SIMCENTER (casos)

El Grupo EDAG hace un esfuerzo adicional para mejorar la seguridad de los peatones

Producto: Simcenter
Industria: Seguridad

Casi el 20% de todas las víctimas mortales de accidentes de tráfico en la UE son peatones. Los fabricantes de automóviles de todo el mundo quieren mejorar la seguridad de los peatones. En este blog compartimos la historia de los principales expertos mundiales en ingeniería de movilidad, el Grupo EDAG AG de Alemania.

¿Recuerda esos anuncios en los que un coche choca contra un muro y los maniquíes de pruebas de choque que van dentro quedan intactos? Si los ha visto con atención, se habrá dado cuenta de que en cada prueba se utilizan maniquíes distintos. Esto se debe a que están muy calibrados para cada prueba, y cualquier cambio afectaría a su validación. También se habrá dado cuenta de que la aceleración que recibe el coche es siempre en una dirección. Esto garantiza que el maniquí no cambie de posición antes del impacto. Los maniquíes son objetos pasivos y no pueden reposicionarse. Una prueba se echa a perder si se mueven de su posición antes del impacto.

El uso de maniquíes plantea tres problemas
En primer lugar, no se pueden realizar pruebas hasta haber construido un prototipo físico completo. En segundo lugar, tendrás que destruir varios vehículos para completar todas las pruebas de validación. En tercer lugar, no se pueden probar rápidamente maniobras previas al choque, como el cambio de carril.

De los maniquíes físicos a los virtuales
Hace unas décadas, los fabricantes tenían que estrellar más de cien vehículos para diseñar un solo modelo. Hoy en día, sólo se necesita una fracción de ese número. Con el uso de modelos virtuales, los ingenieros pueden diseñar nuevos modelos más seguros de forma más rápida y barata.

Simcenter Madymo simula tanto modelos ficticios como humanos, incluidos modelos que pueden reposicionarse después y durante una maniobra. Integra las tecnologías de dinámica multicuerpo, elementos finitos y CFD en un único solver que incluye una base de datos de modelos maniquí y humanos que pueden escalarse a cualquier tamaño o a percentiles de población.

Esto significa que no sólo puede obtener la evaluación más realista de lo que ocurrirá a los ocupantes y peatones en una colisión, sino que también puede realizar pruebas mucho antes en la fase de desarrollo. Una vez que tenga su modelo de vehículo virtual, combínelo con su modelo Simcenter Madymo y obtendrá resultados precisos de las pruebas antes de haber construido un solo prototipo.

Innovación del año en pruebas de choque

En 2021, Simcenter Madymo fue nombrado “Innovación del año en pruebas de choque” por la revista ATTI. No es de extrañar que cada vez más empresas recurran a este software de simulación para ayudar al diseño de vehículos.

Seguridad para los peatones
El Grupo EDAG aporta su experiencia en ingeniería de movilidad a la industria automovilística mundial. Su departamento de CAE y Seguridad está especializado en alcanzar los máximos niveles de seguridad para los vehículos y cumplir los requisitos legales y las valoraciones de los clientes de determinadas regiones o empresas.

El capó activo es una solución común de seguridad para peatones que minimiza las lesiones en la cabeza cuando un peatón es atropellado por un coche. Al levantar automáticamente el capó cuando se detecta una colisión, se crea un espacio entre la superficie interior y los componentes rígidos situados debajo. Esto garantiza que, cuando la cabeza golpea el capó, es mucho menos probable que sufra daños graves.

Pero para desarrollar un Capó Activo eficaz, los ingenieros necesitan comprender exactamente cómo se comportará un cuerpo humano al ser golpeado por ese vehículo.

Aquí es donde entra en juego Simcenter Madymo
El departamento de CAE y Seguridad, dirigido por Stefan Hundertmark, utiliza Simcenter Madymo para simular el comportamiento cinemático del cuerpo de los peatones en accidentes, con el fin de ayudar a sus clientes a desarrollar vehículos lo más seguros posible. Lea el caso práctico para descubrir cómo Simcenter Madymo les permite reducir significativamente el tiempo de simulación del comportamiento del cuerpo humano de días a horas, cumpliendo al mismo tiempo todas las normas y reglamentos necesarios en materia de seguridad de los peatones.

“Cuando se trata de milisegundos los tiempos de respuesta son críticos. Las soluciones Simcenter combinan la potencia del modelado multicuerpo con el detalle de los elementos finitos y CFD en una única solución”.

También puede obtener más información sobre cómo Simcenter Madymo permite a los fabricantes cumplir la normativa viendo el seminario web sobre sistemas de seguridad para peatones en el que participan la profesora adjunta Corina Klug, de la Universidad Técnica de Graz, y Cindy Charlot, directora técnica del equipo de modelado de seguridad y confort de Simcenter Madymo. Corina Klug desempeñó un papel decisivo en la creación de las directrices Euro NCAP, que redujeron las muertes de peatones en la UE en un 36%. Cindy explica cómo utilizar Simcenter Madymo en el proceso de validación y cómo cumplir todos los requisitos de certificación.

