI), la transmisión continuamente variable (CVT), la nueva energía y la tecnología inteligente que impulsan la actualización técnica de todas las series. A finales de 2016, Chery había solicitado 14.316 patentes y ganado 9.155. Como el mayor exportador de vehículos de pasajeros de China, Chery compite activamente en el mercado internacional y trata de mantenerse al día con los estándares internacionales de diseño, desarrollo y fabricación de productos para lograr la paridad con las marcas de clase mundial. La compañía ha observado a lo largo de los años que en el curso del desarrollo de tecnologías avanzadas, los fabricantes de automóviles chinos necesitan socios confiables a largo plazo como Siemens Digital Industries Software, un especialista en soluciones de software de gestión del ciclo de vida del producto (PLM).

Fuerte alianza

La asociación entre Chery Automobile y Siemens Digital Industries Software comenzó en 2003. Con el uso de NX™ soft-ware, Chery fue capaz de realizar un diseño de producto digital avanzado. Además, el equipo de I+D utilizó soluciones NX para realizar simulación virtual y verificación de prototipos digitales. Este enfoque mejoró la eficiencia y la calidad del diseño al tiempo que redujo los costos de inspección. A lo largo de los años de cooperación entre Chery y Siemens Digital Industries Software, Chery incluso ha establecido su propia compañía de tecnología de la información para promover la digitalización del ciclo de vida del producto y la informatización en toda la industria. Aquí, las funciones de PLM y otras soluciones se planifican, implementan y promueven. El equipo de implementación de PLM incluye ingenieros, científicos informáticos y expertos en software de Siemens Digital Industries.

Teamcenter promueve la colaboración en I+D

Para apoyar aún más el enfoque integrado de gestión de I+D de Chery, la compañía seleccionó e implementó el software Teamcenter® para la gestión del ciclo de vida digital tras la implementación exitosa de NX. Como resultado, Chery estandarizó su proceso de I+D y ahora gestiona de forma centralizada todos los proyectos de desarrollo, personal y datos. El director del proyecto PLM en Chery dice: “Teamcenter nos ha ayudado a reutilizar el conocimiento del diseño y a mejorar la colaboración del equipo de diseño. La gestión de la configuración de productos y los cambios de ingeniería se han vuelto más eficientes y precisos gracias a la estricta gestión de proyectos y al flujo de datos fiable”. “Con Teamcenter, pudimos identificar muchos puntos que tenían que mejorarse”, dice un ingeniero del equipo de proyecto plm de Chery. “El sistema PLM admite la colaboración en el diseño y permite el intercambio de información sobre el diseño, la coherencia de los datos y la reutilización de los conocimientos y datos del diseño. En términos de cambios de diseño, descubrimos los primeros problemas de desarrollo y pudimos reducir los cambios de ingeniería y los tiempos de implementación. Además, el sistema PLM ha permitido una mayor colaboración entre los centros de investigación y desarrollo. Esto elimina los problemas típicos entre naciones y regiones, como la ineficiencia, la inexactitud y la mala comunicación, e impulsa el desarrollo del negocio”.

Teamcenter apoya a Chery en la realización de la gestión estandarizada de su proceso de desarrollo de productos. Desde la implementación, la compañía administra las reglas de codificación de productos, las plantillas de dibujo, los cambios de diseño y los modos de intercambio de datos en una plataforma central de PLM. Un proceso tan altamente estandarizado promueve la calidad del desarrollo de productos, impulsa el diseño colaborativo y promueve la comunicación y la colaboración en proyectos. Gracias a la excelente cooperación entre el equipo de proyecto de PLM de Chery y el equipo de Siemens Digital Industries Software, Teamcenter se conectó rápidamente al sistema de planificación de recursos empresariales (ERP) existente, lo que permitió el intercambio de información de desarrollo de productos y gestión de recursos de fabricación. Esto llevó la gestión integral de la información de Chery a un nivel superior.

Tecnomatix apoya la mejora de la calidad de fabricación

Hoy en día, el mercado de automóviles está inundado de marcas y modelos de automóviles y la competencia es cada vez más feroz. Los productos de mala calidad no son reconocidos ni aceptados por los consumidores. Chery utiliza muchas oportunidades para la mejora de la calidad y la estabilización. Un ingeniero de la sección de control dimensional del Chery Automobile Manufacturing Engineering Institute señala: “En los últimos años, hemos iniciado una serie de procedimientos de control de calidad, como la mejora de los procesos y estándares, el control consistente de los hitos del proyecto y la adición de equipos y herramientas de prueba”. Las operaciones esenciales de calidad incluyen el dimensionamiento de las piezas del producto desde el análisis estructural hasta la selección de procesos, la verificación del diseño de productos y procesos, el pilotaje, la experimentación de vehículos, la preparación de la producción, la revisión y el control de procesos; el uso de herramientas de prueba de postproducción; y análisis de datos y retroalimentación. Con la cartera de soluciones de fabricación digital de Tecnomatix™, el equipo de ingeniería dimensional puede intervenir en la etapa de desarrollo, basado en el prototipo digital, para analizar la estructura, el posicionamiento, los procesos de ensamblaje y otros factores. Sobre la base de los resultados, el equipo puede hacer sugerencias sobre cómo se pueden optimizar las estructuras y los procesos e identificar posibilidades para mejorar la alineación del cuerpo y la calidad del producto.

La introducción de Tecnomatix ha ampliado significativamente las capacidades de análisis dimensional para el equipo de ingeniería de Chery. El método de análisis dimensional original era una fórmula de cálculo de cadena basada en datos 2D y era relativamente inexacto. Tecnomatix ofrece potentes herramientas de análisis dimensional para realizar simulaciones virtuales de procesos de fabricación y montaje, prediciendo desviaciones e identificando causas. “La sincronización de la solución Tecnomatix con la ingeniería dimensional mejora la capacidad de Chery para predecir problemas antes de la producción”, dice un ingeniero de control dimensional de Chery. “Por ejemplo, en sus análisis, han identificado problemas de posicionamiento y montaje de los faros, ahorrando así una gran cantidad de costes de modificación de herramientas y evitando retrasos en la producción. La ingeniería dimensional proporciona a los ingenieros diseño de productos, procesos, fabricación, herramientas y control de calidad utilizando una plataforma de colaboración de gestión de calidad que puede ayudar a resolver problemas, minimizar el tiempo y reducir los costos en las primeras etapas de desarrollo. La ingeniería dimensional de Chery ya está en proceso para modelos de gama alta, con planes para cubrir todos los modelos en el futuro”.

Uniendo sus manos con socios internacionales

Construir una marca internacional es el objetivo estratégico de Chery. Chery ha estado avanzando en su diseño de globalización y acelerando la transformación de la “salida” de productos, “entrando” de tecnologías y plantas, a “subiendo” de las marcas. Mientras tanto, Chery sigue profundizando la cooperación en el extranjero mediante la implementación de la estrategia de producto, la estrategia de localización y la estrategia de talento, con el fin de convertir a Chery en una marca de renombre mundial con influencia global.

Chery ha establecido casi 1.500 puntos de venta de distribución y servicio, y ha formado áreas de negocio con Irán, Brasil, Oriente Medio y América Latina en el centro, con presencia en más de 80 países y regiones de todo el mundo. Chery tiene una estrategia de internacionalización de tres pasos: antes y hasta 2013, estaba en la etapa de exploración y desarrollo de mercado; de 2014 a 2020 marca la etapa de expansión del mercado, con el objetivo de construir una marca internacional con productos y servicios de calidad a través de plantas en el extranjero y marketing en el extranjero. Después de 2020, la compañía entrará en la etapa de operación global, para construir una marca automotriz con influencia internacional utilizando productos de clase mundial y servicios más profesionales.

En el curso de la internacionalización, Chery también necesita socios con experiencia en la industria automotriz internacional. Esta es una de las principales razones para seleccionar Siemens Digital Industries Software como su socio. El director del proyecto PLM en Chery dice: “Elegimos las soluciones de Siemens Digital Industries Software porque la compañía tiene una gran experiencia en la industria automotriz internacional y el software es ampliamente utilizado tanto por los fabricantes de equipos originales como por los proveedores. El uso de Teamcenter y Tecnomatix nos permite alinear nuestro trabajo de investigación y desarrollo con los estándares internacionales. La experiencia de Siemens Digital Industries Software en la industria automotriz nos apoya en la integración de métodos y tecnologías de gestión de diseño avanzados y en la realización de nuestra estrategia de desarrollo global”.

