Producto: NX CAM Industria: Automotriz y Transporte
GROB-WERKE GmbH & Co. KG (GROB) es una empresa familiar y fabricante líder de plantas de producción y máquinas CNC para la industria automotriz, que van desde centros de mecanizado universales hasta sistemas de producción y montaje totalmente automatizados.
GROB enfrenta varios desafíos comerciales, que incluyen:
Diseño de equipos de producción automotriz de vanguardia
Uso de la estandarización para gestionar un alto nivel de personalización
Confiar en la colaboración de ingeniería global
Mantener su posición de liderazgo en la industria competitiva.
GROB debe gran parte de su éxito a la capacidad de anticiparse y responder rápidamente a las tendencias cambiantes del mercado utilizando un alto nivel de automatización. Con la cartera de software Xcelerator de Siemens, los ingenieros de GROB pueden diseñar, diseñar y fabricar equipos de producción y máquinas CNC para la industria automotriz.
Automatice máquinas CNC en la industria automotriz con NX CAM
Los ingenieros de GROB crean un gemelo digital de cada máquina y línea de producción utilizando NX. También utilizan NX CAM para crear automáticamente programas CNC mediante el mecanizado basado en características. Esta capacidad ayuda a los programadores de GROB a crear una biblioteca de reglas de mecanizado que contiene tipos de agujeros estándar, cajeras y definiciones de superficie, incluidas las herramientas necesarias para las operaciones de mecanizado. Antes de enviar los programas CNC a las máquinas herramienta, los ingenieros simulan procesos de mecanizado completos utilizando las capacidades de simulación de mecanizado de NX CAM, lo que garantiza una producción sin errores en el taller.
Para colaborar mejor, los ingenieros intercambian modelos 3D entre las instalaciones de producción, utilizando Teamcenter como centro de información central. Luego, estos modelos se programan con CNC localmente, lo que facilita que los ingenieros de cada instalación ajusten los programas de CNC de acuerdo con los recursos y equipos disponibles.
El uso de NX CAM para el mecanizado basado en funciones nos ayudó a automatizar el diseño y el trabajo de programación CNC. Al reconocer el 95 por ciento de los tipos de orificios estándar GROB y entre el 70 y el 80 por ciento de otras características, el reconocimiento automático de características ha reducido el tiempo de programación CNC en un 30 por ciento y ha reducido considerablemente la cantidad de herramientas diferentes utilizadas.
Christian Lisiecki Director y Responsable de Sistemas de Mecanizado GROB
La solución de Siemens Digital Industries Software ayuda a Almatech a optimizar diseños de componentes livianos de alto rendimiento sin precedentes
El uso de Femap facilita la reiteración del proceso de simulación.
Dr.Luc Blecha,CTO Almatech
Máxima precisión y fiabilidad sin mantenimiento
Ir audazmente a donde ningún ser humano ha ido antes era la misión de la nave estelar Enterprise. Su objetivo era explorar nuevos mundos extraños, buscar nueva vida y nuevas civilizaciones. Si bien los viajes espaciales tripulados de esta magnitud siguen siendo ficticios, la humanidad está enviando sondas espaciales para lograr estos objetivos.
Durante sus misiones en el espacio profundo, que suelen durar varios años, los satélites están expuestos a condiciones ambientales extremas. Estos incluyen temperaturas que van desde -160 °C hasta más de 350 °C y fuerzas de aceleración que ascienden a varios g, así como altos niveles de varios tipos de radiación. Al mismo tiempo, no hay efectos gravitatorios como la convección térmica. Los instrumentos a bordo y los accesorios asociados requieren alta precisión y confiabilidad operativa.
“Aunque están optimizados para un peso mínimo, su estabilidad y funcionalidad deben mantenerse durante varios años sin mantenimiento ni limpieza”, dice el Dr. Luc Blecha, director técnico (CTO) de Almatech. Con 25 científicos e ingenieros, la empresa con sede en Lausana, Suiza, desarrolla estructuras ligeras y soluciones mecánicas para requisitos excepcionales como alta precisión y fiabilidad en condiciones ambientales adversas. Almatech participa frecuentemente en el diseño de componentes para programas de naves espaciales de la Agencia Espacial Europea (ESA).
Componentes estructurales para el espacio ultraterrestre
Programado para su lanzamiento a finales de 2019, el Satélite de Caracterización de Exoplanetas (CHEOPS) observará estrellas brillantes individuales que se sabe que albergan exoplanetas. Utiliza un fotómetro en su telescopio para medir la atenuación de la luz de las estrellas causada por un planeta en tránsito. Proporcionará a los científicos las firmas de tránsito de alta precisión que se necesitan para medir el tamaño de los planetas pequeños. Estos datos proporcionarán información clave sobre la formación y la historia evolutiva de los planetas.
Como parte del proyecto CHEOPS gestionado por Suiza, Almatech estuvo a cargo de todos los componentes estructurales. El trabajo implicó el diseño y construcción de la estructura principal tubular hecha de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), así como los soportes de titanio y las uniones que sostienen los espejos primario y secundario. Los espejos no se pueden ajustar en vuelo, por lo que su soporte debe ser rígido y tener una alta estabilidad en el rango de temperaturas que se experimentan en el espacio.
BepiColombo, una misión europea y japonesa conjunta a Mercurio, ya está en camino hacia nuestro vecino interior. Lanzado en octubre de 2018, comenzará a orbitar el planeta menos conocido de nuestro sistema solar a finales de 2025. La misión consta de dos naves espaciales: el Orbitador Planetario de Mercurio (MPO) y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO). Mientras recopila datos durante su misión de un año, el MPO soportará temperaturas superiores a los 350 °C.
Almatech diseñó y optimizó un deflector que protege el MPO contra el calentamiento a más de 270°C. También protege el receptor láser de un altímetro incorporado contra el calor proveniente del sol. Los componentes incluían un espejo de aluminio muy fino que se usaba para desviar los rayos del sol. “Se dio la forma de este espejo, la rugosidad tolerable se especificó en 4 nm, independientemente de cualquier influencia externa”, dice Blecha. “En comparación, el diámetro de un átomo de aluminio es de 0,25 nm”.
