Producto: Simcenter Industria: Productos de consumo
El reto: un café más sostenible
La industria del café enfrenta un desafío significativo en términos de sostenibilidad. El proceso tradicional de tostado de café consume grandes cantidades de energía, generando una alta huella de carbono. Conscientes de esta problemática, Ray & Jules, una empresa belga enfocada en soluciones de energía limpia, junto con CEE, se propusieron desarrollar un sistema de tostado más eficiente y sostenible.
Su objetivo era claro: diseñar un tostador que redujera el consumo de energía hasta tres veces en comparación con los métodos convencionales, utilizando fuentes renovables como la energía solar. Sin embargo, lograrlo implicaba superar múltiples desafíos de diseño, incluyendo la eficiencia térmica y el control preciso del proceso de tostado para garantizar una calidad homogénea del café.
La solución: optimización con Simcenter
Para hacer realidad su visión, Ray & Jules y CEE recurrieron a las herramientas de simulación de Simcenter de Siemens. Utilizando Simcenter, los ingenieros pudieron analizar y mejorar el diseño térmico y aerodinámico del tostador, asegurando que el calor se distribuyera de manera uniforme y eficiente.
Gracias a la simulación avanzada, lograron:
Evaluar el rendimiento del flujo de aire caliente dentro del tostador.
Optimizar la transferencia de calor para garantizar una tostado uniforme del café.
Identificar posibles pérdidas de energía y corregirlas antes de la fabricación.
El uso de Simcenter permitió realizar ajustes en la fase de diseño, evitando costosos errores y asegurando un desarrollo más rápido y preciso del producto final.
Los resultados: eficiencia energética y calidad en el café
Los beneficios obtenidos con la implementación de Simcenter fueron significativos: Hasta 3 veces menos consumo energético en comparación con los tostadores tradicionales. Reducción de desperdicio térmico gracias a un diseño optimizado mediante simulaciones avanzadas. Café de alta calidad con un tostado homogéneo y un control preciso del proceso.
Ray & Jules y CEE han logrado posicionarse como referentes en innovación sostenible dentro de la industria cafetera, demostrando que la combinación de energía renovable y tecnología de simulación es clave para transformar sectores tradicionales hacia un futuro más ecológico.
Con Simcenter, la eficiencia y la sostenibilidad van de la mano, permitiendo que empresas como Ray & Jules redefinan los estándares en la producción de café.
Simcenter impulsa la electrificación del sector marítimo
El sector marítimo enfrenta el desafío de reducir sus emisiones a cero para 2050. Con regulaciones ambientales cada vez más estrictas, la industria busca soluciones innovadoras, como la electrificación y el uso de combustibles alternativos, para lograr este objetivo. En este contexto, herramientas avanzadas de simulación y pruebas, como Simcenter, juegan un papel clave en el desarrollo de embarcaciones sostenibles y eficientes.
El papel de Simcenter en la transformación marítima
La electrificación de embarcaciones no se trata solo de reemplazar motores convencionales con baterías. Requiere una integración completa de sistemas, optimización del consumo energético y rediseño estructural. Simcenter permite a los ingenieros crear gemelos digitales que simulan el comportamiento de los barcos, facilitando el desarrollo de soluciones híbridas y eléctricas sin comprometer la seguridad y el rendimiento.
Casos de éxito: Electrificación con Simcenter
El ferry Texelstroom: Un híbrido innovador
El Texelstroom, operado en los Países Bajos, es un ejemplo de cómo Simcenter facilita la integración de sistemas de propulsión híbridos. Ante la imposibilidad de instalar infraestructura de carga en su ruta, C-Job Naval Architects utilizó Simcenter para diseñar un sistema que combina baterías eléctricas con motores de gas natural comprimido (CNG). Gracias a la simulación avanzada, lograron optimizar el número de baterías y garantizar la eficiencia operativa del ferry.
Ferries eléctricos de Ámsterdam: Optimización y rendimiento
En otro proyecto, C-Job aplicó Simcenter para diseñar una flota de cinco ferries eléctricos operados por GVB en Ámsterdam. La herramienta permitió simular escenarios de carga rápida durante las paradas, asegurando un servicio ininterrumpido 24/7. Además, la simulación ayudó a optimizar el uso de materiales livianos y a integrar un generador diésel de respaldo, equilibrando eficiencia y seguridad.
Saronic Ferries en Grecia: Hacia el cero emisiones
Basándose en su experiencia con embarcaciones eléctricas en los Países Bajos, C-Job aplicó Simcenter para desarrollar el diseño de un ferry totalmente eléctrico para Saronic Ferries en Grecia. Con un enfoque en el ahorro energético y la autonomía, usaron un algoritmo de optimización para probar diferentes configuraciones y crear un gemelo digital, asegurando el equilibrio perfecto entre consumo de energía y necesidades operativas.
Un futuro digitalizado para el sector marítimo
El camino hacia la electrificación del sector marítimo no solo implica nuevos diseños de embarcaciones, sino también la transformación de los astilleros. Se espera que para 2028, los astilleros completamente digitalizados sean el segmento de mayor crecimiento en la industria. Con Simcenter, las empresas pueden acelerar la innovación, cumplir con normativas ambientales y reducir costos operativos mediante la simulación y la optimización de recursos.