“Las subsidiarias de Siemens y los equipos de servicio profesional de todo el mundo también desempeñan un papel especial en el establecimiento de los sitios globales de investigación y desarrollo y fabricación de Chery”, añade el director de proyectos de PLM de Chery. “El equipo de Siemens Digital Industries Software en América del Norte tiene una gran experiencia en el análisis de vehículos y, por lo tanto, es una parte indispensable del proyecto de ingeniería dimensional de Chery”.

Chery es muy optimista sobre la colaboración a largo plazo entre Chery y Siemens Digital Industries Software. “Desde la implementación del sistema PLM, Chery ha aumentado significativamente su cuota de mercado y la satisfacción del cliente ha mejorado notablemente”, dice el líder del proyecto PLM. “Actualmente, estamos trabajando junto con los expertos en la materia de Siemens Digital Industries Software en la implementación del proyecto de lista de materiales. Nuestras expectativas para este proyecto son muy altas. Después de una implementación exitosa, mejorará aún más las ventajas de mercado de Chery”.

El fabricante de maquinaria industrial Sparkonix utiliza Teamcenter Rapid Start para reducir el tiempo de diseño en un 25%

Producto: Teamcenter
Industria: Maquinaria y Equipo Industrial

Sparkonix implementa PDM rápidamente para ayudar a los diseñadores a reducir significativamente el tiempo dedicado a la búsqueda de datos y almacenamiento

Datos de acorralamiento

Sparkonix India Private Limited (Sparkonix), que se estableció en 1968, es un fabricante y exportador líder de equipos de mecanizado de descarga eléctrica (EDM). La compañía también produce máquinas de perforación EDM de propósito especial y desintegradores de arco metálico, que se utilizan para eliminar grifos y taladros rotos. Además, la compañía diseña una gama de soluciones innovadoras en la marca y manipulación de barras de refuerzo de acero, y tecnologías de construcción.

Las máquinas Sparkonix típicamente incluyen cientos de piezas, desde piezas fabricadas y mecaniadas hasta piezas fundidas, chapa metálica, electrónica y artículos eléctricos montados directamente en ensamblajes mecánicos. Su mercado es la industria de troqueles y moldes y los operadores de EDM de máquinas de propósito especial (SPM) y taladros de propósito especial (SPD).

Sparkonix utiliza el software Solid Edge® del especialista en gestión del ciclo de vida del producto (PLM) Siemens Digital Industries Software para el diseño asistido por ordenador (CAD). Sin embargo, a la empresa le resultaba difícil gestionar una cantidad de datos de diseño en rápida expansión.

“La cantidad de datos CAD estaba creciendo y necesitábamos administrarlos mejor para que no se crearan duplicados innecesarios”, dice Anand Atole, subgerente de Diseño de Sparkonix. “Poder reutilizar los datos de diseño para acelerar el trabajo era una prioridad. Además, el número de usuarios que accedeban a los datos estaba aumentando y necesitábamos el control del flujo de trabajo de los usuarios, por lo que necesitábamos una gestión de revisiones”.

Aceleración del proceso

Sparkonix se encuentra en un mercado altamente competitivo, por lo que la compañía necesitaba idear nuevos conceptos y diseños. La empresa tenía la intención de mejorar sus productos y procesos existentes sin comprometer la calidad. Lograr esto sin tener en cuenta los costos fue un gran desafío, al igual que cumplir con los plazos para las entregas de pedidos de los clientes y proporcionar actualizaciones a la comercialización sobre los cambios en los diseños.

Con estos desafíos retrasando el proceso de diseño a entrega, la compañía sabía que necesitaba una solución que le permitiera moverse significativamente más rápido, especialmente con la demanda de los clientes en continuo aumento.

Sparkonix anteriormente tenía una ubicación central para los datos, pero no se podía buscar fácilmente. Igualmente frustrante, Sparkonix no pudo reutilizar los datos. Además, era difícil evitar la creación de datos duplicados, y cualquiera podía acceder a él. Lo que Sparkonix quería era un control total de sus datos de diseño, con facilidad de acceso, la capacidad de reutilizar fácilmente los datos y una fuerte seguridad.

Optimización de los datos de diseño

Sparkonix encontró la respuesta a sus desafíos de gestión de la información en la configuración de inicio rápido del software Teamcenter® de Siemens Digital Industries Software.

“Al elegir Teamcenter Rapid Start, tenemos un repositorio central para datos de diseño con sólidas capacidades de administración”, dice Anand. “Podemos buscar en nuestra base de datos la información necesaria para usar y reutilizar piezas y ensamblajes.

“Ahora podemos gestionar de manera eficiente las revisiones de productos. Podemos controlar los derechos de acceso a los datos en función del tipo de usuario y compartir datos actualizados de forma fácil e inmediata. Como resultado, hemos pasado a operaciones sin papel más controladas para el departamento de diseño. Anteriormente, teníamos que hacer papeleo manual para mantener los datos que ahora están siendo manejados por nuestro software PDM”, dice Anand. Actualmente, Sparkonix está utilizando Teamcenter Rapid Start para proporcionar datos de diseño a compras, ventas y soporte. Las personas pueden ver documentos y diseños en Teamcenter Rapid Start, ya que las capacidades de visualización integradas presentan diseños en formato JT neutro para CAD para su visualización y marcado. Las partes interesadas no necesitan acceder a las aplicaciones CAD para colaborar y obtener la información que necesitan para tomar las decisiones correctas sobre el producto.

“En última instancia, Teamcenter Rapid Start nos ha permitido optimizar los datos de diseño y ponerlos a disposición de todos para su reutilización, desde el diseño hasta las ventas y el soporte. Los diseñadores ahora pueden concentrarse en el diseño en lugar de en almacenar, buscar y recuperar datos. Hemos reducido el tiempo de diseño en un 25 por ciento”.

Entrar en producción rápidamente

Sparkonix optó por Teamcenter Rapid Start porque quería ponerse en marcha rápidamente y aplicar inmediatamente las mejores prácticas de PDM para la gestión de datos y procesos. Además, la compañía quería una opción asequible adecuada a su perfil de pequeña empresa.

Teamcenter Rapid Start proporcionó las capacidades de PDM que Sparkonix necesitaba a un precio de obligad, al tiempo que le daba a la compañía la opción de convertirse en una implementación de PLM a gran escala en cualquier momento. Dado que Teamcenter Rapid Start es una preconfiguración de Teamcenter, Sparkonix puede ampliar su implementación a PLM mientras conserva las opciones de menú y los procesos preconfigurados para PDM.

Siguiendo la metodología de implementación estándar de PDM y las mejores prácticas, Sparkonix implementó Teamcenter Rapid Start en solo cuatro semanas, tardando dos días en capacitar a sus usuarios. La empresa puede actualizarse fácilmente con cada versión futura, teniendo en cuenta que se necesita una experiencia mínima en tecnología de la información (TI) para dar soporte y mantener el sistema.

Recorte de inventario

Entre una larga lista de ejemplos que demuestran las ventajas del software, la compañía está utilizando Teamcenter Rapid Start para las tuberías que utiliza para conectar bombas y filtros. “Con Teamcenter Rapid Start, podemos hacernos una idea de los diferentes tamaños de tuberías que se están utilizando”, dice Anand. “Entonces podemos decidir limitar las variaciones de las longitudes de las tuberías y decidirnos por algunos tamaños comunes, por lo que ahora evitamos mantener el exceso de inventario”.

Utilizando los procesos preconfigurados en Rapid Start, como la revisión del diseño, el intercambio de diseño de proveedores y el flujo de trabajo de gestión de cambios, Sparkonix puede optimizar y realizar un mejor seguimiento del estado del proyecto.

Utilización del soporte

Desde el principio, Sparkonix tuvo el apoyo que necesitaba para tener éxito. “Nuestro socio de software nos ayudó en cada etapa del proceso de implementación a trabajar de manera rápida y efectiva”, dice Anand. Señala: “El Centro de Acceso Técnico Global (GTAC) de Siemens Digital Industries Software siempre está ahí para ayudarnos con cualquier asunto en el que deseamos asistencia”.

IHC Handling Systems mejora los prototipos virtuales y la máxima calidad de los equipos offshore; la estrecha integración de Simcenter Femap y Solid Edge lo hace posible

Producto: Femap, Simcenter
Industria: Productos de Consumo

Con Simcenter Femap, la empresa aumenta la reutilización de diseños probados, lo que aumenta la productividad y disminuye loscostos.

La necesidad de prototipos virtuales

En la industria offshore, la certeza operativa es uno de los requisitos más importantes. Las instalaciones son grandes y las inversiones son altas. Prácticamente todo es único y deja poco margen de error. Como proveedor de herramientas para la instalación de equipos offshore, IHC Handling Systems v.o.f. (IHC Handling Systems) está muy familiarizado con el mercado. La funcionalidad y la calidad deben validarse antes de la producción. Los prototipos virtuales son la única manera de garantizar esto.