El Solar Orbiter es una misión de colaboración entre la ESA y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos para estudiar el sol y su atmósfera exterior. Programado para su lanzamiento en 2019, la nave espacial observará la atmósfera del sol y combinará estas observaciones con las medidas tomadas en el entorno que rodea al orbitador. Proporcionará información sobre los procesos físicos fundamentales estudiados en condiciones que son imposibles de reproducir en la Tierra e inviables de observar desde distancias astronómicas.
Un instrumento Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) a bordo del Solar Orbiter observará tanto el disco solar como la corona para caracterizar las propiedades del plasma en y cerca del sol. Para este instrumento, Almatech diseñó un mecanismo de cambio de rendija. Mueve el obturador deformando partes en lugar de deslizarse a lo largo de guías. “Esto es vital porque las partículas creadas por la abrasión inhabilitarían con el tiempo el instrumento óptico y la limpieza sería imposible”, dice Blecha.
Probando el gemelo digital una y otra vez
Para muchas piezas, el papel de Almatech es optimizar los diseños existentes. La estructura del telescopio CHEOPS, por ejemplo, necesitaba reducirse en complejidad y peso manteniendo su resistencia estructural. “Debido a que todos los componentes que creamos son únicos y deben funcionar durante muchos años sin mantenimiento ni limpieza, los ciclos de desarrollo llevan más tiempo que en los diseños terrestres”, dice Blecha. “Aunque se proporcionó la forma del deflector para el orbitador BepiColombo, nos tomó cuatro años llegar al hardware final”. Almatech pasó un período similar desarrollando el mecanismo de cambio de rendija para el Solar Orbiter, aunque fueron contratados para proporcionar todo el desarrollo desde la primera idea hasta el hardware final.
La causa principal de estos ciclos de desarrollo prolongados es la enorme cantidad de pruebas realizadas para demostrar que se cumplirán todos los requisitos en todas las situaciones imaginables durante todo el ciclo de vida de los componentes. Dentro de un ciclo de desarrollo, también se construyen y prueban varios prototipos físicos, pero Almatech realiza la gran mayoría de estas pruebas en el mundo virtual utilizando un gemelo digital del componente bajo escrutinio. Para este propósito, los diseñadores de equipos de grado espacial utilizan el software Femap™ de Siemens Digital Industries Software junto con el solucionador Nastran® para simular el rendimiento, comenzando en las primeras fases del desarrollo del producto. “Los diversos análisis de modelos brindan pruebas a los clientes y las autoridades de que los dispositivos complejos funcionarán según lo requerido en las condiciones previstas”, dice Blecha.
Producto: HandySCAN 3D Industria: Automotriz y Transporte
Aftermarket: escaneado 3D como paso preliminar en la producción de prototipos y muestras de accesorios para motos personalizadas
ABM Fahrzeugtechnik GmbH ha estado desarrollando accesorios de alta calidad para motocicletas de todas las marcas establecidas con pasión durante más de 30 años. Su atención se centra en la ergonomía, la tecnología moderna y los estándares de seguridad alemanes. En ABM, la calidad insuperable se combina con un diseño llamativo para una conducción ergonómica divertida. Bajo el paraguas de ABM Fahrzeugtechnik GmbH, la marca personalizada WUNDERKIND desarrolla accesorios premium para motocicletas personalizadas, como motocicletas Harley-Davidson, Triumph, Indian, Victory y otras.
Conversión de guardabarros trasero de un BMW R18
Se requería una conversión completa para la parte trasera del nuevo BMW R18. En lugar del guardabarros trasero original, se requería un guardabarros estrecho y ajustado, que se puede montar en el basculante de la rueda trasera usando puntales de retención. El asiento original fue retirado y reemplazado por un asiento independiente.
Para fijar la matrícula, también se tuvo que diseñar un adaptador que permitiera montar un marco porta matrículas en el lateral del basculante. Para ello, primero se escaneó la motocicleta completamente y luego sin las piezas originales con el escáner 3D HandySCAN de Creaform. Se prestó especial atención a la posición exacta de los puntos de fijación en el bastidor y el basculante donde posteriormente se montarían las piezas desarrolladas por ABM. Las posiciones de las roscas (M6 – M10) y el espaciado de los agujeros debían capturarse con la máxima precisión.
Los datos escaneados luego podrían exportarse al programa de diseño de Solid Edge y usarse allí como base para el diseño. El guardabarros prefabricado también fue escaneado y colocado en el conjunto, concéntrico a la rueda. Los puntales y adaptadores podrían diseñarse directamente en el modelo y luego imprimirse para su verificación.
La posición del asiento independiente podría moverse en el modelo y alinearse de manera óptima sin necesidad de montar y desmontar múltiples piezas individuales. Una vez que se comprobaron las piezas impresas, la producción del prototipo y la muestra pudo comenzar de inmediato.
escaneado importado a Solid Edge (rojo) y nuevo guardabarros trasero, incluido el portamatrículas (negro) Abajo: motocicleta con datos escaneados
La mejora de procesos
Antes de que se usaran los escáneres, a menudo tomaba mucho tiempo registrar todos los datos y medir y documentar los componentes, lo que significaba que el vehículo del cliente tenía que permanecer en el sitio durante mucho tiempo. Con el sistema de escaneado de Creaform, los datos se registran y documentan rápidamente. Los componentes a menudo se pueden preparar e imprimir digitalmente. Todo lo que se requiere es volver a tener el vehículo internamente para ensamblar y probar las piezas impresas o fabricadas. No hay viajes innecesarios entre el taller y la oficina de diseño. En general, el proceso de desarrollo hasta el producto terminado se acorta significativamente, lo que ahorra tiempo y dinero.
Otra ventaja es que los datos archivados se pueden utilizar para desarrollos posteriores en cualquier momento sin que el vehículo tenga que estar físicamente presente.
Antes de adquirir el escáner HandySCAN 3D, las mediciones se realizaban manualmente en ABM utilizando calibradores, varillas de medición y cintas métricas. El procedimiento fue extremadamente largo y los resultados de la medición inexactos, por lo que el trabajo posterior en el modelo tuvo que realizarse repetidamente y la impresión 3D tuvo que realizarse varias veces.