En un mundo donde la eficiencia energética y la sostenibilidad son cruciales, Simcenter se consolida como la herramienta esencial para la evolución del transporte marítimo. ¿Tu empresa está lista para sumarse a la revolución digital?
CFD para aire limpio: Cómo la simulación está transformando espacios y procesos
Hasta el 2020, la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD, por sus siglas en inglés) para garantizar aire limpio no era un tema que captara la atención del público general. Sin embargo, con la pandemia de COVID-19, la necesidad de un aire limpio y saludable se volvió un asunto de interés global. Esto llevó a que CFD llegara a los medios principales. Aunque la atención pública se ha reducido tras la pandemia, la necesidad de aire purificado en instalaciones públicas, oficinas y transporte sigue siendo crucial. Además, no solo los humanos requieren estándares altos de calidad del aire; muchas industrias necesitan ambientes controlados para evitar contaminaciones que puedan afectar la producción de bienes.
La simulación CFD es una herramienta esencial en este desafío continuo. El software de simulación de la cartera Simcenter de Siemens se utiliza en diversas aplicaciones para garantizar que el aire se purifique, mejorando tanto nuestra respiración como los procesos de fabricación.
Tres maneras en las que CFD ayuda a garantizar aire limpio
Aunque las simulaciones CFD no reemplazan las guías de salud pública, pueden ser útiles en tres áreas clave:
Entender el transporte y mitigación de contaminantes CFD permite modelar el movimiento de aerosoles y partículas en el espacio y tiempo. Esto es especialmente útil en espacios interiores controlados como habitaciones, automóviles, trenes, aviones, salas limpias y fábricas de alimentos.
Mejorar y rediseñar espacios interiores para mayor seguridad Con CFD, se pueden analizar múltiples configuraciones para sistemas de ventilación, asegurando la eliminación eficiente de partículas contaminantes en espacios interiores. También es posible optimizar la ubicación de purificadores y barreras de aire.
Diseñar equipos para eliminar sustancias peligrosas y purificar el aire CFD permite diseñar dispositivos de purificación de aire más eficientes, utilizados en edificios públicos, transporte y entornos industriales.
Casos destacados de CFD para aire limpio
Transporte público
Airbus: Utilizó Simcenter STAR-CCM+ para modelar el transporte de partículas de tos en cabinas de aviones, evaluando la efectividad de las mascarillas.
Norton Straw: Analizó estrategias de ventilación en trenes, como abrir ventanas o instalar barreras plásticas, optimizando la seguridad de los pasajeros.
Edificios
HOLT Architects: Rediseñó espacios de oficina para reducir la transmisión aérea de virus. Las simulaciones evaluaron la efectividad de sistemas HVAC, la apertura de ventanas y el uso de dispositivos de desinfección.
JB&B: Mostró cómo abrir ventanas en aulas diluye contaminantes, ayudando a minimizar el riesgo de contagio en escuelas.
Producción industrial
FS Dynamics: Desarrolló una metodología avanzada para evitar contaminación en máquinas de litografía en la industria de semiconductores.
Creaform Engineering: Simuló líneas de llenado de vacunas en salas limpias, asegurando el cumplimiento regulatorio y minimizando pérdidas económicas.
Más allá de lo humano: Purificación en procesos industriales
Además de proteger a las personas, la simulación CFD juega un papel clave en mantener estándares higiénicos en la producción de alimentos, medicamentos y otros bienes sensibles. Empresas como Excelitas Noblelight y Clean Air Limited han utilizado CFD para diseñar dispositivos innovadores, desde purificadores de aire UVC hasta vitrinas extractoras de humos, mejorando tanto la eficiencia como la sostenibilidad.
En resumen, la Dinámica de Fluidos Computacional no solo ayuda a mejorar la calidad del aire que respiramos, sino que también transforma procesos clave en múltiples industrias. ¿Listo para explorar lo que CFD puede hacer por ti?
“Simcenter Testlab es nuestra herramienta preferida para la validación de durabilidad. Es fácil de configurar y nos permite automatizar procesos.” – Arturo Barreu, Ingeniero de Pruebas de Durabilidad del Tren Motriz, Departamento de Función y Durabilidad, NTCE-S.
Adaptando los Vehículos a las Necesidades Locales
En 2017, Nissan alcanzó un récord con 5,820,000 vehículos vendidos globalmente, convirtiéndose, junto con la Alianza Renault-Nissan, en el principal vendedor mundial de automóviles de pasajeros, superando a Volkswagen. Este éxito posicionó la percepción de la marca Nissan en su punto más alto. Según YouGov BrandIndex, Nissan ocupa el quinto lugar entre los 38 principales proveedores de automóviles en el Reino Unido.
Para mantener y mejorar esta percepción, Nissan establece altos estándares en calidad e ingeniería, adaptando sus vehículos a las necesidades locales. El Nissan Technical Centre Europe (NTCE) desempeña un papel clave en garantizar que las características de los nuevos diseños de vehículos cumplan con las expectativas de los consumidores europeos. Dentro de NTCE, el centro técnico en España (NTCE-S) es un referente en desarrollo de tren motriz, ingeniería de vehículos comerciales ligeros y pruebas de calidad.