IHC Handling Systems es parte de IHC Merwede, líder mundial en la industria del dragado y offshore. Los productos de IHC Merwede incluyen buques de dragado, equipos y componentes, así como buques de uso especial y tecnología. IHC Handling Systems se centra en productos para petróleo, gas y viento, como equipos para el tendido de tuberías, equipos para la instalación de plataformas de petróleo y gas y equipos para la instalación de molinos eólicos marinos.

Respuesta y comunicación rápidas

Con el fin de colocar tuberías en el fondo marino o poner pilas de molinos de viento en posición vertical, las tuberías tubulares de pared delgada deben ser recogidas por pinzas. Estas son abrazaderas de metal que se colocan en el interior y exterior del tubo. La fuerza con la que las abrazaderas agarran el acero permite la elevación del producto. Para la nivelación de plataformas petrolíferas, IHC Handling Systems proporciona equipos para establecer una conexión temporal entre la construcción del fondo marino y las chaquetas sobre las que se apoya la plataforma. La mayoría de los productos producidos son específicos del proyecto. IHC Handling Systems generalmente tiene una participación temprana en nuevos proyectos offshore. “Los clientes se acercan a nosotros debido a nuestra reputación y experiencia”, dice Cor Belder, ingeniero conceptual de IHC Handling Systems. Es importante tener certeza sobre la solución conceptual en una etapa temprana. Una respuesta rápida a las demandas de los clientes y la comunicación son esenciales. “Al mismo tiempo, también queremos ofrecer certeza funcional. Eso solo se puede lograr utilizando herramientas de diseño avanzadas e integradas”.

Menor costo de software

Hace unos años, IHC Handling Systems compró licencias del software Solid Edge® de Siemens Digital Industries Software, un sistema híbrido integral de diseño asistido por computadora (CAD) 2D /3D y el software Algor® Simulation (que actualmente es propiedad de Autodesk y se ofrece bajo el nombre de Autodesk® Simulation Mechanical) para análisis de elementos finitos (FEA). Ambas soluciones fueron compradas a través de Bosch Engineering, un socio de Siemens Digital Industries Software. “Junto con una compañía hermana en el grupo IHC Merwede, fuimos precursores en el uso de Solid Edge”, dice Belder. “Algor funcionó muy bien junto con Solid Edge, y la transferencia de datos entre las dos aplicaciones permitió un análisis rápido de las alternativas de diseño”. Pero en una reciente reevaluación de las aplicaciones de ingeniería asistida por computadora (CAE), Belder vio margen de mejora, específicamente en las áreas de integración de datos, mallado y programación.

“Al principio de la evaluación, desarrollamos una preferencia por Simcenter Femap”, dice Belder. “Simcenter Femap ofrece una mejora significativa en la funcionalidad sobre Algor a menores costos de software. Queremos dedicar nuestro tiempo a la evaluación de diseños alternativos y no queremos perderlo por cuestiones relacionadas con la transferencia de datos. Simcenter Femap y Solid Edge están estrechamente integrados, lo que ahorra tiempo y reduce el riesgo”. Belder señala que además del robusto intercambio de geometría, la malla es más constante y permite un mejor refinamiento local.

Iteraciones rápidas

En un proyecto típico, el ingeniero conceptual desarrolla nuevos modelos o combina y reutiliza los existentes. “Los conceptos casi siempre se modelan en Solid Edge”, dice Belder. “En las primeras etapas, estos son diseños simplificados enfocados en la funcionalidad, pero listos para ser utilizados en análisis preliminares de CAE. La integración de Simcenter Femap y Solid Edge permite iteraciones rápidas en esta fase conceptual”. Estos diseños conceptuales funcionales también se utilizan para la comunicación con el cliente.

IHC Handling Systems utiliza tanto la funcionalidad lineal como la no lineal del solucionador de software NX™ Nastran® integrado en el software Simcenter Femap™. La funcionalidad lineal se utiliza para todos los cálculos estáticos, así como para el análisis de contactos. El análisis de contacto se utiliza a menudo para diseñar herramientas de elevación, donde las almohadillas de fricción de acero se presionan en el interior y el exterior de la tubería o pilar utilizando cilindros hidráulicos. El análisis no lineal se utiliza para el cálculo de la fricción entre el pilar de acero y las almohadillas de fricción. Esta fricción es la base del agarre necesario para levantar el pilar o tubería. La cantidad de fricción se define por la presión ejercida sobre los cilindros. Al mismo tiempo, la presión no debe conducir a la deformación de la tubería. “Estos son cálculos complejos que tardan hasta 20 horas”, señala Belder. “Tenemos que encontrar el óptimo técnico y económico, en otras palabras, la funcionalidad debe garantizarse al menor costo posible. Llevamos los cálculos al límite de elasticidad del material”.

Reutilización de diseños probados

La reutilización de mallas y cajas de carga ahorra mucho tiempo a los sistemas de manipulación de IHC, especialmente en proyectos donde se pueden utilizar conceptos existentes, aunque puede haber muchas variaciones posibles. Un ejemplo es la herramienta de eliminación que se utiliza para levantar pilares. Las herramientas de Upending deben ser capaces de manejar muchas combinaciones diferentes de diámetro / espesor de pared y deben ser capaces de recoger pilares con diámetros de hasta 6.000 milímetros. El cliente especifica el diámetro del pilar y la capacidad de elevación de la grúa disponible. Para encontrar la solución más económica, el ingeniero tradicionalmente seleccionaba variantes y realizaba los cálculos necesarios. Esto implica que, para cada variante, la generación de la malla y la aplicación del estuche de carga son necesarios para realizar un único cálculo. La geometría de las variantes difiere demasiado para reutilizar la malla y el estuche de carga.

Utilizando las capacidades de programación de Simcenter Femap, el modelo CAE se puede configurar y generar automáticamente, por ejemplo, desde Excel® software de hoja de cálculo, incluyendo la malla y el caso de carga a analizar. Además, programar con Simcenter Femap es fácil de aprender. “Usando la forma tradicional de trabajar, podríamos analizar solo tres combinaciones al día”, dice Belder. “La programación en Simcenter Femap nos ahorra una parte significativa del tiempo necesario para modelar, mallar y aplicar el caso de carga. Los preparativos se pueden reducir de horas a minutos. Podemos responder mucho más rápido a los cambiantes requisitos de los clientes”. Según Belder, construir la aplicación de la herramienta de gasto tomó, en general, no más de una semana: “La inversión ya se ha pagado por sí misma, porque siempre tenemos que hacer cálculos en los proyectos para las herramientas de eliminación, que usamos a menudo en nuestros proyectos”.

Se ha logrado el objetivo de trabajar mejor, más rápido y más rentable utilizando Simcenter Femap. “Estábamos satisfechos con las herramientas de ingeniería que teníamos, pero siempre hay margen de mejora. El uso de Simcenter Femap nos permite, mejor que nunca, servir a nuestros clientes con nuestra experiencia y calidad”, concluye Belder.

Dispositivo de diagnóstico rápido desarrollado con la Figura 4 Independiente

Producto: Impresión DLP
Industria: Electrónica y Semiconductores

El repentino y alarmante aumento global del COVID-19 ha puesto de relieve la importancia de una detección de enfermedades accesible y rápida. La capacidad de realizar pruebas de detección de enfermedades no sólo permite una mejor contención para evitar una mayor propagación, sino que también permite a los epidemiólogos reunir más información para comprender mejor una amenaza que de otro modo era invisible y misteriosa. Desde los medios reveladores de transmisión hasta las tasas de infección, la importancia de las pruebas para las enfermedades infecciosas se ha sentido en todo el mundo.

Un equipo de investigadores del Imperial College de Londres, dirigido por el Dr. Pantelis Georgiou, está abordando este problema de frente con un proyecto llamado Lacewing para la detección de patógenos. Ofreciendo resultados en 20 minutos desde una aplicación de teléfono inteligente sincronizada con un servidor en la nube, Lacewing hace que las pruebas de enfermedades sean portátiles, incluido SARD-CoV-2-RNA, y automatiza el seguimiento de la progresión de la enfermedad a través del geoetiquetado. Es una sofisticada plataforma de “laboratorio en un chip” que promete llenar las brechas de acceso e información en el mundo del diagnóstico mediante la combinación de biología molecular y tecnología de vanguardia. Mientras que otras tecnologías de diagnóstico requieren equipos ópticos grandes y costosos, el método de detección eléctrica y el pequeño tamaño de Lacewing es una verdadera evolución en el enfoque.

