Casos de éxito – Página 23 – Goaltech Engineering Solutions

Electrolux implementa la planificación de flujo de materiales y fábricas 3D en todo el mundo

Producto: Tecnomatix
Industria: Productos de Consumo y Ventas

Con Tecnomatix y Teamcenter, Electrolux crea procesos y sistemas de fabricación uniformes y eficientes

Instalaciones de producción distribuidas globalmente

Electrolux AB, con sede en Estocolmo, Suecia, vende electrodomésticos para uso doméstico y comercial en 150 países de todo el mundo. Con alrededor de 58.000 empleados y 46 instalaciones de producción, la empresa desarrolla y fabrica productos de numerosas marcas: además de Electrolux, las principales marcas Grand Cuisine, AEG, Zanussi, Frigidaire y Westinghouse gozan de una reputación particularmente alta. En 1996, la marca alemana AEG fue adquirida de Daimler Benz, junto con varias divisiones y ubicaciones del grupo. Así es como la fábrica de Rothenburg ob der Tauber, fundada en 1964, llegó a Electrolux, que hoy produce 600.000 estufas y 1.400.000 cocinas al año para el mercado europeo. “Concedemos gran importancia a la implementación en detalle de las características esenciales del producto de cada marca en desarrollo y producción”, informa Bernd Ebert, director de Ingeniería de Fabricación Global – Preparación de Alimentos en Electrolux. Con sede en Rothenburg, Ebert se asegura de que todas las fábricas de aparatos de cocina Electrolux implementen procesos y sistemas uniformes.

Alta prioridad para la planificación de fábricas virtuales

Como parte de una estrategia integral de digitalización que cubre todas las áreas, 11 proyectos de fabricación digital están en la agenda de la corporación global sueca. Ebert ha asumido la responsabilidad de dos proyectos globales con la más alta prioridad. Su objetivo es crear “gemelos digitales” de todos los sitios de fabricación: en el proyecto de fabricación virtual, se seleccionó e introdujo una herramienta de planificación avanzada para la verificación temprana del diseño para desarrollar productos que sean fáciles de producción y ensamblaje. Por ejemplo, las secuencias de ensamblaje y los movimientos se planificarán y optimizarán tridimensionalmente para las colisiones previas a la ventilación. El requisito previo para esto es el desarrollo de diseños fac-tory tridimensionales, que es el foco del segundo proyecto, el diseño de fábrica 3D. Los diseños se crearán utilizando una herramienta de planificación de fábrica estándar que puede simular tanto la planta como el flujo de materiales sobre la base de datos 2D para optimizar la capacidad y la eficiencia.

Plataforma global para la fabricación digital

La selección de software comenzó en 2010, cuando solo unos pocos tenían un software potente para la planificación de fábricas en 3D. Un pequeño equipo especializado dirigido por Ebert trabajó en estrecha colaboración con el departamento de TI de la compañía en Estocolmo. A partir de 2012, Teamcenter de Siemens Digital Industries Software se implementó allí como una plataforma de desarrollo de productos estratégicamente importante para la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) en Electrolux. Las discusiones sobre la estrategia futura de Siemens llevaron a una oferta para probar una versión preliminar del software de diseño 3D Line Designer en un programa de adopción temprana.

Siemens tuvo la oportunidad de utilizar datos originales para construir un escaparate que demostrara el rendimiento del software en problemas reales. Como resultado, en 2016 Line Designer fue seleccionado junto con las soluciones de la cartera tecnomatix®, incluida la solución Process Simulate. Las principales razones de esta decisión fueron las ventajas de una estrecha integración de Teamcenter de estas soluciones: “Podemos guardar todos los recursos creados con Line Designer como bibliotecas en Teamcenter, gestionarlos y ponerlos a disposición de todos los usuarios de todo el mundo”, explica Ebert. De esta manera, preservamos toda una infraestructura de software y hardware, incluido el material de capacitación, y podemos aprovechar la experiencia de los usuarios existentes con Teamcenter”. Los resultados esperados fueron una estrecha alianza para el desarrollo de productos y una plataforma global y común para la planificación de fábricas y la optimización del flujo de materiales.