La Importancia de la Durabilidad
En el Departamento de Función y Durabilidad de NTCE-S, el enfoque principal es validar el rendimiento funcional de los componentes del motor a lo largo de la vida útil del vehículo. Este proceso incluye pruebas exhaustivas en dinamómetros de motor y chasis, así como pruebas de fatiga en pistas de prueba y bancos de ensayo.
“La durabilidad es extremadamente importante,” explica Arturo Barreu. “En Europa, este atributo está estrechamente ligado a la percepción de calidad. Los consumidores esperan que los vehículos duren hasta 20 años, no solo uno.”
Además de la durabilidad, otras características como el confort, la potencia del motor y la eficiencia de combustible también son esenciales en el diseño del vehículo. Esto ha llevado a los equipos de ingeniería a considerar más parámetros en sus pruebas y diseños, incluyendo un enfoque creciente en componentes electrónicos.
Optimizando los Procesos con Simcenter
Para mejorar la ingeniería de durabilidad, NTCE-S adoptó soluciones del portafolio Simcenter de Siemens Digital Industries Software. Estas herramientas permiten un enfoque integral para la ingeniería basada en pruebas.
Hardware Simcenter SCADAS: La portabilidad y versatilidad del sistema Simcenter SCADAS facilita la adquisición de datos en diferentes etapas: dinamómetros de motor y chasis, y pruebas en pista. Su diseño compacto y capacidad de manejar más de 100 canales de datos lo convierten en una herramienta ideal para el equipo.
Software Simcenter Testlab: El software soporta todas las etapas de una campaña de pruebas, desde la adquisición de datos hasta el análisis de fatiga y la predicción de vida útil. Además, permite combinar análisis de durabilidad con datos de ruido, vibración y dureza (NVH) en un entorno unificado.
“La solución acelera la entrega de información crítica sobre durabilidad y simplifica la configuración de análisis en línea,” comenta Guillermo Gonzalez, ingeniero senior de NTCE.
Innovación y Colaboración con Siemens
El equipo de NTCE-S utiliza Simcenter Testlab para sintetizar perfiles de daño equivalentes y emular eventos de fatiga en bancos de prueba, acelerando significativamente los tiempos de validación. Además, la herramienta proporciona análisis confiables y facilita la colaboración mediante informes rápidos y precisos.
“La colaboración con Siemens es esencial para adaptarnos a los cambios y validar nuevos componentes,” concluye Barreu.
Con el uso de Simcenter, NTCE-S no solo ha optimizado sus procesos, sino que también ha consolidado su capacidad para ofrecer vehículos de alta calidad y durabilidad que cumplen con las expectativas del consumidor europeo.
Producto: NX, Simcenter 3D Solutions, Teamcenter Industria: Automoción y transporte
Cómo las soluciones de software de Siemens Digital Industries permiten a Hendrick Motorsports aprovechar el gemelo digital para mejorar el rendimiento y la confiabilidad
Hendrick Motorsports es un equipo de NASCAR® reconocido por su éxito y logros en la pista, con sede en un campus de 40,000 metros cuadrados en Concord, Carolina del Norte. A lo largo de su historia, han ganado 12 campeonatos en la serie más importante de NASCAR, consolidando su lugar en la historia del automovilismo.
Retos
Diseñar, construir y probar una flota de autos que cumpla con las regulaciones de NASCAR.
Mejorar el acceso a datos para aumentar el tiempo dedicado al análisis y la innovación.
Claves del éxito
Construir una infraestructura digital en la plataforma Teamcenter.
Colaborar con Siemens Digital Industries Software para maximizar la efectividad de las nuevas herramientas en cada lanzamiento.
Utilizar el portafolio de software de Siemens Digital Industries en su totalidad.
Resultados
Desarrollo rápido de nuevas piezas y ensamblajes que mejoraron el rendimiento y la confiabilidad.
Uso de NX para evaluar más opciones y optimizar el diseño.
Facilitación de la minería de datos más rápida y confiable a través de la infraestructura digital.
Como señala Tad Merriman, Gerente de Ingeniería del Taller de Motores de Hendrick Motorsports: “Si podemos aprovechar los cambios en las reglas más rápido, podemos desarrollar e implementar nuevas ideas más rápidamente, y esto puede resultar en ganar carreras. El software de Siemens Digital Industries es una ventaja competitiva”.
Transformando diseños en “piezas físicas”
Desde la década de 1990, Hendrick Motorsports ha utilizado software en su taller de ingeniería de motores, inicialmente empleando software de fabricación asistida por computadora (CAM) para crear trayectorias de herramientas necesarias para operaciones de 3, 4 y 5 ejes. Esto les permitió aumentar la eficiencia y reducir la variabilidad en las piezas.
A medida que incrementaron el uso del software de ingeniería en el diseño y la simulación, comenzaron a ver beneficios significativos, como la capacidad de capturar, documentar y colaborar en los diseños. La integración de herramientas CAD, CAM y CAE redujo la necesidad de importar y exportar datos, minimizando errores y manteniendo a los grupos de ingeniería alineados con las últimas actualizaciones de piezas y diseños.
Desarrollando la infraestructura digital
En 2004, el equipo se dio cuenta de que contaba con datos de diversas áreas que podían vincularse al desarrollo de productos, la producción, las operaciones en pista y la inspección posterior a la carrera. Junto con consultores de Siemens Digital Industries Software, comenzaron a trazar una estrategia de gemelo digital.