La clave entre las tecnologías detrás de Lacewing es 3D Systems Figura 4® impresora 3D independiente y materiales de grado de producción con capacidad biocompatible. Utilizado tanto para la creación de prototipos como para la producción de microfluídica y componentes funcionales, el estudiante de doctorado y asistente de investigación del Imperial College Matthew Cavuto dice que los componentes clave de Lacewing se diseñaron en función de las capacidades que sabía que tenía con la Figura 4. “La microfluídica es algo complicado, y la fabricación se ha realizado tradicionalmente a través de procesos de sala limpia lentos, costosos e intensivos en mano de obra”, dice Cavuto. “Con la Figura 4, ahora podemos imprimir rápidamente piezas con complejos canales fluídicos 3D internos para transportar fluido de muestra a diferentes áreas de detección en el chip, mejorando en gran medida nuestras capacidades de producción microfluídica”.

Tan crítico como el elemento de diseño es para este proyecto, es sólo una pieza de una solución altamente sofisticada. Más allá de la complejidad de la pieza y la fidelidad de detalle que permite la Figura 4 de 3D Systems, esta solución de impresión 3D ha ayudado al equipo de investigación a través de la velocidad de impresión, la calidad de impresión y las opciones de materiales biocompatibles.

Microfluidics cartridge for Lacewing diagnostics device 3D printed using Figure 4

Iteraciones rápidas para responder a la necesidad de pruebas de COVID-19

La plataforma Lacewing ha estado en desarrollo durante un poco más de dos años, y es una prueba de diagnóstico molecular que funciona mediante la identificación del ADN o ARN de un patógeno dentro de una muestra de paciente. Este tipo de pruebas permite determinar no solo si alguien está infectado con una determinada enfermedad (dengue, malaria, tuberculosis, COVID-19, etc.), sino en qué grado, lo que proporciona más información sobre la gravedad de los síntomas.

Antes del brote de COVID-19, el impulso para esta prueba era permitir pruebas portátiles en áreas remotas del mundo. Aunque la portabilidad a menudo se da por sentado en la era de los teléfonos inteligentes, el diagnóstico molecular tradicionalmente ha requerido piezas grandes y costosas de equipos de laboratorio. Lacewing ha reemplazado la técnica óptica anterior por una eléctrica que utiliza microchips, y ha sido rápidamente prototipada, iterada y producida utilizando los materiales independientes y biocompatibles de la Figura 4. Cada cartucho microfluídico lacewing es de aproximadamente 30 mm x 6 mm x 5 mm, impreso en capas de 10 micras.

A medida que el equipo de investigación comenzó a adaptar la prueba para responder a las necesidades globales de pruebas de COVID-19, comenzó a imprimir nuevos diseños casi a diario. Para esto, Cavuto dijo que la velocidad de la máquina era un gran beneficio. “En un momento dado, pude imprimir y probar tres versiones de un componente en particular en un solo día con la Figura 4”, dice. Esta capacidad de iterar rápidamente los diseños ha eliminado la fricción de probar algo nuevo, y la experimentación resultante y el aumento de la recopilación de información ha llevado a mejoras en el sistema en general. “Hemos pasado fácilmente por 30 versiones en los últimos 2 meses”, dice Cavuto.

El equipo diseña todas sus partes en SOLIDWORKS y utiliza el software 3D Sprint® para configurar cada compilación. 3D Sprint es un software todo en uno de 3D Systems para preparar, optimizar y administrar el proceso de impresión 3D, y ha sido útil para el equipo de investigación en la búsqueda y resolución de problemas inesperados. “Ocasionalmente obtendremos un error STL que 3D Sprint puede resolver para nosotros en la pestaña de preparación”, dice Cavuto.

Después de haber trabajado con muchas impresoras 3D diferentes en el pasado, Cavuto dice que la Figura 4 es diferente porque hay menos barreras para la impresión en términos de tiempo, costo y calidad. Con otras impresoras, se preguntaría si una impresión valió la pena en términos de tiempo y costo de material, mientras que la Figura 4 ha eliminado esa fricción. “Imprimo una pieza y veo si funciona. Si no es así, rediseño e imprimo de nuevo solo unas horas más tarde”, dice Cavuto. “Soy capaz de iterar muy rápidamente sólo por lo rápido que es la impresora.”

Los materiales verdaderamente biocompatibles no inhiben la reacción química

 Microfluidics cartridge 3D printed in Figure 4 MED-AMB 10

A pesar de las presiones de tiempo para las opciones de pruebas rápidas, la velocidad no fue el factor más importante para el equipo de investigación. Debido a que esta aplicación entra en contacto directo con el ADN, solo es posible con ciertos materiales biocompatibles.

El equipo del Imperial College está utilizando la Figura 4® MED-AMB 10, un material ámbar transparente capaz de cumplir con las normas ISO 10993-5 &-10 de biocompatibilidad (citotoxicidad, sensibilización e irritación)*, y que es esterilizable a través de autoclave. Este material se utiliza para las variedades microfluídicas translúcidas. “La Figura 4 MED-AMB 10 ha mostrado una biocompatibilidad impresionante para nuestras reacciones de PCR”, dice Cavuto. “Muchos materiales que hemos probado en el pasado los han inhibido, pero la Figura 4 MED-AMB 10 ha mostrado una baja interacción con nuestra química de reacción”. Esto es fundamental para todo el proyecto, ya que cualquier interferencia de los materiales de producción podría retrasar o impedir que ocurra la reacción prevista.

Uso de la diversa cartera de materiales de la Figura 4

El equipo no solo está utilizando la Figura 4 MED-AMB 10 para imprimir los componentes microfluídicos para Lacewing, sino que también está utilizando la Figura 4® PRO-BLK-10, un material rígido y resistente al calor de grado de producción, para el gabinete del dispositivo, y la Figura 4® RUBBER-65A BLK, un material elastomérico recién liberado, para juntas a través del dispositivo. Una parte de Lacewing está incluso hecha de la Figura 4® FLEX-BLK 20, un material con el aspecto y la sensación de polipropileno de producción. Además de la electrónica y algo de hardware, casi todo el dispositivo se produce actualmente utilizando el sistema de la Figura 4.

Totalmente limpiado y postprocesado en menos de 20 minutos

Una superficie limpia y lisa es fundamental para la funcionalidad final de los cartuchos lacewing. Por esta razón, el equipo de investigación está renunciando a cualquier capacidad de anidamiento o apilamiento de la Figura 4 para imprimir los cartuchos en capas individuales. Como el proyecto todavía está en la fase de diseño, el equipo aún no ha cargado completamente la placa de construcción, pero estima una construcción máxima de aproximadamente treinta cartuchos microfluídicos a la vez.

Dadas las sensibilidades de la aplicación, el postprocesamiento es fundamental. Una vez impresas, las piezas se lavan en un baño IPA, se curan, se lijan y se lavan de nuevo para garantizar que las piezas estén libres y libres de residuos o partículas de lijado. “Queremos evitar la contaminación a toda costa”, dice Cavuto. “Asegurarse de que las piezas estén limpias y esterilizadas es importante para una reacción exitosa y un diagnóstico preciso”.

En total, Cavuto estima que el post-procesamiento toma menos de veinte minutos, y muchas partes pueden pasar por el proceso a la vez.

Rapid diagnostics device developed using Figure 4 technology at Imperial College London

Nuevas capacidades para el desarrollo y la innovación

“La figura 4 ha cambiado lo que puedo imprimir, o lo que creo que tengo la capacidad de crear”, dice Cavuto. “En términos de resolución, velocidad, calidad de la superficie, rango de materiales y biocompatibilidad, no hay nada que se compare con la Figura 4, y probablemente he utilizado todos los tipos de impresoras 3D que pueda imaginar”.

El equipo de investigación del Imperial College planea que la prueba de COVID-19 sea validada pronto con el Servicio Nacional de Salud del Reino Unido (NHS), allanando el camino para la producción a escala en los próximos seis meses. Para obtener un vistazo completo a cómo funciona Lacewing, explore esta página de información del equipo de investigación del Imperial College.

Ingeniería inversa, un impulsor fácil con Geomagic Design X

Producto: Geomagic Design X
Industria: Maquinaria y Equipo Industrial

Cuando el propietario de una pequeña empresa, Matthew Percival, de 3D Rev Eng, fue contratado por Dependable Industries, una tienda de patrones y herramientas en Vancouver, Columbia Británica, para ayudar en la ingeniería inversa de una fundición Francis Runner de generación de energía, se puso a prueba toda la potencia de Geomagic Design X.