Estrategia de despliegue tras proyecto piloto

En un proyecto piloto llevado a cabo en Rothenburg en 2016, los empleados recibieron capacitación de Siemens y desarrollaron, entre otras cosas, una nueva línea de ensamblaje y ensamblaje automatizado de viviendas con Line Designer. Se realizaron estudios de ergonomía con Process Simulate y se optimizaron con éxito los tiempos de ciclo mediante simulaciones. “Las soluciones de Tecnomatix y Teamcenter han demostrado su eficacia de la mejor manera”, informa Ebert como director de proyectos. “Al mismo tiempo, hemos adquirido una valiosa experiencia para un despliegue mundial”. El equipo central ahora ha capacitado especialistas para cada una de las tres soluciones de software, que pueden brindar asesoramiento y apoyo a los empleados descentralizados en las ubicaciones. Las áreas del sistema creadas con Line Designer, como transportadores y ascensores, o modelos de carros de transporte de materiales y otros dispositivos, se pueden parametrizar. “Al hacer que los modelos y escenarios 3D estén disponibles en todo el mundo, ahorramos mucho trabajo”, informa Ebert. “Después de ajustar los parámetros, simplemente se reutilizan en otro lugar. Esto nos acerca casi automáticamente a la estandarización deseada de procesos y sistemas en todas las líneas de productos (cocina, lavado y lavado de platos, secado y enfriamiento / congelación), así como en los sectores de Ee. UU., América del Sur, Asia / Pacífico y Europa “. “Sobre la base de la experiencia adquirida en el proyecto piloto, el despliegue mundial ahora se ha llevado a cabo en oleadas, cada una de las cuales incluye la capacitación intensiva y la familiarización de los empleados en un solo lugar”, dice Ebert. “Con el fin de asegurar nuestros principales proyectos, inicialmente seleccionamos cuatro ubicaciones con altos volúmenes de inversión”.

Proyecto Anderson, Carolina del Sur

Una ubicación implica la construcción completa de una nueva fábrica de refrigeradores en Anderson, Carolina del Sur, en la que la producción de refrigeradores se concentrará en el continente americano a mediados de 2019. Allí, un mayor grado de automatización debería ahorrar alrededor del 30 por ciento del trabajo humano. Muchos procesos se planificaron con Tecnomatix para desarrollar un nuevo concepto de automatización, planificar la fábrica correctamente en el primer intento y asegurar la inmensa inversión.

Un área de producción que consume mucho tiempo es la planta para espumar las paredes del refrigerador con endurecimiento. Todas las áreas antes y después se basan en los tiempos de proceso allí. Para diseñar este cuello de botella correctamente en el primer intento, el proceso se mapeó y simuló como un flujo de una sola pieza. “Había que tener en cuenta muchos detalles, como diferentes materiales y diferentes modelos”, dice Ebert. “Representar todo esto consumió mucho tiempo, pero valió la pena”. Los resultados precisos de Plant Simulation eliminan la necesidad de grandes amortiguadores, ahorrando aproximadamente $ 2,000,000 al tener un transportador y un almacén de gran altura para 5,000 refrigeradores. Después de la formación de espuma, los procesos de ensamblaje se ramifican a cuatro líneas. Aquí, las rutas de tren de los flujos de materiales se planificaron, simularon y optimizaron con todas las partes compradas de las listas de piezas para 30 modelos del diseño modular del producto que van desde el camión hasta las líneas de ensamblaje. “Un empleado de Siemens ha sentado las bases para las rutas de tren. Pero mientras tanto, nuestro flujo de material es mejorado diariamente por nuestro propio empleado, ya hemos alcanzado nuestros objetivos de efectividad”, informa Ebert.