Con este método de medición inicial pero común, se podría haber implementado el proyecto descrito anteriormente, pero habría sido muy engorroso y habrían sido necesarias varias impresiones costosas y que consumían mucho tiempo debido a prueba y error. Además, los vehículos de los clientes tendrían que estar disponibles durante mucho tiempo para implementar el desarrollo.
ABM aprecia plenamente las ventajas de HandySCAN 3D : resultados de medición altamente precisos y confiables, distancia de medición pequeña (útil en espacios reducidos), apenas se requiere spray de escaneo (no hay necesidad de remoción laboriosa después del escaneo), fácil manejo del escáner y el software
Producto: Tecnomatix Industria: Automotriz y Transporte
General Motors utiliza la realidad virtual y la simulación humana juntas para acelerar el descubrimiento temprano de problemas y mejorar la comunicación del equipo
La realidad virtual (VR) es una tecnología emocionante que está demostrando ofrecer resultados reales en las industrias manufactureras. En particular, la aplicación de VR en la simulación de procesos de fabricación permite la identificación temprana de problemas al permitir que los ingenieros se sumerjan en sus diseños a escala uno a uno, descubriendo y resolviendo problemas antes de que se gasten los recursos físicos. La integración de los resultados de la simulación VR en el flujo de trabajo del proceso permite la comunicación de problemas de manera efectiva entre equipos separados físicamente. Debido a que dominar la realidad virtual es simple e intuitivo, la tecnología se está adoptando rápidamente para uso industrial.
Ryan Porto, especialista técnico en ergonomía de General Motors, y Jonathan Botkin, ergonomista sénior de programas de General Motors, presentaron su aplicación de realidad virtual utilizando Process Simulate en la cartera Tecnomatix® de software de fabricación digital de Siemens en Realize Live , la conferencia mundial de usuarios de Siemens. Este blog resume su presentación y muestra cómo la realidad virtual está aumentando la eficiencia en la industria automotriz.
Realidad virtual y simulación humana en General Motors
El Laboratorio de Ergonomía Global en Ingeniería de Manufactura de General Motors (GM) actualmente está realizando sesiones de realidad virtual utilizando Process Simulate . El equipo de Ergonomía utiliza VR para sumergir a los ingenieros de productos y fabricación en sus diseños, brindándoles la visualización de una variedad de ensamblajes y operaciones avanzadas en un entorno 3D.
El enfoque de los estudios inmersivos es evaluar la accesibilidad humana, la línea de visión, la accesibilidad y el espacio libre para las manos. La tecnología inmersiva ha mejorado los estudios de simulación humana durante el proceso de desarrollo de vehículos para el diseño de estaciones de trabajo más seguras. También ha aumentado la colaboración entre la ingeniería de productos y la ingeniería de fabricación para reducir los cambios de diseño tardíos en el ciclo de vida del producto.
Simulación de realidad virtual
El equipo de GM mostró varios ejemplos en video de cómo están aprovechando la realidad virtual en su laboratorio de ergonomía. En un caso, un sujeto interactúa con una estructura de aluminio que simula la barrera y la conciencia del límite. La simulación imita los puntos duros de un vehículo y simula las limitaciones de alcance.
El equipo de GM agregó piezas impresas en 3D para representar las dimensiones exactas para evaluar la accesibilidad y la línea de visión del miembro del equipo. La tecnología inmersiva les ayuda a mejorar el conjunto de habilidades de los ergonomistas del programa y les permite validar sus simulaciones en un entorno 3D desde el punto de vista de una tercera persona.
En la simulación se incluye el módulo Process Simulate “manos en vivo”, que brinda una comprensión detallada del ensamblaje manual y el espacio libre manual. La medición en tiempo real está disponible con una regla interactiva en la escena. Las capacidades de marcado identifican problemas para la audiencia, y el seguimiento de problemas se facilita con notas para capturar y documentar la descripción del problema y registrar capturas de pantalla.
La realidad virtual en Process Simulate proporciona una representación realista de una operación cuando la planta o el proceso actual no existe en la actualidad. Ayuda a garantizar la coherencia y la confiabilidad entre las evaluaciones en múltiples programas.
Capacidades de captura de movimiento
El equipo de GM aprovecha las capacidades de captura de movimiento proporcionadas en Process Simulate. Usan una solución de captura de movimiento inercial para registrar la tarea de una operadora mientras se agacha bajo el haz de impacto y entra al compartimiento del motor. Usando un operador masculino más grande, la captura de movimiento se puede usar para comparar cómo una antropometría más grande ingresaría al compartimiento del motor. El equipo puede evaluar el pato bajo altura para garantizar que haya accesibilidad al compartimento y analizar la postura precisa de una tarea u operación futura. La captura de movimiento permite la integración y la interacción con estructuras físicas y piezas y ensamblajes impresos en 3D.
Manos en vivo de realidad virtual
La función de manos en vivo de Process Simulate Virtual Reality permite al ergonomista visualizar manos escaladas y en posturas desde la biblioteca de posturas de Process Simulate. Luego, pueden realizar estudios generales de espacio libre para las manos, validando simulaciones que mueven objetos en una secuencia de ensamblaje, tal como se describe en el proceso de fabricación.
Línea de visión de realidad virtual
Las evaluaciones 3D en Realidad Virtual permiten validar la línea de visión del operador. Por ejemplo, el equipo de GM puede ver la línea del sitio del maniquí para determinar si el operador puede ver los accesorios en el módulo de aplicación de frenos. Luego, pueden aprovechar la realidad virtual para encontrar posturas alternativas que no se consideraron anteriormente y ahora brindan una línea de visión adecuada.