Percival tenía una ventana de tiempo muy finita de un día para escanear en 3D la pieza. No había ningún dibujo en contra que confirmar, por lo que tenía que ser capaz de trabajar con rapidez y precisión. El corredor de trabajo que estaba siendo ingeniería revertida estaba en su último ciclo de reparación y necesitaba tener una fundición de reemplazo lista en un año. Los datos de la exploración fueron adquiridos en cerca de cuatro horas usando un escáner de mano.

Los bolsillos estrechos y profundos de los pasajes hidráulicos limitaron el alcance del escáner e hicieron imposible la adquisición completa de datos. Con aproximadamente el 85% de la pieza escaneada, Percival sabía que tenía suficiente para hacer un modelo CAD completo utilizando el software de 3D Systems.

Percival scanning the Francis Runner casting.

Modelo CAD utilizando el software de 3D Systems.

“Para mí, Design X es la opción de software obvia. La capacidad de generar modelos sólidos directamente en los datos de escaneo no tiene precio”.

Matthew Percival de 3D Rev Eng

Utilizando los datos en vivo en el sitio, Percival fue capaz de crear bocetos y superficies elevadas lisas entre los dos lados de los datos adquiridos y ajustarlo a la fundición utilizando métodos prácticos en Geomagic Design X. Haciendo esto reveló una serie de detalles interesantes para el cliente:

  • El eje central del impulsor ya no era cuadrado a la
  • paletas que resultan en una parte desequilibrada e ineficiente
  • Las superficies fundidas estaban muy desgastadas y fuera de la tolerancia típica
  • El volumen de cada cavidad era inconsistente

Design X superó fácilmente estos problemas. Percival fue capaz de generar bocetos en la hoja, así como una superficie lisa precisa que podía girar alrededor del eje de revolución extraído. La superficie se recortó para que coincidiera con el perfil y se giró para obtener el recuento adecuado de cuchillas. Comparando estos datos en vivo con los mapas de desviación de color con los datos de escaneo, Percival pudo garantizar que la precisión estuviera dentro de los requisitos del cliente.

The impeller Scan inside Geomagic Design X

El problema de que la pieza no estuviera en el eje central se solucionó fácilmente, ya que Design X permitió a Percival rediseñar con intención de diseño. Fue capaz de modelar la pieza extrayendo el perfil, generando un boceto y ajustando el eje de revolución a la intención de diseño adecuada. Por último, fusionó el modelo y extrajo los radios de los datos de escaneo, aplicándolos a cada cuchilla. Una vez que el modelo se completó en Design X, utilizó la tecnología LiveTransfer del software para enviar todo el modelo sólido basado en características a Solidworks y lo guardó como un archivo sldprt nativo para el cliente.

Using the CAD tools in Design X and the product knowledge provided by the customer, Percival was able to recreate the entire runner as a solid model true to design intent.

Ahorro de costos en la disminución del tiempo de inactividad de la planta de generación de energía hidroeléctrica

$ 20,000 por día *

Costo promedio para tradicionalmente realizar ingeniería inversa a un corredor

$ 3.800 y 4 días

3D Rev Eng costo

$ 2.500 y 2 días

Costo para producir manualmente herramientas de fundición a partir de datos tradicionales de ingeniería inversa

$ 35.000 y 5 semanas

Costo de las herramientas de fundición de corte CNC a partir de datos CAD hechos en Geomagic Design X

$22,000 y 3 semanas

Ahorro de costes en el mecanizado de acabados y el equilibrado de una fundición hecha de herramientas CNC

$ 3.500

Ahorro de costos y eficiencia en la generación de energía resultantes de pasajes hidráulicos y equilibrios de alta precisión

ilimitado

Conclusión

La finalización con éxito del proyecto Francis Runner ha abierto la puerta a otros proyectos de impulsores para Percival y 3D Rev Eng. Estos proyectos incluyen impulsores de acuicultura, palas de impulsores de minería y ruedas Pelton. Geomagic Design X permite a Percival utilizar rápidamente formas y superficies complejas para producir modelos en cuestión de horas, lo que de otro modo habría llevado semanas.

Starburns Industries utiliza la impresión 3D para aportar un mayor realismo a Anomalisa Character

Producto: Impresión CJP
Industria: Diseño y Arte

La impresora 3D ofrece color, volumen y calidad para permitir a Starburns crear “miles y miles” de caras para marionetas de stop-motion.
“Triste”, “hermoso”, “ingenioso”, “cada personaje fascinante y audazmente realizado”: Estas no son palabras que uno suele asociar con una película en stop-motion protagonizada por marionetas.

Pero, de nuevo, la película Anomalisa es algo que no se había visto antes.

La gama de humanidad expresiva lograda en la película fue posible gracias a la impresión en color 3D de alta resolución del sistema 3D Systems ProJet® CJP 660. Starburns Industries, una compañía de producción de servicio completo con sede en Burbank, California, utilizó la impresora 3D para sacar miles de caras diferentes con detalles similares a la vida, como arrugas, sonrisas, ceño fruncido, líneas de preocupación y bolsas debajo de los ojos.

Starburns Anamolisa CJP Printed Faces

El valor estético se une a la productividad

En los últimos años, la impresión 3D se ha convertido en algo común en la industria del cine para aplicaciones como la creación de prototipos, la fabricación de accesorios y la creación de objetos que son difíciles de construir de manera tradicional. Pero, en el gran volumen de piezas y en el ámbito emocional en el que se utiliza, Anomalisa sienta nuevos precedentes para la impresión 3D en el entretenimiento.

Duke Johnson, codirector de Anomalisa, junto con Charlie Kaufman (Being John Malkovich, Eternal Sunshine of the Spotless Mind), citó la impresión 3D por ayudar a establecer los sentimientos internos de los personajes y proporcionar un mayor nivel de detalle.
Pero a pesar de todo el valor estético que el ProJet CJP 660 ayudó a aportar a los personajes, el uso de esta impresora 3D en particular se redujo principalmente a la productividad: el sistema es rápido, confiable y genera colores realistas.

El ProJet CJP 660 genera impresiones 3D a todo color en una sola ejecución sin tener que cambiar de paleta. Su área de construcción de 254 x 381 x 203 mm (10 x 15 x 8 pulgadas) permitió a Starburns sacar docenas de caras con diferentes expresiones en una sola ejecución en cuestión de horas.
“El color es el atributo más importante para nosotros, junto con la velocidad y el volumen que la máquina puede producir”, dice Bryan LaFata, Supervisor de Operaciones de Starburns Industries. “Estuvimos ejecutando el ProJet casi sin parar durante un año y medio durante la producción de Anomalisa, creando miles y miles de rostros”.

Miles de expresiones

Starburns modeló e imprimió tres diseños básicos de cabezales para Anomalisa: uno para los personajes principales Michael y Lisa, y otro para lo que se llama la “cara del mundo”, una cara compuesta modelada a partir de 20 o más empleados de Starburns. La cara del mundo fue utilizada para todos los personajes excepto Michael y Lisa.

Las caras de los personajes incluyen una placa frontal superior e inferior. Miles de expresiones fueron modeladas e impresas por Starburns para los personajes. Esto dio a los animadores acceso a casi todas las expresiones posibles para una escena dada.
“Produjimos bastidores llenos de caras para que pudieran cambiarse en cualquier momento”, dice LaFata. “Podría tomar múltiples modelos faciales solo para obtener la sonrisa correcta”.

Conservando la apariencia

Los directores de Anomalisa tomaron una decisión consciente de mantener las líneas entre las caras superior e inferior en su lugar sin aerografía digital.

James A. Fino, productor ejecutivo y socio de Starburns, explica esta decisión en un artículo en el sitio web del Gremio de Productores de América: “Las recientes características animadas en stop-motion suelen borrar esas líneas digitalmente, pero esa no fue nuestra elección para Anomalisa. En lugar de un elemento de distracción, las costuras sirven como signos sutiles y persistentes del increíble arte que se muestra en la película”.

En un artículo del New York Times de Mekado Murphy, el codirector Kaufman lo explicó de esta manera: “No queríamos ocultar el hecho de que es stop-motion. No queríamos pintar lo que era… queríamos esa sensación de la presencia invisible de los animadores”.

Starburns también hizo un post-procesamiento mínimo de las caras de los personajes, conservando la apariencia que provenía directamente del ProJet 660. Una vez más, esta era la preferencia de los directores.

“Usamos [la impresión 3D] para un propósito muy específico con el realismo que querían en las caras, y las texturas y las diferencias de color no habrían sido posibles pintando a mano”, dice Caroline Kastelic, supervisora de títeres de Starburns, en una entrevista con IndieWire. “Y es por eso que tienen esa textura agradable en ellos … Eso me parece estéticamente brillante y también nos ahorró mucho tiempo”.