Desde el inicio, el equipo eligió la herramienta Teamcenter como la columna vertebral digital. Hendrick Motorsports captura datos de múltiples áreas, incluyendo datos de rendimiento en pista, hojas de construcción y más, todos organizados de manera que facilita el acceso y la colaboración en toda la organización.
Aprovechando el gemelo digital
Para Hendrick Motorsports, cada carrera es como un nuevo lanzamiento de producto. La ingeniería debe continuar desarrollando y produciendo mejoras a lo largo de la temporada, equilibrando las nuevas formas de obtener ventajas de rendimiento con la necesidad de mantener la confiabilidad.
Una de las maneras en que el equipo está trabajando con Siemens Digital Industries Software es a través del Programa de Adopción Temprana, que permite a clientes selectos probar software no lanzado y dar retroalimentación. Esto ha llevado a mejoras significativas en sus procesos de mecanizado, reduciendo el tiempo requerido para generar trayectorias de herramientas y mejorando la calidad.
Creando los mejores diseños posibles
El equipo también ha encontrado en Simcenter una herramienta crítica para su proceso de diseño. Utilizan Simcenter 3D desde el inicio de los nuevos proyectos para evaluar y entender las interacciones entre componentes, lo que les permite optimizar sus diseños y prevenir fallos.
Conclusión
Hendrick Motorsports ha demostrado repetidamente que su asociación con Siemens Digital Industries Software les ayuda a ganar carreras y campeonatos. Desde 1997, el equipo ha ganado más de 300 carreras y 14 campeonatos en los tres niveles nacionales de NASCAR, y no muestra señales de detenerse.
“El beneficio clave que los productos de Siemens nos brindan es la velocidad de respuesta para realizar cambios competitivos y mejorar el rendimiento en la pista en un tiempo limitado”, concluye Jim Wall, director de programas de motores.
El Centro de I+D de China FAW Co., Ltd., es la instalación de investigación, desarrollo, prueba e inspección más grande de la industria automotriz en China y un centro tecnológico clave para el fabricante de equipos originales (OEM), FAW Group Corporation, y el gobierno chino. Esta empresa se centra en desarrollar vehículos comerciales y componentes automotrices, con experiencia en ingeniería que cubre el ciclo completo de desarrollo de vehículos.
Como parte de la iniciativa “Made in China 2025”, el Centro de I+D de FAW ha asumido el reto de establecer funciones de investigación y desarrollo (I+D) para el departamento de vehículos de redes inteligentes con el fin de crear vehículos inteligentes. La electrificación y automatización de funciones de conducción aumentan la complejidad del sistema y requieren la validación anticipada de los controladores.
El desarrollo de vehículos inteligentes es un enfoque actual de muchos fabricantes de automóviles en China y en todo el mundo. Para el Departamento de I+D de Vehículos de Redes Inteligentes de FAW, la creación de vehículos avanzados supone un desafío importante, ya que exige un uso intensivo de tecnologías avanzadas de desarrollo.
Implementación de Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos
El departamento de I+D de Vehículos de Redes Inteligentes de FAW necesitaba un proveedor con experiencia en modelado completo de vehículos, incluyendo modelado de planta en tiempo real y desarrollo de controles. Además, querían mejorar su proceso de desarrollo, buscando un socio abierto a compartir sus conocimientos y metodologías.
Zheng Lei, director de la oficina administrativa del Departamento de I+D de Vehículos de Redes Inteligentes de FAW, comenta: “Necesitábamos realizar simulaciones fuera de línea usando el modelo completo del vehículo para analizar su rendimiento y cumplir con la demanda de simulación en tiempo real en la plataforma de prueba hardware-in-the-loop. También queríamos un socio tecnológico que aumentara nuestro conocimiento interno mediante un servicio de transferencia tecnológica”.
Con la ayuda de los servicios de ingeniería de Simcenter y del software Simcenter Amesim™ de Siemens Digital Industries Software, FAW implementó la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE). Este software les permite crear modelos de diferentes niveles de complejidad, lo que optimiza el desarrollo de vehículos. Además, lograron realizar pruebas híbridas de hardware-in-the-loop (HiL) para la verificación de controles y la validación de modelos.
Simcenter Amesim proporciona un entorno de desarrollo accesible y abierto que facilita el modelado conjunto y la colaboración efectiva entre diferentes departamentos, así como entre departamentos y proveedores. “Esto permite un enfoque de modelado coherente, incluso con distintos niveles de complejidad del modelo en el proceso de desarrollo”, agrega Zheng.
Colaboración sin Interrupciones
Los equipos de FAW y Simcenter Engineering trabajaron conjuntamente para construir un marco sólido de análisis de dinámica vehicular avanzado para simulaciones tanto fuera de línea como en tiempo real. El equipo de Simcenter ayudó a FAW a validar virtualmente unidades de control electrónico (ECU) del vehículo, como la dirección asistida eléctrica (EPS), el programa de estabilidad electrónica (ESP) y el sistema de frenos antibloqueo (ABS).
Los expertos de ingeniería asistieron a FAW en la definición de procesos, integración de modelos, y construcción de escenarios para pruebas en HiL. Finalmente, Simcenter Engineering también colaboró en el desarrollo de un modelo de control predictivo en tiempo real (MPC) para el control de trayectoria del vehículo, un procedimiento sistemático y optimizado para diseñar sistemas de control complejos y multivariables.