Colaboración dentro del módulo VR
Además de las mejoras de la simulación humana, la realidad virtual también ha aportado un enorme valor a la colaboración entre varios grupos de General Motors. Durante un tiempo en el que el trabajo remoto ha aumentado significativamente, aún han podido colaborar de manera segura con las partes interesadas clave, como diseñadores, representantes de plantas e ingenieros de productos y fabricación. Están compartiendo sesiones inmersivas y demostraciones de forma virtual a través de portales como Microsoft Teams o Zoom. En lugar de crear maquetas físicas desde cero, los miembros de la planta pueden revisar virtualmente los vehículos nuevos.
Sauber Motorsport AG ha construido una fábrica interna de gran productividad para respaldar sus operaciones de túnel de viento de alta demanda facilitada por una asociación para soluciones de 3D Systems a largo plazo. La experiencia en soluciones y equipos de alto rendimiento de 3D Systems, junto con los mejores materiales de su clase, proporcionan las piezas de alta calidad necesarias para que Sauber pruebe más iteraciones de modelos aerodinámicos.
El rendimiento a nivel de fábrica impulsa el desarrollo constante
El ritmo de la innovación en Sauber es implacable. Para maximizar la capacidad de impulsar un desarrollo rápido en su automóvil, Sauber Engineering ha invertido en un parque de máquinas de fabricación aditiva que se encuentra entre los más grandes de su clase en Europa. Debido al rendimiento comprobado, la calidad, la precisión y la selección de los mejores materiales de su clase con las impresoras 3D de 3D Systems, este parque incluye quince máquinas de 3D Systems en diversas tecnologías.
Según Christoph Hansen, director de tecnología e innovación de Sauber Engineering, la fabricación aditiva es una parte integral de todos los equipos de la Fórmula Uno, ya que proporciona un acceso más rápido a las piezas que los métodos de fabricación convencionales. “Crear piezas en fibra de carbono puede llevar semanas”, dijo Hansen. “Producir de manera convencional la cantidad de piezas que necesitamos para progresar sería imposible en el tiempo que tenemos”.
Debido a esta necesidad de velocidad, Hansen dijo que el tiempo de entrega fue el factor más importante al momento de seleccionar un socio de impresión en 3D. Sin embargo, no fue el único factor: “Debemos producir más opciones para competir en el aspecto del desarrollo, pero no se trata solo de crear la mayor cantidad de piezas posible. También debemos probarlas y asegurarnos de que sean correctas”, dijo Hansen.
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Los mejores materiales de su clase garantizan resultados de alta calidad
Para tener la máxima confianza en los resultados de las pruebas, se necesitan los mejores materiales de su clase. En Sauber Group, la rigidez y el acabado de la superficie de las piezas son fundamentales. Sauber Engineering produce un promedio de 100 a 150 conjuntos de piezas impresas en 3D a diario con las máquinas de 3D Systems. De estas piezas, del ochenta al noventa por ciento son piezas de SLA para pruebas de túnel de viento que se imprimen con una selección de materiales de SLA Accura, entre los cuales se incluyen:
Material Accura® HPC: un material nanocompuesto de alta velocidad y rigidez
Material Accura® Bluestone: un material compuesto para piezas estables de gran rigidez
Material Accura® Xtreme : un plástico gris ultrarresistente
Junto con la confianza de Sauber Motorsport en la calidad de los materiales Accura, este alto nivel de producción diaria de piezas es fundamental para el progreso del equipo y el éxito definitivo. “Normalmente, encontramos una mejora en cada ciclo”, dice Hansen, “y si ahora se pueden hacer 50 ciclos, esto marca una gran diferencia. Cuanto más rápido podamos producir las piezas, más rápidos serán nuestros ciclos de desarrollo y más progreso podremos hacer en nuestra aerodinámica”.
Máquinas de calidad comprobada
Sauber Engineering usa las impresoras 3D Systems ProX® 800 para producir sus piezas de SLA. Esta impresora SLA a gran escala tiene una capacidad interior de impresión máxima de 650 mm x 750 mm x 550 mm (25,6 pulgadas x 29,5 pulgadas x 21,65 pulgadas), y ofrece alta precisión y exactitud. Al utilizar dos tamaños de puntos láser por capa, la impresora ProX 800 mantiene velocidades de impresión altas sin comprometer los detalles de las características.
Más allá de las piezas para las pruebas de túnel de viento, Sauber Engineering utiliza SLA para producir herramientas de fibra de carbono y SLS para diferentes propósitos, desde plantillas y herramientas misceláneas hasta piezas de uso final de bajo volumen para el propio automóvil. Sauber Engineering utiliza la fabricación aditiva para la producción de piezas de uso final en función de una combinación de comodidad, complejidad y economía que ofrece esta tecnología para piezas de bajo volumen, como conductos, cajas electrónicas y equipos de parada en boxes, y utiliza un material de SLS patentado reforzado con carbono.
Según Hansen, la arquitectura de la máquina de SLS de 3D Systems fue el factor decisivo a la hora de elegir este equipo, ya que estas máquinas utilizan un mecanismo de rodillo para colocar las capas posteriores de material en lugar de un limpiador. Este método proporciona una capa de material lisa y totalmente aplanada, mientras que los mecanismos de limpieza pueden agitar el material y, a veces, provocar bloqueos en el sistema. El método de rodillo de 3D Systems compacta el polvo, lo que da como resultado capas uniformes que ofrecen piezas más fuertes.
La productividad ininterrumpida impulsa la innovación
En el mundo altamente competitivo de la Fórmula Uno, es todo un desafío progresar de forma constante frente a las regulaciones cada vez más estrictas. Sauber Engineering supera este desafío con las tecnologías comprobadas de 3D Systems para maximizar sus capacidades. La fábrica interna de máquinas de 3D Systems permite que Sauber Engineering tenga una productividad de alto rendimiento, piezas de alta calidad y la mejor selección de materiales de su clase para seguir impulsando el desarrollo de forma más rápida y prolongada.