Soporte local

Crear los miles de rostros, docenas de modelos de carrocería y los decorados realistas para una producción como Anomalisa requiere trabajo en equipo; no solo entre las casi 200 personas en Starburns, sino también por socios externos.

LaFata da crédito a 3D Rapid Prototyping, un socio de 3D Systems con sede en la cercana Garden Grove, California, por mantener a Starburns suministrado con materiales e incluso imprimir modelos de caras cuando sea necesario.

“Estábamos sacando muchas caras, a menudo 24/7, y Bill Craig [Presidente/CFO de Prototipado Rápido 3D] y su equipo siempre estuvieron ahí para ayudarnos”, dice.

Gran futuro para la impresión 3D

Starburns Anamolisa CJP Figures

No importa cuán fascinante sea la tecnología detrás de escena para una película, la medida final del éxito es cómo se entrega la historia. En el caso de Anomalisa, la impresión 3D no es solo un efecto especial o una pieza de conversación peculiar; es parte integral de la forma en que los personajes se desempeñan.

El enfoque parecía haber tocado un acorde: más allá de las nominaciones al Oscar y los Globos de Oro, Anomalisa fue la primera película animada en ganar el Gran Premio del Jurado en el 72º Festival Internacional de Cine de Venecia. En su reseña de cinco estrellas en la revista Rolling Stone, Peter Travers llama a Anomalisa una “obra maestra en stop-motion”.

Bryan LaFata no cree que Anomalisa sea un fenómeno único.

“La escala y la velocidad a la que puede producir modelos a todo color en una máquina como la ProJet CJP 660 es definitivamente un beneficio importante”, dice.

“Creo que la impresión 3D tiene un gran futuro para las películas en stop-motion”.

Artec Leo ayuda a Vorteq a crear los trajes de ciclismo más rápidos del mundo

Producto: Artec Leo
Industria: Diseño y Arte

En el mundo del ciclismo de alto rendimiento, la velocidad lo es todo. Y aunque estés corriendo en una pista cubierta con condiciones controladas, estarás luchando contra la resistencia del viento y su desgaste en cada pedaleo. Un ciclista gasta hasta el 90% de su energía en superar la resistencia del aire, por lo que es fundamental reducirla. Para ciclistas profesionales y aficionados, no vale la pena gastarse 10 mil dólares o más en una bicicleta más aerodinámica ya que es el cuerpo del ciclista el responsable de absorber aproximadamente el 80% de la resistencia, y su bicicleta el 20% restante. Por lo que tiene mucho más sentido centrarse en el ciclista, su biomecánica en varias posiciones de conducción, su entrenamiento, y sobre todo, su ropa.

Vorteq está utilizando un túnel de viento especializado en deportes, maquinaria textil de última generación y la mejor tecnología de escaneo 3D para crear trajes de piel personalizados para ciclistas. Un traje de piel es esencialmente la prenda más aerodinámica que un ciclista puede llevar, reduciendo su nivel de resistencia por debajo del de estar desnudo. Un traje de calidad también debe ser cómodo, ligero, transpirable y hecho específicamente para el atleta que lo lleva. De lo contrario, se ajustará incorrectamente y se arrugará, y en el campo de la aerodinámica, cada arruga aumenta la resistencia y afecta al rendimiento. Además, muchos tejidos se “abren” cuando se estiran demasiado, lo que repercute en una mayor resistencia en sus superficies, por lo que los tejidos y las costuras deben elegirse cuidadosamente para zonas específicas del cuerpo, y cada traje de piel debe diseñarse y fabricarse para que tenga la cantidad exacta de tensión para la anatomía de ese corredor en particular, así lograr un flujo de aire óptimo y la menor resistencia al viento. Teniendo en cuenta que las formas y tamaños de los ciclistas pueden variar de forma tan drástica, este tipo de ajuste personalizado no es posible simplemente con un modelo de traje de piel en varios tamaños.

La empresa filial de Vorteq, TotalSim, tiene más de 10 años de experiencia trabajando con ciclistas profesionales, equipos de ciclismo olímpicos, corredores del Tour de Francia y otros ciclistas de primera categoría. Esto ha hecho posible que Vorteq crearan lo que ellos creen que son los trajes de piel más rápidos que existen. Para diseñar sus trajes de piel como nunca antes había sido posible, Vorteq ha invertido más de 500.000 dólares en I+D, ha probado más de 45.000 combinaciones diferentes de materiales, tensión y velocidad en los túneles de viento especializados del Centro de Ingeniería Deportiva de Silverstone (SSEH). El resultado final es que cada atleta tiene su propio traje de piel, creado con patrones y tejidos personalizados, cada uno diseñado para el máximo rendimiento.

A pesar del extenso trabajo que Vorteq realiza exclusivamente con los equipos olímpicos y otros atletas de élite, desde el 1 de enero de 2020, sus trajes de piel personalizados están disponibles para corredores de todos los niveles. Ahora, cualquier ciclista, no sólo los profesionales, tiene la oportunidad de vestir un traje de piel personalizado de Vorteq, y cuando se dirijan a la línea de meta, llevarán el mismo nivel de tecnología en trajes de piel que si fueran uno de los clientes olímpicos de Vorteq.

Para crear estos trajes de piel personalizados, el uso de un escáner 3D es crucial para capturar digitalmente la anatomía exacta delciclista, y durante las horas que siguen a esos pocos minutos de escaneo, todos los tamaños, patrones y tipos de tela se seleccionan meticulosamente en el sistema de vestimenta computacional y luego ensamblados por el equipo de trajes de piel de Vorteq.

Anteriormente, TotalSim utilizaba un escáner de brazo para escanear coches de carreras, bicicletas y otros objetos, pero cuando se trataba de utilizar el escáner para capturar personas, se encontraban con grandes dificultades y eran incapaces de conseguirlo con esa tecnología.

Fue entonces cuando Vorteq recurrió al embajador de Artec, Central Scanning, especialistas en todos los campos del escaneo 3D. Durante una visita y consulta in situ, los expertos de Central Scanning les recomendaron el Artec Leo, un revolucionario escáner 3D de mano con pantalla táctil incorporada y una velocidad de captura de hasta 80 fps, un dispositivo inalámbrico que destaca por su ràpido escaneo de objetos medianos, como personas. TotalSim había utilizado dos escáneres Artec en el pasado para su trabajo de CFD y metrología, Artec Eva y Artec Spider, por lo que ya estaban familiarizados con el alto nivel de tecnología de escaneo de Artec.

Cuando Sam Quilter y sus colaboradores de Vorteq vieron lo rápido que Leo había captado la anatomía exacta y precisa de un ciclista, supieron que habían encontrado la herramienta adecuada para el trabajo. Cuando recibieron el Leo, comenzaron a crear su flujo de trabajo de captura digital, que Quilter describe así:

“El ciclista entra en el túnel de viento con su bicicleta, la coloca en la plataforma, se sube, y en sólo 5 o 6 minutos con Leo, escaneo al ciclista en dos posiciones en un 3D a color preciso y de alta resolución. Y luego necesito sólo otro minuto para escanear su zapatilla, por todos los lados”, señala Quilter. “Básicamente esto significa que en diez minutos puedo terminar con el ciclista”. Y ya tengo todo lo que necesito para diseñar un traje anatómicamente exacto y rápido como una bala de Vorteq. No es necesario volver a hacer ningún escaneo más”.

Quilter añade: “Normalmente escaneamos a los ciclistas en ropa interior, para obtener el mayor detalle posible del cuerpo, de modo que cuando diseñamos los trajes de piel, se adaptan perfectamente a la anatomía del ciclista, algo que sería imposible si hay ropa o tejidos de por medio”.

“Cuando hacemos nuestros trajes de piel, trabajamos directamente desde los escaneos de Leo, así que no son simples medidas las que tomamos, son los datos físicos exactos, y la diferencia es crucial. Porque si estás tomando medidas físicas y luego las introduces en un sistema CAD, o en un sistema de computación como el nuestro, al final acabas perdiendo datos por el camino. Y eso puede provocar dimensionados imprecisos, algo que no podemos permitirnos. Incluso un pequeño error de medición podría resultar en una arruga o que el traje se estire demasiado. Así que, para nosotros, marca la diferencia la forma en que Leo nos da los datos físicos exactos del atleta”.

Quilter resume el proceso: “Desde que el atleta entra por la puerta ya empezamos a escanear con Leo, luego usamos Artec Studio para post-procesar los escaneos, seguido por el trabajo de modelado 3D en Geomagic Wrap, y finalmente exportamos el modelo 3D para usarlo en la confección del traje de piel, estamos hablando de unas 2 horas en total, lo cual no era posible antes, ni de lejos. Y en cuanto al tiempo total de producción para un traje de piel que está listo para competir, actualmente estamos en 2 días, pero esa brecha se está estrechando, y estamos trabajando para poderlo conseguir en 24 horas, no tardaremos mucho”.