Aprovechando Simcenter para Incrementar Competitividad
Gracias al uso de Simcenter Amesim y la experiencia de Simcenter Engineering, FAW completó un proyecto de modelado en tiempo real para un vehículo desarrollado de forma independiente. La simulación y prueba en HiL les permitieron realizar pruebas y depuración de controladores mediante simulación virtual, reduciendo significativamente el ciclo de desarrollo del sistema de control eléctrico del vehículo.
Todas las unidades del departamento de FAW utilizan Simcenter Amesim para el diseño de sistemas vehiculares, lo que facilita la integración de sistemas, validación de controles, simulación en HiL y verificación de modelos. Funcionalidades específicas como modelos de motor de alta frecuencia y herramientas de reducción de modelos en tiempo real han optimizado el proceso de diseño y pruebas.
Fortaleciendo la Competitividad
El Centro de I+D de China FAW ha sido líder en el área de simulación y prueba en HiL en China, esforzándose por alcanzar los estándares internacionales. “Gracias a las soluciones de Simcenter, ahora tenemos la capacidad de modelar de forma independiente, lo cual nos hace aún más competitivos”, afirma Zheng. “Seguiremos colaborando con proveedores de clase mundial como Siemens Digital Industries Software para seguir avanzando en el desarrollo de productos y tecnologías”.
Dr. Zheng Lei, Director de la Oficina Administrativa del Departamento de I+D de Vehículos de Redes Inteligentes, Centro de I+D de China FAW Group Corporation
Transición hacia autobuses de cero emisiones: Desafíos y Soluciones
Cuando se considera el cambio a autobuses de cero emisiones, la transición puede parecer costosa al principio. Sin embargo, el fabricante de autobuses VDL descubrió que cambiar a un autobús eléctrico es incluso más económico por kilómetro que uno diésel. Nos reunimos con Anouk Hol, especialista en aerodinámica y energía de VDL, para hablar sobre esta tendencia y los desafíos que conlleva.
Similitudes entre la industria automotriz y la de autobuses
Existen muchas similitudes entre las industrias automotriz y de autobuses. “Podemos aprender de los fabricantes de automóviles, por ejemplo, al utilizar las mismas celdas y paquetes de baterías”, menciona Hol. No obstante, en los autobuses, estas baterías deben ser más grandes debido a su mayor capacidad de uso. Los autobuses recorren fácilmente entre 300 y 500 kilómetros al día, y su comportamiento, como la baja velocidad y las constantes paradas, es muy diferente al de un automóvil.
Desafíos en el diseño de autobuses de cero emisiones
Con esta nueva orientación, VDL tuvo que fortalecer su conocimiento en software y control, ya que ahora no solo suministran un autobús, sino todo un sistema que incluye infraestructura de carga y asistencia a los clientes en la planificación de horarios. “Al cambiar a autobuses de cero emisiones, también cambiamos de suministrar un autobús a proporcionar un sistema”, explica Hol.
Las ciudades requieren diferentes infraestructuras de carga, desde servicios 24/7 que necesitan carga rápida en las paradas hasta servicios más ligeros que pueden depender de baterías más grandes con cargas lentas una o dos veces al día.
Uso de la modelación en el proceso de desarrollo
Aquí es donde la necesidad de herramientas de simulación y modelado comenzó a crecer. Era esencial determinar la mejor configuración antes de llegar a la fase de ingeniería y prototipos, lo que permitía ofrecer a los clientes soluciones optimizadas para sus necesidades.
El software Simcenter™ Amesim™ se utilizó para diversos propósitos, desde mapear el flujo de energía en el vehículo hasta optimizar el tamaño de la batería y reducir los tiempos de carga.
Modelado detallado de celdas y paquetes de baterías
Primero, VDL creó modelos detallados de las celdas y paquetes de baterías para realizar simulaciones sobre su comportamiento. Combinando todos los componentes de un autobús, incluyendo la unidad de control del vehículo, VDL podía predecir con precisión diversos comportamientos y optimizar la selección de proveedores.
Mapeo de flujos de energía
Además, la simulación se utilizó para mapear los flujos de energía dentro del vehículo. Esto se logró al combinar el software Simcenter Amesim con Simcenter™ STAR-CCM+™ para importar información en 3D, permitiendo un análisis más detallado de comportamientos complejos como la refrigeración de la batería.
Sistemas de gestión de baterías
Simcenter también fue utilizado para validar estrategias de control de baterías, conectando modelos eléctricos y térmicos para ajustar parámetros y mejorar la gestión de la energía del vehículo.
Los modelos de simulación ayudaron a VDL a analizar distintos perfiles de uso, lo que permitió a los clientes comprender claramente la selección de componentes.
Karma Automotive, un fabricante de vehículos eléctricos de lujo, ha resucitado un icónico sedán híbrido eléctrico utilizando soluciones de Siemens para optimizar su proceso de desarrollo. Con sede en Irvine, California, y propiedad de Wanxiang Group, Karma se enfrentó al desafío de desarrollar un sedán híbrido de lujo, mejorar el rendimiento NVH (ruido, vibración y dureza) y reducir el número de iteraciones de diseño.