Vivimos en un mundo donde nada se detiene. Las empresas y las personas de todo el mundo continúan ampliando los límites de las estructuras compuestas. Después de todo, fue un ingeniero, no un científico, el que pisó por primera vez otro mundo. Servicios de ingeniería de Elston (o EES) ciertamente están clasificados en ese grupo de innovadores. Con sede en Knebworth en el Reino Unido, EES opera en el mundo de los servicios de ingeniería mecánica. La empresa especializada en el desarrollo de estructuras compuestas de plástico reforzado con fibra. Ron Elston, director general, se enorgullece de ser el propietario de la empresa. Ron tiene una gran experiencia que abarca una ilustre carrera de 60 años. Su carrera comenzó como aprendiz de dibujante en ML Aviation, antes de supervisar la creación de pequeños circuitos integrados y grandes antenas de estación terrestre. La variada experiencia de Rons significa que se le considera un especialista en ingeniería mecánica y fabricación de materiales compuestos.
Para proporcionar contexto, los compuestos son una combinación de materiales no metálicos y metálicos para crear una estructura o una gama de estructuras. Estas estructuras crean componentes fuertes, livianos, rígidos y de baja densidad. Estos componentes sientan las bases para crear ensamblajes increíblemente resistentes en una amplia gama de sectores, incluidos la arquitectura, la automoción y la industria aeroespacial, por nombrar algunos. Es un enfoque que ha acelerado las capacidades de la sociedad para llevar nuestras capacidades de ingeniería al siguiente nivel.
Aplicaciones compuestas y de fabricación avanzada del siglo XXI; ¿Cómo llegamos aquí?
Hubo un tiempo en que las aplicaciones de fabricación de compuestos no podían satisfacer las necesidades de muchas empresas. Las empresas tenían una amplia comprensión de cómo los nuevos procesos y materiales revolucionarían el flujo de trabajo de fabricación para incluir compuestos. El problema era que las empresas no eran lo suficientemente proactivas para facilitar el cambio.
Ron tuvo la oportunidad de fusionar las pruebas y el análisis de estructuras compuestas con la oficina de diseño durante su tiempo en el Centro de Investigación Marconi. ¿Por qué era tan importante en ese momento? Permitió que un especialista como Ron implementara un enfoque integrado; donde un equipo supervisó el diseño conceptual, el diseño geométrico, el análisis estructural, la creación de herramientas, la creación de piezas y las pruebas. Al conectar los puntos, las empresas de fabricación de compuestos pudieron lograr una mayor innovación de productos para mejorar la eficiencia de la producción. Además, las empresas redujeron el tiempo hasta la iteración final, al mismo tiempo que impulsaron las capacidades de sus respectivas industrias.
La tecnología fue un cambio de juego para las estructuras compuestas
La experiencia de Ron contribuyó a un cambio en los procesos que resultó en mejoras dentro de la fabricación avanzada. Sin embargo, fueron las mejoras en la tecnología las que realmente impulsaron a la industria hacia una nueva era. Las capacidades modernas significan que el análisis gráfico se completa a un ritmo mucho más rápido. Además, se pueden manejar múltiples materiales compuestos simultáneamente; principalmente debido a las mejoras que hemos visto en el rendimiento y el almacenamiento del hardware de la computadora.
Los estudios de golpes y vibraciones ahora son más precisos que nunca; cuando combina todos estos elementos, el usuario recibe muchos más datos del mundo real que antes. Los equipos que tienen la experiencia y/o un conocimiento realmente pagarán dividendos. Los fabricantes de compuestos pueden reducir la masa, el costo y los tiempos de producción de sus estructuras. Como resultado, los mismos fabricantes finalmente están reduciendo su tiempo de entrega al mercado.
Sostenibilidad en la fabricación de compuestos
Los procesos y las innovaciones tecnológicas han empujado continuamente los estándares de la industria hasta donde estamos hoy dentro de la fabricación de compuestos. Sin embargo, se necesita una transición global hacia una sociedad más sostenible; la fabricación de compuestos no es inmune a esto. Afortunadamente, las empresas de fabricación de compuestos ya están considerando los aspectos prácticos de implementar tecnologías sostenibles en su flujo de trabajo. En algunos casos, las empresas están comenzando a recuperar la fibra de carbono de productos fuera de uso fuera de servicio. Además, ha habido un cambio hacia el uso de termoplásticos en lugar de plásticos termoendurecibles. Los plásticos termoendurecibles para compuestos normalmente incorporan resina epoxi de un solo uso. Los termoplásticos como el polietileno no tienen este problema; su estructura química significa que pueden volver a fundirse y retirarse de las estructuras compuestas para su reutilización. Es esencialmente una etapa temprana de una “economía circular” dentro de la industria de fabricación de compuestos.
Los plásticos reforzados con fibra pueden producir estructuras con relaciones de resistencia a peso superiores a las de los materiales tradicionales, como el acero y el aluminio. El refuerzo de los termoplásticos utilizando fibra de carbono reutilizada o fibra ‘virgen’ puede lograr propiedades de resistencia y rigidez que se acerquen a las que se logran con compuestos termoendurecibles. Estamos viendo una mejora continua de las materias primas para crear productos fuertes, sin comprometer la calidad y reduciendo las emisiones de carbono en paralelo. Este es realmente el comienzo de que los fabricantes de compuestos reconozcan los peligros que representan las emisiones de carbono y avancen hacia un modelo más sostenible para el futuro.
¿Por qué Siemens para estructuras compuestas?
Para alguien con la experiencia de Rons, usar una aplicación de software poderosa es tan importante como tener una sólida comprensión de la ciencia detrás de las estructuras compuestas. 50 años en la industria significan que Ron ha visto, usado y dominado una variedad de aplicaciones de software. Por lo tanto, es testimonio de Siemens que NX sigue siendo el paquete elegido por Elston Engineering Services. ¿Por qué es este el caso?
El enfoque integrado de Siemens NX
Ron cree que Siemens tiene un enfoque integrado con NX; diferentes funciones con diferentes propósitos se empaquetan en la misma aplicación para permitir a los usuarios permanecer en una plataforma para todo su flujo de trabajo. Los ingenieros de diseño pueden perder un tiempo precioso durante su flujo de trabajo exportando conjuntos de datos a otra aplicación, si su aplicación principal no viene equipada con las características correctas que necesitan para su caso de uso. Siemens NX elimina este problema. Tener en cuenta una estrategia de desarrollo consistente que agregue una gama de funciones en futuras versiones de NX sienta las bases para que NX satisfaga las necesidades de múltiples empresas en una variedad de industrias.