Con Process Simulate, los empleados también planearon células robóticas que se harían cargo de algunos de los procesos previamente manuales. “Incluso si las células aún no están completamente detalladas, podemos decidir con un alto grado de certeza si necesitamos uno o tres robots”, dice Ebert. La alta fiabilidad de la planificación se transmite a la gestión en escenarios y vídeos 3D.

“Una gran inversión requiere mucha persuasión”, afirma Ebert. “Con las buenas posibilidades de visualización de Tecnomatix, puedo mostrar a la gerencia una etapa temprana de planificación que hace que los procesos sean plausibles. La tecnología 3D ayuda con la verificación de los conceptos de ensamblaje, así como con la selección de proveedores para soluciones de automatización y proporciona información que no tenía antes”.

Concepto de implementación mundial

Los primeros proyectos han demostrado que las herramientas de Tecnomatix y Teamcenter se pueden utilizar para resolver tareas y alcanzar objetivos. Sin embargo, los empleados tratan con las poderosas herramientas regularmente. “Necesitamos especialistas para asumir nuevos roles en nuestro equipo global”, dice Ebert. “Para una estandarización exitosa, cada tema debe describirse centralmente”. Otros proyectos importantes también están pendientes en Europa. “La fábrica es demasiado cara para usarla como campo experimental”, dice Ebert, refiriéndose al profesor Dr. Hans-Jürgen Warnecke, un conocido científico y ex presidente de la Fraunhofer Gesellschaft en Alemania. “Para probar nuevos conceptos, existen herramientas de simulación eficientes que hacen que el tiempo de inactividad de la producción sea superfluo”.

3D BREAK (SLA)- Caso 2.05: Planetary Resources – Quick Cast

Miele: Una mejor manera de hacer que los instrumentos médicos se limpien

Producto: Simcenter
Industria: Médica y Forense

Líder mundial en productos domésticos premium

Fundada en 1899, Miele es líder mundial en productos domésticos de primera calidad, como electrodomésticos de cocina, panadería y cocción al vapor, productos de refrigeración, cafeteras, lavavajillas, lavandería y productos para el cuidado del piso. Miele también produce lavavajillas especializados, lavadoras-extractoras y secadoras para uso comercial, así como lavadoras-desinfectadoras y esterilizadores utilizados en entornos médicos y de laboratorio.

En sus esfuerzos por mejorar continuamente sus líneas de productos, la compañía estaba particularmente interesada en mejorar el desarrollo de sus lavadoras-desinfectadoras. “El principal desafío de desarrollo con las lavadoras-desinfectadoras es la variedad de artículos que deben limpiarse”, dice Tobias Malec, ingeniero de desarrollo de Miele. “Cada pieza de cada instrumento médico tiene diferentes requisitos de limpieza. Algunas cosas solo necesitan limpieza en la superficie. Otros artículos, como los instrumentos huecos, deben limpiarse tanto por dentro como por fuera. Se necesitan diferentes presiones de agua en cada caso”.

Trabajar con bastidores especiales

Debido a estos requisitos, un bastidor especial se adapta a cada artículo que necesita limpieza para permitir el mejor manejo y rendimiento hidráulico posible. Cada bastidor asegura los elementos que se están limpiando e incluye las conexiones hidráulicas entre la bomba de circulación y las boquillas a través de las cuales se rocía el agua. La variedad de bastidores dificulta la armonización de todo el sistema de producción.

Es esencial adaptar las condiciones hidráulicas frecuentemente cambiantes del bastidor y comprender la presión de limpieza requerida durante el estado de funcionamiento dentro de cada bastidor. La presión de limpieza resulta del punto de intersección de la curva de resistencia hidráulica del bastidor y la característica de la bomba de circulación.