Para superar estos retos, la empresa digitalizó sus procesos de desarrollo y contó con la asistencia experta de los servicios de ingeniería de Simcenter. Además, utilizó una combinación de simulación y pruebas en el desarrollo del vehículo y adoptó Polarion ALM para gestionar el ciclo de vida del software.
Resultados:
Superaron la optimización del rendimiento NVH, mejorando el proceso de desarrollo en su totalidad.
Mejoraron el NVH con un mínimo número de iteraciones de diseño.
Integraron las pruebas y la simulación en una única plataforma.
Facilitó la colaboración entre equipos y divisiones mediante un intercambio de datos más fluido.
El director técnico de Karma Automotive, Bob Kruse, destacó que gracias a los servicios de consultoría y las herramientas de software de Siemens, lograron optimizar el proceso con un mínimo de iteraciones, asegurando la precisión y eficiencia desde las primeras etapas del desarrollo.
La aparición de los autos deportivos eléctricos: La electrificación ha revolucionado la industria automotriz, con más de 12 millones de vehículos híbridos o eléctricos vendidos en todo el mundo. Aunque los autos eléctricos aún no dominan las carreteras, han cambiado la percepción, y marcas de lujo como Tesla, BMW, Jaguar y Porsche han lanzado modelos eléctricos y híbridos de alto rendimiento.
Karma Automotive, una startup de California, surgió de los activos de Fisker Automotive en 2014. Aunque mantuvo el diseño italiano atractivo de Fisker, mejoró significativamente la tecnología, creando un sedán de lujo híbrido que combina lo mejor del diseño original con avances tecnológicos modernos.
La optimización del NVH en un auto deportivo híbrido-eléctrico: Uno de los grandes retos en los autos híbridos es gestionar el ruido del motor, ya que la ausencia de ruido del motor de combustión hace que otros sonidos, como el ruido de la carretera o del sistema HVAC, sean más notorios. Karma recurrió a Simcenter 3D y Simcenter Testlab para equilibrar la reducción de ruido sin afectar negativamente otros atributos, como el peso o la durabilidad.
El uso simultáneo de simulación y pruebas permitió a Karma optimizar de manera eficiente el rendimiento NVH, utilizando una combinación de modelado híbrido y pruebas físicas. Simcenter 3D ayudó a simular componentes en desarrollo, mientras que Simcenter Testlab permitió validar estos modelos mediante datos de pruebas físicas.
Servicios de consultoría e ingeniería de Simcenter: Además de las herramientas de software, los servicios de consultoría e ingeniería de Simcenter fueron cruciales para el éxito del proyecto. Estos servicios permitieron a Karma optimizar tanto el desarrollo del producto como del proceso, y redujeron las correcciones de última hora durante la fase de validación.
El valor añadido de Polarion: Para gestionar las múltiples capacidades de software y facilitar la colaboración entre equipos y divisiones, Karma adoptó Polarion ALM. Esta herramienta les permitió realizar un seguimiento detallado de los objetivos desde el nivel del vehículo hasta el nivel de componentes, asegurando un control total sobre el ciclo de vida de las aplicaciones y mejorando la agilidad en el proceso de desarrollo.
Conclusión: Gracias a los servicios de Siemens, Karma Automotive no solo cumplió, sino que superó sus objetivos técnicos. La combinación de simulación y pruebas, junto con un proceso optimizado, les permitió lanzar con éxito su sedán híbrido de lujo al mercado. Con este proceso bien establecido, Karma está preparada para afrontar nuevos desafíos y ampliar su oferta de vehículos eléctricos en el futuro.
La exploración espacial es uno de los campos más exigentes de la ingeniería. Las condiciones implacables y la necesidad de una tecnología precisa y fiable plantean retos formidables. Recientemente, en el podcast Engineer Innovation, Tom Stoumbos, Director de Ingeniería de Northrop Grumman, compartió sus ideas sobre por qué la exploración espacial es a la vez difícil y estimulante. Profundizó en el papel fundamental que desempeñan la simulación, las pruebas, la IA y la gestión de datos.
Desde la oficina central en el cosmos, donde las estrellas se alinean y los cohetes se elevan, tenemos las 10 mejores citas de Tom. Abróchate el cinturón porque estamos a punto de lanzarnos a algunas reflexiones estelares.
10
«Operar en el mundo virtual es mucho más fácil que los prototipos en el mundo real, con todas las limitaciones de volumen, espacio y masa que eso conlleva. »
9 «La exploración lunar fue un éxito de los años sesenta. Trabajamos duro juntos con muchos menos recursos para lograr algo inconcebible y ahora, 50 años después, sigue siendo difícil.»
8 «Los modelos son complejos, lo que significa… que hay mucha fidelidad. Por ejemplo, un vehículo espacial, se compone de un montón de subsistemas. No se trata sólo de la estructura. Tenemos motores, tenemos mecanismos, tenemos articulaciones complejas que tenemos que simular o hacer funcionar. Tenemos software que controla los brazos robóticos. Así que tenemos que asegurarnos de que entendemos cómo se controlan estas cosas desde el sistema de control de ese vehículo espacial. »
7 «En el mundo virtual, puedes hacer actualizaciones de diseño rápidamente… puedes involucrar a la IA a través de algoritmos personalizados que buscan soluciones óptimas basadas en restricciones de diseño».