Comprender la ciencia detrás de las estructuras compuestas
El usuario puede tener una sólida comprensión de la ciencia detrás de las estructuras compuestas. Luego necesitan tener las herramientas disponibles para simular con precisión la ciencia dentro de su aplicación. Es un aspecto importante para cualquier aplicación al analizar cómo se comportará una variedad de estructuras compuestas en escenarios del mundo real. ¡Esto es especialmente cierto cuando el escenario se vuelve extremo y ejerce enormes presiones externas sobre las estructuras! NX analiza con precisión estructuras compuestas y metálicas de acuerdo con escenarios del mundo real. Es una característica que surgió cuando Ron desarrolló antenas de radar con EASAT para usar en zonas de clima intenso.
Producto: Teamcenter Industria: Maquinaria y equipo industrial
Una empresa que se transforma digitalmente con éxito se convierte en una empresa digital
La transformación digital se refiere a la adopción de datos y soluciones digitales para actividades y procesos comerciales. Involucra a las personas con flujos de trabajo digitales para promover el máximo beneficio de las inversiones en tecnología en toda la organización. La transformación digital es más que simplemente reemplazar los procesos manuales con procesos digitales: los resultados esperados son el cambio cultural y la adopción de procesos reinventados que aprovechan al máximo las estrategias digitales bien definidas.
Líder mundial en máquinas y sistemas de procesamiento
Biesse Group es líder mundial en tecnología de procesamiento de madera, vidrio, piedra, plástico y metal. Las inversiones del Grupo Biesse en investigación y desarrollo ascienden a 14 millones de euros anuales, y la empresa cuenta con más de 200 patentes registradas. La empresa tiene 12 sitios industriales, 39 subsidiarias, 300 agentes y revendedores seleccionados, y una participación de exportación del 90 por ciento. Fundada en Pesaro en 1969 por Giancarlo Selci, la empresa cotiza en el segmento Estrella de la Bolsa de Valores de Italia desde 2001. La plantilla global actual es de 4.100 empleados.
Biesse Group se está transformando gradualmente de un fabricante de maquinaria y sistemas a una organización que ofrece una cartera más amplia de servicios innovadores, ayudando a los clientes que se unen al mundo Biesse a aumentar su productividad y rendimiento.
Desafíos
Digitalice, optimice y mejore la calidad de los proyectos de desarrollo de productos
Entregar información del producto a todas las partes interesadas en diferentes áreas y roles comerciales
Implemente una única fuente de datos para alimentar otras aplicaciones (ERP, IoT) automáticamente
Clave del éxito
Implemente Teamcenter como una plataforma PLM escalable integrada con otros sistemas empresariales
Resultado
Estableció una plataforma unificada para administrar y compartir información de productos
Información estructurada para apoyar la búsqueda y la navegación.
Reducción del tiempo de gestión de datos CAD
Reducción del tiempo de recuperación de la información técnica del producto entre un 10 y un 20 %
Con Teamcenter, encontramos una solución que ofrecía todas las capacidades que necesitábamos. La plataforma está abierta a futuras ampliaciones hacia otros módulos y aplicaciones, por lo que ofrece una sólida confianza a largo plazo.
Davide Andreatini, Gerente Técnico, Unidad de Negocios de Centros de Maquinado, División Madera Grupo Biesse
Producto: Artec Space Spider Industria: Automotriz y Transporte
Classic-Car.TV digitaliza un Ford Eifel 1937 único con escáneres de Artec 3D en el centro de innovación MakerSpace de la Universidad Técnica de Munich
¿Cómo capturar el estado actual de un automóvil clásico poco común y tomar medidas precisas de él para preservarlo para la posteridad y garantizar que se puedan fabricar piezas de repuesto en caso de accidente o daño? El equipo de Classic-Car.TV no es nuevo en tareas como estas. Apasionados por todo lo relacionado con los clásicos, publican artículos, fotos y videos en el sitio web Classic-Car.TV para dar a su audiencia la imagen completa del mundo de los automóviles clásicos. Classic-Car.TV produce nuevas historias cada semana, y llega a alrededor de 300,000 lectores internacionales al mes.
Objetivos y ventajas de usar escaneo 3D para autos clásicos
El equipo de Classic-Car.TV está trabajando en el desarrollo de una base de datos de modelos 3D de automóviles clásicos, uno de los cuales es un Ford Eifel 1937. El vehículo tiene un chasis Gläser especial y, por lo tanto, se considera una pieza absolutamente única.
Ford Eifel preparado para el escaneo. Se situaron marcadores en las superficies grandes y sin características para asegurar el seguimiento.
Hasta hace poco, los clásicos eran capturados manualmente usando marcos de plantillas: se situaba un marco alrededor del vehículo y se escaneaba gráficamente, corte por corte. Se creaban esqueletos de madera a partir de las secciones transversales resultantes para reproducir la forma del vehículo. Aunque este método es bastante popular, es costoso, toma mucho tiempo y no siempre es lo suficientemente preciso.
Se ha comprobado que el uso de escáneres 3D para esta tarea ahorra tiempo y dinero, y brinda resultados más precisos en comparación con el método tradicional. Los escaneos de piezas individuales se pueden usar para la ingeniería inversa, donde las partes se examinan y, a menudo, se modifican para producir repuestos. Esto es especialmente importante para automóviles únicos como el Ford, en caso de que se averían. A este auto le falta su parte superior retráctil, que ahora se puede recrear. Además, el propietario del automóvil quería documentar su condición con la mayor precisión posible, lo que incluía tomar mediciones 3D. Los datos también se pueden usar para la impresión en 3D: ya se ha creado un modelo 1:4 de este Ford.