Para este desafío de ingeniería, Miele utiliza el software Simcenter Amesim™, una solución de simulación de sistemas mecatrónicos que forma parte de la cartera de Simcenter de Siemens Digital Industries Software. Esta solución ayuda a los ingenieros de Miele a simular las características operativas de los nuevos productos al principio de la etapa de diseño, revelando formas de mejorar la funcionalidad al tiempo que reduce la necesidad de prototipos físicos. “El uso de Simcenter Amesim nos permite modelar los bastidores como súper componentes, con la bomba de circulación funcionando como una característica y la lavadora en sí como un límite del sistema”, dice Malec. “Gracias a la simulación del sistema, podemos evaluar futuros puntos de operación cambiando las geometrías de la boquilla de limpieza o las líneas de agua”.

Él señala: “Usando este software, ahora somos mucho más efectivos en la fase previa al desarrollo. Antes, sin el apoyo de Simcenter Amesim, teníamos que construir un prototipo real de la lavadora y realizar múltiples mediciones de presión. Posteriormente, en función de los resultados de presión, necesitábamos varios bucles de rediseño en la fase de prototipo para alcanzar las especificaciones requeridas. Esto fue muy lento y costoso”.

Un modelo típico preparado con Simcenter Amesim incluye componentes hidráulicos y de resistencia hidráulica. La máquina está modelada, incluyendo sus líneas de agua y la bomba de circulación. Las líneas de agua incluyen válvulas de contrapresión y un acoplamiento con los modelos de bastidor. Algunas válvulas no estándar se han personalizado y están representadas por elementos genéricos, como orificios o uniones en T, que se validan mediante mediciones internas.

Un rack de limpieza consiste en una red de chorros y tuberías conectadas con dos puntos de acoplamiento de la máquina. Para garantizar que la compatibilidad y la claridad se logren rápidamente, el bastidor se integra en el modelo como un supercomponente y se representa con un icono.

La simulación del sistema mecatrónico es la llave

Las diversas velocidades de rotación del bombeo se prueban virtualmente. Esto permite a Miele investigar la evolución de la presión en las posiciones predefinidos del sensor para validar el modelo de simulación. El estado de funcionamiento de la máquina es cuasi estático, por lo que los exámenes dinámicos son insignificantes para ese tipo de investigaciones. Los valores de presión simulados proporcionan la base para realizar ajustes en el diseño del bastidor.

“La simulación del sistema nos permite estudiar fácilmente el impacto y las interacciones de los cambios en la sección transversal”, dice Malec. “Los cambios se pueden optimizar o variar los parámetros de la boquilla para lograr una distribución de presión más constante. La distribución constante de la presión permite una buena capacidad de limpieza en todas las partes de la máquina”.

La capacidad de exploración de diseño también ayuda a establecer la consistencia de los brazos de pulverización. Al establecer condiciones de contorno específicas y definir grados de libertad (DOF), la configuración óptima de la boquilla se puede encontrar rápidamente utilizando Simcenter Amesim. “La simulación de sistemas es una extensión de la simulación común de dinámica de fluidos computacional (CFD) en 3D a nivel de subsistema”, dice Malec. “Las correlaciones se aclaran muy rápidamente. Sin la simulación del sistema, estas correlaciones solo se pueden realizar utilizando mediciones en prototipos costosos”.

Malec concluye: “La longevidad y la alta calidad de nuestros productos abordan el problema de la sostenibilidad. Nuestros clientes no tienen que comprar una máquina nueva cada pocos años, pero pueden confiar en nuestra calidad constante. Eso no solo ahorra dinero, sino que también es bueno para el medio ambiente. También estamos reduciendo nuestro consumo de recursos y utilizando materiales ecológicamente racionales para la producción”.

3D Systems ofrece la solución de prototipado definitiva para neumáticos Hankook

Producto: Impresión CJP
Industria: Automotriz y Transporte

3D Systems ofrece la solución de prototipado definitiva para neumáticos Hankook

“La impresión 3D se ha convertido en una de mis rutinas”, dice Lee. “Es una tecnología muy atractiva que nos permite imprimir cualquier idea que tengamos en mente y producirla a todo color”.

“3D Printing Has Become My One Of My Routines,” Says Lee. “It Is Very Attractive Technology That Allows Us To Print Whatever Idea We Have In Mind, And Produce It In Full Color.”