6 «Es difícil establecer un lugar de lanzamiento aquí en la Tierra, más aún en la Luna que no tiene infraestructura».
5 La simulación es fundamental para la exploración espacial «La simulación es fundamental para mejorar las operaciones de las misiones y las decisiones de diseño».
4 «Basamos gran parte de nuestro trabajo en HEEDS. Creemos que es una herramienta inestimable para dar ese primer paso de unir todos los solucionadores que estamos utilizando y permitirnos hacer estos diseños de experimentos o simulaciones Monte Carlo para nuestras misiones de forma rápida y eficiente.»
3 «Con el aumento exponencial de la potencia de cálculo… tenemos que asegurarnos de que los algoritmos están bien concebidos y nos ayudan a alcanzar esa solución óptima, pero [la IA y el aprendizaje automático] definitivamente lo hacen mucho más rápido»
2 «La IA es definitivamente mucho más rápida… podemos ahorrar el 50% del tiempo de comercialización si nos involucramos tan pronto como podamos con la IA y el ML».
Y por último, la cita número 1 de Tom Stoumbos: «Teamcenter Simulation te permite hacer un seguimiento de las herramientas que utilizas, los requisitos a los que las vinculas y todos los datos que se han generado… se pueden buscar fácilmente».
Nuevas fronteras en la exploración espacial La exploración espacial es un campo exigente pero gratificante que amplía los límites del conocimiento y la capacidad humanos. Las ideas de Tom Stoumbos subrayan la importancia de unos procesos sólidos de simulación y ensayo y el potencial transformador de la IA y la gestión de datos. A medida que sigamos explorando el cosmos, estas tecnologías desempeñarán un papel cada vez más vital para garantizar el éxito de nuestras misiones.
Recuperar a los usuarios de sillas de ruedas Millones de personas están confinadas en sillas de ruedas por enfermedad o lesión. A pesar de algunos avances en la tecnología de las sillas de ruedas, la falta de progresos significativos desde su invención sigue siendo insuficiente para proporcionar a las personas la capacidad de ponerse de pie y caminar. En primer lugar, está el aspecto social de estar a una altura diferente de quienes te rodean. En segundo lugar, la posición sentada prolongada asociada al uso de la silla de ruedas puede provocar problemas de salud, como reducción de la densidad ósea, osteoporosis, atrofia muscular, úlceras por presión, espasmos, cambios en la tensión arterial, problemas articulares e incluso afecciones cardiovasculares.
Nicolas Simon tiene varios familiares que padecen Charcot-Marie-Tooth, una enfermedad degenerativa que en sus fases avanzadas suele obligar a los pacientes a utilizar una silla de ruedas.
Sin cura conocida, Simon quería ofrecer una alternativa. Así que en 2012 fundó Wandercraft con el objetivo de desarrollar un exoesqueleto que permitiera a las personas con discapacidad por debajo de la cintura volver a caminar.
La empresa ha construido e implantado el Atalante X en entornos de rehabilitación en hospitales, pero quiere ampliar esa visión más allá de un entorno sanitario. «Queremos dar más autonomía a las personas y que puedan utilizar estos exoesqueletos en el mundo real, no sólo en un entorno controlado con un médico o un fisioterapeuta», afirma Fabien Expert, Director de Tecnología (CTO) de Wandercraft. «Sólo en Estados Unidos, calculamos que hay 300.000 personas con lesiones medulares que podrían beneficiarse del exoesqueleto en su forma actual. A medida que adaptemos el diseño en futuras versiones, esperamos hacerlo apto para aún más personas ampliándolo a otras patologías, rehabilitación de ictus y esclerosis múltiple.»
Para lograr este objetivo, Wandercraft adoptó el software Simcenter™ Madymo™ de Siemens Digital Industries Software. Simcenter Madymo, que se desarrolló principalmente para la industria del automóvil, se utiliza para desarrollar con mayor rapidez mejores soluciones de seguridad para ocupantes y peatones. Simcenter Madymo forma parte de la plataforma empresarial Siemens Xcelerator de software, hardware y servicios.
Mitigar el riesgo de nuevas lesiones Sacar el dispositivo a la calle es un gran paso. «La seguridad es absolutamente fundamental», explica Expert. «Las personas a las que ayudamos pueden desplazarse solas en silla de ruedas. El exoesqueleto les permite ponerse de pie y caminar, pero tenemos que mitigar el riesgo de que sufran más lesiones. Por ejemplo, si se cayeran y sufrieran fracturas o lesiones en la cabeza, estarían en una situación aún peor que antes».
Como el exoesqueleto ya resultaba funcional, Wandercraft necesitaba adaptarlo para proteger a los usuarios y que no temieran la posibilidad de sufrir un accidente que les causara lesiones adicionales a largo plazo.
Sistema de airbag personal Wandercraft se inspiró en los airbags que se utilizan en los vehículos, ya que están diseñados para amortiguar los impactos sobre las personas y minimizar las lesiones. El exoesqueleto está diseñado para que el centro de masa del sistema esté en la espalda, de modo que si se produce un fallo eléctrico o un desequilibrio, la persona que lo utilice caería de forma natural hacia atrás. Esto significa que podrían instalar el airbag en la espalda para proteger al usuario.