Artec 3D: la cooperación con MakerSpace hace que se lleven a cabo proyectos interesantes
La digitalización del Ford Eifel fue facilitada por el taller de alta tecnología MakerSpace ubicado en UnternehmerTUM, que es el centro de innovación de la Universidad Técnica de Munich. En un espacio de 1.500 metros cuadrados, MakerSpace presenta varias áreas de fabricación para el procesamiento de metal, madera, textiles y otros materiales que utilizan equipos modernos. El equipo Classic-Car.TV vino al taller para digitalizar en 3D el Ford con los escáneres Eva y Space Spider, proporcionados a MakerSpace por Artec 3D. El equipo de Classic-Car.TV fue al taller para digitalizar en 3D un Ford con los escáneres Eva y Space Spider, que Artec 3D proporcionó a MakerSpace con el respaldo del distribuidor de Artec, Gold KLIB.
“Nuestra experiencia radica en la presentación de métodos de restauración para automóviles clásicos”, dijo Kay MacKenneth, editor en jefe de Classic-Car.TV. “La tecnología moderna es cada vez más frecuente aquí“.
Escaneando el marco guía
Los escáneres 3D entregan datos de alta calidad hasta el más mínimo detalle
El equipo utilizó los escáneres portátiles 3D Eva y Space Spider para recopilar la mayor cantidad posible de datos sobre el Ford de 80 años de antigüedad. Cuanta más información sobre el cuerpo del automóvil, más fácil es armar los escaneos para obtener un modelo 3D completo. Por otro lado, no se deben hacer demasiados escaneos: cada sesión de escaneo genera una gran cantidad de datos, lo que requiere el uso de computadoras potentes.
Resultó útil que el cuerpo del Ford hubiera sido cubierto con un elemento mate anticorrosión por lo que el acabado no tenía brillo; esto le ahorró al equipo la necesidad de utilizar un spray anti brillo para facilitar el escaneo. El cuerpo y el interior del Ford, el marco de madera y el marco de la escalera en el que descansa el cuerpo fueron escaneados con Artec Eva. Esto permitió la adquisición de mediciones digitales precisas y la localización de los refuerzos faltantes para hacerlos por separado más tarde. Pero eso por sí solo no fue suficiente: el clásico fue desmontado para que el equipo pudiera escanear sus partes difíciles de alcanzar. Ahí es donde entró en juego Space Spider, una herramienta ideal para la digitalización detallada: capturó partes individuales en una resolución extremadamente alta.
Escaneando el interior del Ford
“Trabajar con los escáneres de Artec 3D fue una experiencia completamente nueva para mí y abrió un nuevo mundo de posibilidades“, dijo Kay MacKenneth. “En el pasado, era necesario medir un automóvil clásico con plantillas y construir modelos apropiados. Esto llevaba meses y existía el riesgo de terminar con desviaciones. En mi opinión, un escáner 3D debería ser hoy en día parte de cualquier garaje avanzado de automóviles clásicos “.
Procesamiento de escaneos en Artec Studio
Los escaneos individuales se alinearon y fusionaron en el software de modelado 3D Artec Studio. Durante el procesamiento de datos, se examinaron los escaneos en busca de posibles agujeros. El escaneo del Ford se realizó sin problemas, y el retoque tuvo que aplicarse sólo en algunas esquinas y cavidades que eran demasiado angulosas para capturar. Al final del proceso, se creó una nube de puntos, un modelo de polígono y un conjunto de datos de texturas.
Los datos completos en 3D facilitan la restauración del automóvil. El modelo 1: 1 ahora se puede usar para crear impresiones 3D, matrices de chapa y piezas de repuesto. Gracias a los escáneres de Artec 3D, el automóvil vintage único se ha conservado para la posteridad, los fanáticos del automóvil y su propietario.
“El alcance del trabajo es enorme y los resultados del escaneo ciertamente ahorrarán meses de trabajo”, dijo Kay, quien a finales de agosto de 2017 presentó el modelo original bajo el lema “Future Meets Past” en la exposición Concorso Competizione Sportivo en Munich.
Modelo 3D del Ford
Classic-Car.TV: más proyectos de escaneo 3D
“Junto con MakerSpace y Artec 3D, estamos trabajando en varios casos en los que podemos mostrar cómo los métodos de alta tecnología se pueden integrar en la restauración profesional tradicional“, dijo Kay. “Esto comienza con la reconstrucción de las piezas y se extiende a la fabricación de moldes y la captura de formas completas del vehículo con el fin de poder recrear el vehículo en caso de daño. Esto es muy importante, especialmente para vehículos raros “.
Hablando de sus próximos proyectos, Kay mencionó escanear Fiat 600 Elaborazione Frua, una pieza única construida por el diseñador italiano Pietro Frua. El automóvil no tiene las direccionales de los guardabarros. Tenían un diseño muy especial y ahora deben ser reconstruidos mediante escaneo 3D e ingeniería inversa. “También utilizaremos los escáneres para otros moldes para la producción de chasis a fin de crear material ilustrativo“, dijo Kay.
Rotor Bike Components es un grupo de empresas especializadas en el diseño y fabricación de piezas para bicicletas de medio y alto rendimiento. Reconocida mundialmente, la compañía ha desarrollado cuatro líneas principales de productos –platos, potenciómetros, platos y bielas y pedaliers– a los que aplica la máxima innovación para competir en un mercado en constante evolución.
Con sede en Madrid y presencia en 47 países, la compañía cuenta con sucursales en Taiwán, Holanda, Estados Unidos y una red de más de 5.000 puntos de venta en todo el mundo. Rotor Bike Components también tiene dos empresas de distribución: Bikemotiv para España y Rotor Benelux, que abastece a Bélgica, los Países Bajos y Luxemburgo. En 2014, la compañía cerró el año con unos ingresos de 14 millones de euros (el 85 por ciento del total procedente de exportaciones) y un equipo de casi 100 empleados.
La innovación está en el ADN de Rotor Bike Components. El génesis de la empresa tuvo lugar en la Escuela de Ingenieros Aeronáuticos de Madrid, donde, en 1995, un grupo de estudiantes concibió un sistema de bielas con revolucionarias ventajas biomecánicas denominado Rotor System.