Quilter explicó su flujo de trabajo de post-procesamiento en Artec Studio: “Leo me lo pone fácil. Apenas hacen falta unos pasos más en Artec Studio. Básicamente leo los datos del escáner, compruebo todo visualmente, y luego uso la herramienta Borrador para eliminar cualquier parte no deseada. Normalmente mantengo la bicicleta en el escaneo, ya que es un gran punto de referencia para obtener el posicionamiento XYZ así como el ángulo, y luego entro en el Registro Global, donde sólo uso los ajustes predeterminados porque funcionan genial por defecto. Normalmente no necesito eliminar valores atípicos, porque los datos ya están lo suficientemente limpios para una persona. Luego hago una Fusión Suave y lo exporto como un archivo STL para usarlo en Geomagic Wrap”.

“En Geomagic Wrap, utilizo la herramienta Decimate para hacer la cuenta de triángulos, o deshacerme de alguna arruga no deseada aunque rara vez ocurre, utilizo el comando Relax, y luego paso a los comandos Smooth, que me permiten eliminar cualquier imperfección, porque a veces los atletas mueven los dedos durante el escaneo, y tenemos que corregirlo. Después de hacer todo esto lo exportamos como un archivo OBJ para usarlo en nuestro software de computación de cobertura”, dice Quilter.

La última propuesta de Vorteq es la de utilizar su Leo para crear escaneos para la impresión en 3D de maniquíes de atletas con precisión anatómica. Estos maniquíes se utilizan luego para crear nuevos trajes de piel para los atletas sin necesidad de visitar las oficinas de Vorteq. Digamos, por ejemplo, que un ciclista está entrenando al otro lado del mundo y necesita un traje de piel específicamente para una próxima prueba contrarreloj de larga distancia que es principalmente en llano, pero también incluye una larga fase de descenso. Al tener un maniquí 3D del atleta, Vorteq puede crear un traje de piel personalizado para ellos, probar múltiples telas y patrones en los túneles de viento, elaborar el nuevo traje de piel en pocas horas y hacérselo llegar allí donde se encuentre. En la actualidad, el proceso de fabricación de maniquíes a medida tarda algo menos de 2 días, pero acortamos tiempos muy rápidamente. El tiempo de entrega es de 24 horas, desde el escaneo 3D hasta la finalización del nuevo maniquí impreso en 3D.

Quilter nos cuenta las ventajas de estos maniquís impresos en 3D: “Un maniquí de tamaño natural nos permite hacer pruebas en el túnel de viento con telas aisladas en un solo brazo, por ejemplo, para ver cómo varias telas y patrones afectan a la resistencia de forma aislada. Así es como podemos obtener ventajas mínimas pero necesarias. Porque con un ciclista real en el túnel de viento, el movimiento puede ser un factor determinante, incluso el más mínimo movimiento puede afectar a los resultados. Con un ciclista en vivo, nunca puedes tener resultados exactos, pero sí con un maniquí inmovil, donde el único factor que cambia es la tela que se le pone”.

“Los maniquíes no se cansan, y siempre están quietos, lo que nos permite saber exactamente qué tipo de cambios están causando nuestras telas y diseños en términos de resistencia y rendimiento.”

TotalSim también proporciona consulta y formación en biomecánica para ciclistas y equipos, aconsejando a los atletas sobre qué posiciones del cuerpo, ajustes del equipo, hábitos de conducción y ropa mejorarán o disminuirán su potencia, resistencia y mucho más.

“Nuestra misión es ayudar a los atletas, muchos de los cuales ya están en la cima de su carrera o cerca de ella, a encontrar esas muchas ‘pequeñas’ mejoras que cuando se suman todas, pueden hacerle superar la cima y llegar a la victoria”, dice Quilter.

Además de los trajes de piel de Vorteq y los servicios de consultoría y formación en biomecánica de TotalSim, también proporcionan servicios de escaneo a una serie de clientes, incluyendo equipos de ciclismo. Su Leo es clave para escanear en 3D allá donde haga falta, ya sea en casa, en el Reino Unido o en el extranjero.

Como nos cuenta Quilter, “A diferencia de nuestros escáneres anteriores, Leo nos da esa libertad de escanear en casi cualquier parte del mundo, sin necesidad de hardware adicional, sólo el propio escáner Leo. Esta flexibilidad es esencial cuando se va a lugares fuera de las instalaciones que no son precisamente laboratorios profesionales”.

Ingenieros de la NASA utilizaron Simcenter Femap para asegurar que Curiosity pudiera soportar los “Siete Minutos de Terror”

Producto: Femap, Simcenter
Industria: Aeroespacial y Defensa

Simcenter Femap ayuda a optimizar componentes y piezas para la misión de Curiosity a Marte, la más desafiante y exigente de la historia.

Enviar un paquete a Marte es una empresa compleja

La entrega de un laboratorio científico itinerante desde la Tierra hasta el planeta Marte requiere una planificación meticulosa y un rendimiento preciso. Sólo tienes una oportunidad de hacerlo bien: no hay margen de error. Ingenieros y científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el Instituto de Tecnología de California tuvieron que tomar decisiones cruciales miles de veces durante un calendario de desarrollo de productos de varios años para aterrizar con éxito el Mars Rover “Curiosity” en el suelo del cráter Gale el 6 de agosto de 2012.   Han estado haciendo ciencia de cohetes en JPL desde la década de 1930. En 1958, científicos de JPL lanzaron Explorer, el primer satélite estadounidense en orbitar la Tierra, seguido de muchas misiones exitosas no sólo cerca de la Tierra, sino también a otros planetas y las estrellas.

Los ingenieros de JPL utilizan un kit de herramientas de aplicaciones de software de ingeniería de Siemens Digital Industries Software para ayudarles a tomar decisiones altamente informadas. Un componente clave en este kit de herramientas es Simcenter™ Femap™ software, un programa de software de simulación de ingeniería avanzada que ayuda a crear modelos finitos de análisis de elementos (FEA) de productos y sistemas de ingeniería complejos y muestra los resultados de la solución. Usando Simcenter Femap, los ingenieros de JPL modelaron virtualmente los componentes, ensamblajes y sistemas de Curiosity, y simularon su rendimiento bajo una variedad de condiciones.

De 13.000 a 0 mph en siete minutos También conocido como el Laboratorio científico de Marte (MSL), este rover es masivo en comparación con los vehículos anteriores que la NASA ha aterrizado en el “Planeta Rojo”. En la configuración desplegada con el brazo extendido, el rover tiene 2,5 metros de ancho, 4,5 metros de largo y 2,1 metros de alto. Con un peso de casi una tonelada, el rover Curiosity es cinco veces la masa y el doble de la longitud de sus predecesores, lo que significaba que había que diseñar un procedimiento de aterrizaje completamente nuevo y mucho más suave. La NASA necesitaba ralentizar la nave espacial rover de una velocidad de 13.000 millas por hora (mph) a un punto muerto virtual para aterrizar suavemente el rover durante lo que la NASA llama “Siete Minutos de Terror”. Después de completar una serie de maniobras “S”, desplegando un enorme paracaídas, y luego con el uso sin precedentes de una “grúa celeste” especialmente diseñada, el MSL se estableció suavemente para no dañar los componentes funcionales y científicos de los laboratorios.

Estos componentes incluyen un brazo robótico de 2,1 m de largo, que se utiliza para recoger muestras en polvo de rocas, limpiar el suelo, las superficies de los cepillos y entregar muestras para instrumentos analíticos. Los instrumentos científicos de la torreta del brazo incluyen el Mars Hand Lens Imager (MAHLI) y el Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS). Otras herramientas de la torreta son componentes del subsistema de adquisición, procesamiento y manipulación de muestras (SA/SPaH) del rover: el sistema de perforación de adquisición de polvo (PADS), la herramienta de eliminación de polvo (DRT) y el dispositivo de recolección y manipulación para análisis de rocas marcianas interiores (CHIMRA).

Curiosity también heredó muchos elementos de diseño de los anteriores rovers de Marte “Spirit” y “Opportunity”, que llegaron a Marte en 2004. Esas características incluyen tracción a las seis ruedas, un sistema de suspensión rockero-bogie y cámaras montadas en un mástil para ayudar al equipo de la misión en la Tierra a seleccionar objetivos de exploración y rutas de conducción en Marte.