El departamento de diseño de Hankook Tire utiliza una impresora 3D ProJet CJP 660 de 3D Systems como parte clave de su proceso de diseño conceptual. La tecnología de impresión 3D ha ayudado al equipo de diseño a ofrecer una mejor comunicación entre los departamentos, ahorrar en costos y mejorar la seguridad de los datos de diseño.

Fundada en 1941, la coreanes Hankook Tire es actualmente el séptimo mayor fabricante de neumáticos del mundo y uno de los de más rápido crecimiento. Ahora que vende en 185 países en todo el mundo, la compañía ha desarrollado una reputación de neumáticos de alta calidad a precios razonables. Pero la industria de los neumáticos viene con una intensa competencia, y Hankook se toma en serio el diseño y el desarrollo de nuevos productos. Como parte de su compromiso de proporcionar neumáticos de primera categoría, Hankook busca las mejores maneras de permitir el rápido desarrollo y prueba de diseños de neumáticos innovadores mientras mantiene en secreto esos diseños en curso.

Con esto en mente, la compañía invirtió en una 3D Systems ProJet® CJP 660, una impresora 3D que utiliza la tecnología ColorJet (CJP) para crear modelos perfectos a todo color que se pueden evaluar para la forma y la función.

Myungjoong Lee, profesional de CAD en el departamento de diseño de Hankook Tire, imprime un diseño de neumáticos en el ProJet 660 antes de irse al final del día, y el modelo final lo estará esperando cuando llegue al trabajo a la mañana siguiente. Con el tamaño de los modelos que se están creando, se tarda entre siete y ocho horas en construir un modelo de maqueta terminado durante la noche.

Artec Leo y Ray se unen para fabricar una tubería de repuesto de 15 metros para un barco en alta mar.

Producto: Artec Leo, Geomagic Design X
Industria: Maquinaria y Equipo Industrial

A priori la tarea parece bastante sencilla: Reemplazar una tubería. Si añadimos el hecho de que dicho tubo tiene 15 metros de altura, en un barco en alta mar y rodeado de otros tubos y equipos en una sala de 18 metros de alto ,10 metros de largo y 3 metros de ancho, se empieza a complicar la cosa…

El verdadero desafío al que se enfrentaba Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM), a quien se le había encomendado esta tarea a bordo, era cómo ejecutar la operación en un espacio tan reducido y saturado. Las características de la sala implicaban un acceso limitado y el riesgo de causar daños a otros equipos esenciales.

El procedimiento debía ser a prueba de fallos.

Para comenzar esta compleja tarea, ASOM y el socio certificado Gold de Artec 3D, Shonan Design, combinaron su experiencia en ingeniería y tecnología para resolver el problema. Otro factor a considerar era que todo el escaneo debía realizarse totalmente in situ. (Alerta de spoiler: La visualización en tiempo real en pantalla de Artec Leo les dará muchas alegrías).

“El primer paso fue usar Artec Ray, un escáner LIDAR de largo alcance, para escanear la geometría de la sala y una sala adyacente para determinar el espacio y la secuencia de la retirada y la maniobra de reemplazo”, afirma el Ingeniero Jefe de Aplicaciones de Shonan Design, Lee Siow Hoe.

Capaz de escanear desde distancias de hasta 110 metros, Artec Ray es el escáner 3D más rápido y preciso. Con una precisión submilimétrica a distancia, lo que lo hace perfecto para objetos grandes y largos. La tecnología láser de Ray funciona a la perfección con hélices de barcos, aviones y edificios. Con la mejor precisión angular de su categoría, los datos que Ray captura son más limpios que los de otros escáneres, y sus niveles de ruido son mínimos, lo que además de reducir los tiempos de escaneo, permite un post-procesamiento más ágil.