Dentro del entorno empresarial, continuaron con otros lanzamientos innovadores como el RCK, un cuadro con pedalier diseñado específicamente para aprovechar los beneficios del Rotor System. Lo que es más importante, la empresa también creó QRings, platos ovalados con diferentes resistencias de transmisión para superar la zona muerta y optimizar la potencia de salida durante el pedaleo. Esta innovación convirtió a Rotor Bike Components en una empresa de referencia en el sector a nivel internacional.
“Tradicionalmente los platos eran redondos, pero descubrimos que una forma ovalada mejoraba el rendimiento y disminuía la fatiga muscular”, explica José Luis Sanz, director comercial de Rotor Bike Components. “Nos hemos hecho populares en el mercado por poder ajustar la placa y dar la máxima ovalidad en diferentes posiciones, dependiendo de dónde se aplica la máxima potencia al pedalear”.
La tecnología de punta respalda el crecimiento
La innovación continúa afectando las operaciones diarias de la empresa. El interés por ofrecer soluciones con la mejor tecnología para mejorar el rendimiento ciclista se combina con el reto de producir más de 250.000 componentes al año con más de 500 referencias diferentes para cubrir su oferta de carretera, triatlón, mountain bike y ciclocross.
Para sostener la innovación, es esencial alinear los esfuerzos del departamento de ingeniería de Rotor Bike Components con los profesionales de fabricación de su empresa hermana, EDR System, que es miembro del mismo grupo empresarial. En la década de 1990, EDR System se convirtió en la primera empresa en España en utilizar aluminio y titanio para la fabricación de piezas de bicicleta, y es líder tecnológico en mecanizado por control numérico (CNC).
“Nos movemos en un mercado de marcas muy consolidadas donde nuestra arma competitiva es ofrecer innovación. Es importante ser muy ágil para adaptarse rápidamente a los cambios. Hay que ser muy flexible porque la vida media media de los productos es inferior a los 3 años”, apunta David Martínez, director del departamento de ingeniería de Rotor Bike Components.
Actualización de la tecnología de diseño
En 2007, la empresa decidió evolucionar su sistema de diseño asistido por computadora (CAD), el software I-deas™, al software NX™ del especialista en gestión del ciclo de vida del producto (PLM) Siemens Digital Industries Software para volverse más competitiva. La empresa enfrentó dos desafíos clave: integrar CAD con la fabricación asistida por computadora (CAM) y lidiar con la creciente complejidad del producto. “Por un lado, no había conexión entre nuestro programa CAD y el programa CAM de EDR System y, por otro, los diseños eran cada vez más complejos, sobre todo a la hora de abordar el montaje, y necesitábamos una herramienta más potente”, explica Martínez. “Queríamos crecer, pero sin la tecnología avanzada que nos ofrecía NX no podíamos ofrecer la innovación que nos diferenciaría”, añade Sanz.
Después de evaluar otras soluciones, la empresa optó por NX CAD, principalmente debido a la excelente experiencia de su empresa hermana, EDR System, que utiliza NX CAM como solución de mecanizado. NX fue presentado a Rotor Bike Components por Análisis y Simulación, un socio de soluciones de Siemens Digital Industries Software que compartió su amplio conocimiento de diseño, ingeniería y fabricación asistidos por computadora (CAD/CAE/CAM) con la empresa. “Decidimos incorporar también NX en nuestro departamento de ingeniería para aprovechar sus capacidades de diseño con múltiples funciones avanzadas y garantizar una conexión total con los procesos de fabricación”, dice Sanz.
Máxima colaboración con NX
Actualmente, el 99 por ciento de todos los diseños de Rotor Bike Components se desarrollan con NX CAD. El equipo de ingeniería tiene seis licencias y utiliza las herramientas de modelado y dibujo del software para realizar su diseño 3D, generación de documentos y planos de dibujo para piezas y ensamblajes. Los archivos de diseño se envían a EDR Systems para el mecanizado y se integran con su sistema NX CAM. Y para el desarrollo de nuevos productos, el departamento de ingeniería y calidad de Rotor Bike Components evalúa los modelos fabricados para verificar el cumplimiento de las normas correspondientes.
“Nuestro proceso no solo aporta ingeniería al trabajo desarrollado con NX, sino que también incluye aseguramiento de la calidad y empresas de terceros con las que colaboramos para diversas certificaciones. También ayuda incorporar elementos que no hacemos nosotros mismos, como la electrónica de los potenciómetros”, dice Martínez. “Es fundamental que podamos realizar intercambios sin problemas en el mismo archivo donde se integra el modelado, dibujo y mecanizado, para ejecutar fácilmente cualquier cambio que se solicite, o integrar cualquier archivo que se nos envíe utilizando la amplia capacidades de importación y exportación.”
Dentro de la empresa se ha creado un entorno colaborativo utilizando NX en el que también participa el equipo de producción diseñando los equipos de determinadas líneas de montaje, gracias a una licencia flotante alojada en un servidor corporativo. “Esta opción es muy interesante, ya que el personal de producción utiliza la herramienta de manera esporádica”, dice Martínez. “También se usa para hacer manuales de usuario, para el diseño de empaques, para ilustraciones en solicitudes de patentes y otras tareas”.
Martinez aprecia el uso simple e intuitivo de NX que permite la personalización y personalización de la interfaz. “Análisis y Simulación nos dio la formación adecuada para poder sacarle el máximo partido de una forma sencilla”, afirma.
El modelado síncrono acelera el diseño
Las herramientas de modelado síncrono de NX facilitan el modelado y permiten la máxima velocidad en la implementación de cambios rápidos, incluso sin un árbol de estructura de datos. “Esta característica, junto con la seguridad de que podemos importar cualquier extensión de archivo, es fundamental para la reutilización de los modelos que ya tenemos, especialmente los archivos reglamentarios”, dice Martínez.
Optimización de la ingeniería con simulación
Ingeniería también cuenta con las capacidades de análisis y simulación de la ingeniería asistida por computadora (CAE) de NX para optimizar su trabajo. “Saber que NX era modular y que podíamos integrar diferentes funciones según nuestras necesidades sin tener que cambiar el sistema fue un factor determinante en nuestra decisión por NX. La aplicación del método de elementos finitos va a seguir agregando más valor a nuestros procesos, y es algo que ya tenemos”.