Prácticamente toda la nave espacial en sí y su carga útil fueron sometidas a análisis de simulación utilizando Simcenter Femap para el procesamiento previo y posterior. Las simulaciones realizadas antes de la producción de piezas y sistemas incluían estática lineal, cargas normales, pandeo, no lineal, vibración aleatoria y análisis transitorios. Miles de decisiones de diseño se tomaron utilizando información de simulaciones de Simcenter Femap.

Además de la naturaleza compleja de la propia misión, los ingenieros que desarrollaron Curiosity desde el diseño inicial hasta la entrega final de componentes a Cabo Cañaveral estaban trabajando contrarreloj. La ventana de tiempo ideal para enviar un paquete de la Tierra a Marte es un período de 2 a 3 semanas que ocurre aproximadamente cada 26 meses. Perder esa ventana habría fijado la misión de nuevo en más de dos años, por lo que los ingenieros de JPL necesitaban analizar piezas y componentes de forma rápida y eficiente para que pudieran ser fabricados.

El papel de Simcenter Femap

Simcenter Femap es el principal preprocesador y postprocesador de JPL para FEA. Para MSL, los ingenieros comenzaron a usar Simcenter Femap al principio de la etapa de diseño cuando estaban realizando estudios comerciales sobre varias configuraciones o diferentes maneras de abordar la misión. A medida que la configuración maduraba, utilizaron Simcenter Femap para ayudar a crear el modelo de elementos finitos maestros que se utilizó para ejecutar los distintos casos de carga.

La mayoría de los analistas estructurales de JPL utilizan Simcenter Femap para crear o ver los resultados de una ejecución de FEA. El software se utilizó tanto para el análisis lineal de alto nivel como para el análisis no lineal muy detallado. Estos son dos tipos de análisis muy diferentes que utilizan la misma pieza de software.

Ciertos trabajos eran simplemente demasiado grandes para una persona, y en algunos casos los ingenieros tenían que basarse en el trabajo de otras personas que previamente habían utilizado Simcenter Femap para construir modelos FEA. Simcenter Femap fue diseñado como un paquete muy fácil de usar, creado para analistas por analistas que son muy conscientes de lo que los ingenieros necesitan y cómo funcionan. Pueden recogerlo después de seis meses de no uso y volver a ser el máximo competente en muy poco tiempo.

Simcenter Femap fue fundamental en la realización de todo tipo de FEA en todos los aspectos del vehículo. Cada componente del vehículo tenía un modelo de nivel superior, tipo cargas, y estos modelos se unieron para crear el modelo completo de la nave espacial. Los ingenieros de JPL trabajaron a través de varios escenarios de “qué pasaría si”, incluyendo hasta 37 casos de carga diferentes para cómo se desplegaría el paracaídas durante el proceso de aterrizaje.

La misión Curiosity no es el único proyecto actual de JPL. Otras misiones incluyen satélites monitoreando las condiciones de la Tierra, telescopios, experimentos y otras naves espaciales.

Las misiones planeadas incluyen la misión InSight que colocará un lander en Marte en 2016 para perforar bajo la superficie e investigar el interior profundo del planeta para entender mejor la evolución de Marte. Incluso hay planes para una misión propuesta de Retorno de Muestras de Marte, que recogería muestras de la superficie de Marte y las devolvería a la Tierra.

Los ingenieros de JPL están utilizando y probablemente seguirán utilizando Simcenter Femap para ayudar a lograr estas y otras misiones de ingeniería, descubrimiento y ciencia.

Cisco utiliza la tecnología de impresión 3D ProJet para ayudar a mantener la tradición del diseño escandinavo

Producto: Impresión CJP
Industria: Productos de Consumo y Venta

“Obtenemos prototipos rápidamente, los refinamos rápidamente, creamos otros nuevos y derivamos nuestros diseños de élite…” – Eskild Hansen, Director del Centro Europeo de Diseño, Cisco Consumer Business Group.
Esta es la historia de cómo los diseñadores profesionales combinaron principios estéticos honrados en el tiempo con la tecnología de impresión 3D para producir algunos de los equipos electrónicos de consumo más elegantes del mundo.

Los dispositivos como los routers inalámbricos, el concentrador de medios y el sistema de audio doméstico inalámbrico crean lo que cisco Consumer Business Group llama la vida conectada, una vida más personal, más social y más visual. La conectividad de red constante es un hecho, y el enfoque se centra en el contenido: la música, el video, las páginas web y los materiales de trabajo que recorren el hogar, la oficina o el aula.

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A medida que estos dispositivos se infiltran aún más en el hogar, el equipo de red se vuelve más central para nuestras vidas, pasando de la “sala de computadoras” al espacio habitable. Por lo tanto, al igual que un refrigerador de acero inoxidable, la electrónica debe ser estéticamente agradable con líneas más elegantes y menos boxy, al tiempo que aumenta la conectividad, la fiabilidad y el funcionamiento intuitivo. Por lo tanto, hacer objetos funcionales simples y hermosos es el desafío que los ingenieros de Cisco enfrentan todos los días.

Desafío:
Mantener los estándares de diseño tradicionales en el mundo de la electrónica de consumo de rápido crecimiento

Dado que la excelencia en el diseño es primordial para Cisco Consumer Business Group, la compañía estableció recientemente un Centro Europeo de Diseño en Copenhague, Dinamarca. Aquí la empresa continúa la venerable tradición del diseño escandinavo — funcional, minimalista y asequible — sin comprometer la estética del diseño.

La tradición escandinava de diseño requiere que el ingeniero tenga un prototipo de su creación en sus manos, absorba las proporciones, presida lo que el objeto tiene que decirles y se asegure de que la forma finalmente siga la función. A continuación, el artesano modifica el diseño, crea otro prototipo y examina el nuevo diseño al igual que el primero.

El problema es que los prototipos artesanales tradicionales consumen mucho tiempo y son caros de crear. La mayoría de las tecnologías automatizadas de creación rápida de prototipos son igual de costosas y deben subcontratarse, lo que añade tiempo e inconvenientes al proceso. Y aunque muchos diseñadores confían solo en las imágenes de pantalla 2D, simplemente son insuficientes para crear la calidad que el Grupo empresarial de consumo de Cisco exige. El reto, entonces, es mantener los más altos estándares estéticos mientras se cumplen los plazos en el negocio de electrónica de consumo altamente competitivo, donde el tiempo de comercialización es crítico.

Estrategia:
Invertir en tecnología de impresión 3D

El uso de la tecnología 3D a todo color ProJet CJP ayuda a Cisco a crear rápida y económicamente los modelos físicos que necesita.

La impresión 3D le dio al Cisco Consumer Business Group una manera de aplicar sus exigentes estándares de diseño de una manera que mantenga el ciclo de desarrollo tarareando, asegurando que los productos llegan al mercado a tiempo. El ProJet 460Plus bombea prototipos en horas en lugar de semanas y durante una quinta parte del costo.

“Las proporciones y la ergonomía son primordiales, pero demasiados diseñadores confían solo en las pantallas de los ordenadores como medio de diseño”, dice Eskild Hansen, director del Centro Europeo de Diseño de Cisco. “Para nuestro enfoque de diseño estratégico, dependemos de prototipos físicos y el ProJet 460Plus para cada revisión de diseño, tanto a nivel local como mundial en conjunto con nuestros socios de diseño en los Estados Unidos. El ProJet 460Plus proporciona una manera fácil y eficaz de llevar a cabo una revisión productiva del diseño global.”

Resultados:
Muchos modelos para revisiones de diseño productivo

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Cisco utiliza el ProJet 460Plus para crear 10 modelos por semana, en promedio, para la revisión del diseño. Los modelos se imprimen directamente a partir de archivos CAD 3D enviados por diseñadores de Cisco de todo el mundo.

Los diseñadores pasan por los modelos resultantes, los marcan con lápiz, revisan diseños en el software, imprimen nuevos modelos y repiten el ciclo según sea necesario. Los pasos prácticos son una necesidad absoluta, según Hansen, quien seleccionó la tecnología debido a la confianza en la marca y su experiencia usándola en otros entornos. “Obtenemos prototipos rápidamente, los refinamos rápidamente, creamos otros nuevos y derivamos nuestros diseños de élite”, dice Hansen.

Los ProJets son las únicas impresoras 3D capaces de imprimir simultáneamente en varios colores. Color comunica dramáticamente el aspecto, la sensación y el estilo propuestos de los diseños de productos de ingeniería y desarrolla conceptos arquitectónicos, paisajes, figuras de entretenimiento e información médica.

“Es inspirador ver lo que mi equipo puede hacer con lo que el mundo siempre ha recibido como una caja negra básica”, dice Hansen. “Diseños como estos no sólo emergen de una pantalla de computadora. Debido a que el diseño es muy importante, la impresión 3D es un elemento importante de nuestra estrategia de producto”.”