Artec Ray se colocó en nueve puntos diferentes en las pocas superficies planas que había en la sala, como los descansillos de las escaleras. Para el escaneo con Ray, los espacios reducidos de la sala impidieron colocar marcadores manuales. Para que los marcadores sean efectivos, la visibilidad es clave y se desaconsejan los ángulos estrechos. Pero por supuesto, esto no es problema para Ray, que puede escanear y alinear sin necesidad de marcadores.

“No se utilizaron marcadores de cuadros o esferas para los escaneos de Ray”, explica Lee. “Un registro con un solo clic en Artec Studio 14 fue suficiente para auto-alinear todos los escaneos, basándose en las geometrías de las superficies. Esto simplificó mucho el trabajo”.

El espacio reducido supuso un reto en la creación de un modelo 3D completo, pero el trabajo no había hecho más que empezar. Además del escaneo completo con Ray, se necesitaba un escaneo 3D de precisión de Artec Leo. El escaneo de Leo permitiría “acercar” y capturar los detalles necesarios para fabricar el tubo de reemplazo, así como dar visibilidad a cualquier área oculta.

Como la tubería era vertical, y dada la disposición de la sala, no había muchos lugares para ponerse de pie con los escáneres de mano. Pero dos valientes miembros del equipo, habiendo practicado con escáneres y cualificados en trabajos verticales, prepararon las cuerdas, los arneses y bajaron en rapel por la tubería, con la cuerda en una mano y Leo en la otra.

Si ya de por sí se trataba de un trabajo con dificultad por el hecho de tener que rapelar la tubería, añade la necesidad de los trabajadores de tener formación en Artec Leo. Por suerte, Artec Leo es tan fácil de usar, que apenas hizo falta un sencillo training para que pudieran usarlo en las alturas.

“Los escáneres Leo son rápidos, y con la alineación automática, resultó sencillo reanudar el escaneo desde donde lo habíamos dejado”, dice un miembro del equipo de escaneo de ASOM.

Esta es una tarea perfecta para Artec Leo: Con el procesamiento automático incorporado, los técnicos eran capaces de ver los escaneos en tiempo real, sin necesidad de un ordenador. El panel de la pantalla táctil de Leo también permite al usuario hacer un zoom y ver si todo ha sido escaneado correctamente – y en caso de errores, revisar cualquier área que se haya pasado por alto. Esta característica resulta especialmente útil para los principiantes con este tipo de dispositivos.

La formación impartida a los empleados de ASOM consistía en practicar con cualquier área u objeto a su alcance: las escaleras u otras tuberías, por ejemplo. “La confianza en el equipo fue crucial para que el trabajo tuviera éxito dados los retos planteados”, dice el director de ASOM, Simon Ng.

Con escaneos de alta precisión de toda la sala gracias a Artec Ray y un escaneo de detalle de la tubería a través de Artec Leo, el equipo tenía todo lo que necesitaba. Superponiendo los datos del escaneo de Leo al escaneo de Ray, un registro global final aseguró que los escaneos de Leo encajaran perfectamente con los de Ray.

“Los escaneos en bruto de Leo fueron alineados y procesados usando los escaneos de Ray como columna vertebral, de modo que los 15 metros de longitud del escaneo de Leo tenían una acumulación mínima de error”, dice Lee.

Con el escaneo de la tubería de 15 metros procesada, el siguiente paso fue traducir los datos del escaneo 3D en un preciso dibujo isométrico 2D para fabricar un reemplazo.

Esto se logró usando la función Pipe Wizard en el Geomagic Design X, y se hicieron algunas modificaciones al diseño original para facilitar la instalación, rediseñado también en el plano 2D.

El proyecto de escaneo se completó en dos días con un equipo de cuatro personas a bordo durante el cual el FPSO siguió operando de manera continua.

“La combinación del portátil Artec Leo y la unidad independiente Artec Ray marcaron una gran diferencia. Logramos escanear todos los detalles necesarios”, dice Ng.

“A partir de una detallada planificación y ejecución, creo que conseguimos obtener fantásticos resultados en el escaneo y el modelado”, añade Lee.

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.

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.

+ More