Sin embargo, garantizar la eficacia del airbag exigió un análisis y una evaluación considerables. Tenía que ser fácil de añadir al exoesqueleto sin estorbar al usuario, pero también proporcionar suficiente protección para reducir significativamente el riesgo de lesiones en caso de caída.
«Primero teníamos que saber si era factible», explica Expert. «Debemos ser capaces de detectar que se está produciendo una caída y desplegar el airbag en menos de medio segundo. Era importante determinar si sería mejor utilizar varios airbags o sólo uno, y acertar con el tamaño para que ofreciera suficiente protección sin añadir demasiado peso al exoesqueleto.»
Construir prototipos físicos para probar esto habría sido un proceso que habría llevado mucho tiempo porque cada airbag tenía que hacerse a mano. Utilizar maniquíes físicos tampoco proporcionaría datos completos sobre las posibles lesiones de los usuarios. Wandercraft necesitaba una solución más rápida que pudiera reproducir completamente el cuerpo humano y predecir lo bien que lo protegía el airbag durante una caída.
Combinar el AEF con la simulación multicuerpo Al principio, Wandercraft utilizaba una herramienta de simulación de análisis de elementos finitos (AEF), pero no era suficiente para obtener los datos que necesitaban. «No teníamos forma de modelar con precisión al paciente para saber qué lesiones podía sufrir», explica Maxime Beck, jefe de ingeniería mecánica. «Teníamos una herramienta de simulación multicuerpo independiente, pero necesitábamos una solución que combinara ambas cosas».
Para ayudarles, Wandercraft se puso en contacto con la Universidad de Estrasburgo. «La universidad nos presentó Simcenter Madymo», explica Beck. «Podíamos medir la aceleración y la velocidad angular, pero no sabíamos cómo utilizarlas para predecir el impacto en el paciente. La Universidad de Estrasburgo nos enseñó a crear la simulación con Simcenter Madymo y a utilizar sus modelos de cuerpo humano para medir el efecto en el usuario».
«El hecho de que Simcenter Madymo se haya utilizado para simulaciones de seguridad en vehículos nos ayudó mucho, ya que tiene muchos modelos de cómo debe funcionar un airbag. Con Simcenter Madymo pudimos cotejar los resultados de la simulación con los de las pruebas físicas, lo que nos dio confianza para seguir adelante. Luego pudimos optimizar con cada iteración sin tener que crear un nuevo prototipo cada vez que cambiábamos el diseño.
Diseño simplificado y menor tiempo de desarrollo Uno de los resultados más importantes de la simulación fue determinar cuántos airbags debían utilizarse, sobre todo para maximizar la seguridad, pero también para que el dispositivo fuera lo más rentable posible. «La simulación nos permitió experimentar con varios airbags, pero descubrimos que no añadían más protección para el usuario», explica Beck. »Cada airbag necesita su propio mecanismo de gas y activación, así que cuantos más haya, más compleja es la configuración. Saber que un airbag grande ofrecía tanta protección como dos o tres más pequeños significaba que podíamos reducir la complejidad, lo que hacía que toda la unidad fuera más fácil y barata de fabricar.»
De hecho, tener un solo airbag no sólo es más rentable, sino también más seguro. Un sistema multiairbag depende de que cada airbag se active en el momento exacto. Si uno falla, es como si no hubiera protección. Cuanto más complejo es un sistema, más posibilidades hay de que falle. Por eso, al tener un solo airbag y un solo disparador, el sistema es inmediatamente más fiable.
Expert afirma que el uso de Simcenter Madymo también ahorró mucho tiempo de desarrollo de ingeniería: «Los prototipos físicos le llevaban a un ingeniero tres días cada vez. Y se trata de un proceso tan único que sólo contábamos con una persona con los conocimientos necesarios. Sin la simulación, habríamos tenido que esperar tanto tiempo entre cada iteración para probar nuestras teorías. Habría llevado tanto tiempo alcanzar el diseño óptimo que sencillamente no habría sido práctico».
«Una vez construido el prototipo, se tarda otro día entero en configurar la prueba, pero podemos configurar una simulación con los parámetros que queramos en sólo un par de horas».
Normativa, mejoras y novedades Ahora que Wandercraft confía en la seguridad de su exoesqueleto, la empresa está realizando más pruebas para superar la normativa necesaria. «Esperamos conseguir la autorización reglamentaria completa antes de finales de 2025», afirma Expert. «Entonces podremos sacarlo al mercado y veremos a la gente utilizar nuestro exoesqueleto en la vida cotidiana».
Pero eso es sólo el principio. Gracias a la simulación que hizo posible el primer dispositivo, Wandercraft seguirá haciendo uso de él a medida que mejoren futuros productos. «Hemos conseguido el primer objetivo de sacar a los pacientes de la silla de ruedas», dice Expert. «Pero el objetivo es darles más. Sabemos que pedirán más una vez que empiecen a experimentar su nueva libertad, ya sea la que no han tenido desde una lesión o la que nunca han tenido por haber nacido con una determinada afección. Tenemos la intención de trabajar en funciones adicionales para satisfacer esa demanda. «Gracias a Simcenter Madymo, siempre podremos garantizar que los dispositivos con estas nuevas funciones serán seguros para los usuarios».