Visión Cero
El objetivo último del Grupo EDAG y de otras empresas que utilizan Simcenter Madymo es eliminar todas las muertes y lesiones graves por accidentes de tráfico. Puede parecer una quimera, pero forma parte de un movimiento mundial conocido como Visión Cero. La campaña se inició en Suecia en la década de 1990 y desde entonces ha tenido éxito en toda Europa y ahora está ganando impulso en Estados Unidos. Ante todo, cuestiona la creencia tradicional de que las muertes por accidentes de tráfico son inevitables y que salvar vidas es caro. Visión Cero acepta que los fallos humanos y las colisiones ocurrirán, pero con un planteamiento sistémico podemos prevenir las colisiones mortales y graves que provocan muertes.

Simcenter Madymo es un elemento clave de Visión Cero, ya que sus simulaciones de seguridad de ocupantes y peatones ayudan a los fabricantes a diseñar vehículos que ofrezcan la máxima protección. Fabricantes de automóviles como Volvo incorporan en su visión cero accidentes. La filosofía básica de la Visión de Seguridad del Grupo Volvo es que los accidentes pueden evitarse. Al mismo tiempo, son conscientes de que muchas cosas escapan a su control. Por eso es importante la colaboración con otros actores. Y se están produciendo cambios. Además, proveedores como ZF o Continental hacen un esfuerzo adicional para contribuir al futuro de cero accidentes mortales. Para más información, lea este artículo sobre cómo Continental se encamina hacia Vision Zero.

Seguridad de los peatones y ADAS y vehículos autónomos
No se equivoque pensando que los ADAS (sistemas avanzados de asistencia al conductor) y los vehículos totalmente autónomos dejarán obsoleta la simulación de accidentes. De hecho, la hacen aún más importante. Incluso con vehículos de conducción autónoma, seguirán produciéndose colisiones. La inteligencia artificial que controla el vehículo debe ser capaz de minimizar las lesiones y calcular el mejor curso de acción en una fracción de segundo. De nada sirve dar un volantazo para esquivar un coche si eso te lleva a la trayectoria de varios coches y provoca un choque mayor.

Con Simcenter Madymo, los desarrolladores de estos sistemas pueden entrenarlos para maximizar la seguridad de ocupantes y peatones. Al comprender exactamente cómo se verán afectados los cuerpos humanos por las colisiones, la IA puede determinar qué acción provocará menos lesiones. Así, en lugar de dar un volantazo, puede optar por frenar. Aunque no se evite por completo la colisión, la reducción de velocidad, combinada con la activación de los airbags en el momento adecuado y la actuación de los cinturones de seguridad, bastará para evitar lesiones graves. En última instancia, se reducirá el número de muertes, que es la prioridad número uno en el camino hacia la Visión Cero.

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Un equipo de estudiantes de InMotion bate récords con una carga de 12 minutos

Producto: Simcenter
Industria: Automovilismo

Hoy vamos a destacar una historia excepcional del equipo de estudiantes de InMotion, que casualmente utiliza software de Siemens y, por supuesto: Simcenter.

Aunque InMotion ha causado un gran impacto técnico con su coche de carreras totalmente eléctrico y preparado para Le Mans, el Revolution, la verdadera belleza de esta historia es lo que este equipo de estudiantes ha conseguido con su tecnología de carga rápida en 12 minutos y sus baterías de última generación.

InMotion, con sede en el Campus de Automoción de Helmond (Países Bajos), está estrechamente vinculada a la Universidad Técnica de Eindhoven. El equipo de InMotion, que funciona como una fundación y rota anualmente a los estudiantes, practica la innovación continua. Antiguos miembros experimentados se reúnen semanalmente con el equipo actual para garantizar la transferencia de conocimientos y ayudar a resolver retos técnicos.

Avanzar y progresar
A lo largo de sus más de diez años de historia, InMotion ha construido sucesivamente cuatro innovadores coches de carreras: el Ignition, con bioetanol, el e-Formula 3 estudiantil más rápido, el Fusion; el Vision, un e-concept car más aerodinámico; y el Revolution, un auténtico pionero con su tiempo de carga eléctrica de 12 minutos, más rápido que un Porsche eléctrico o incluso que un Tesla.

“Diez años siendo un equipo de estudiantes es increíble. Creo que esto es lo que hace especial a InMotion. Las personas que lo fundaron hace diez años siguen en el consejo de supervisión. La gente que construyó el primer coche de carreras eléctrico, el Fusion, sigue aportándonos conocimientos sobre la Revolution. Eso es único. Se trata de avanzar, progresar y mantener la continuidad en el equipo”, afirma Ewout Timmermans, antiguo director de equipo de InMotion.

Experiencia de trabajo con un gemelo digital
Trabajar en un hilo digital con un gemelo digital era nuevo para algunos de los ingenieros del equipo. Las tácticas de la vieja escuela, como la creación de prototipos y la resolución de problemas sobre la marcha, son cosas que han quedado en el pasado para la nueva generación de ingenieros de InMotion.

“Creo que a la mayoría de los ingenieros les ha abierto los ojos el hecho de que se pueda trabajar con tanto detalle y representar el diseño avanzado y el rendimiento de la ingeniería con tanta precisión en un mundo virtual”, explica Thomas Kuijpers, antiguo director técnico de InMotion.

El equipo se apresura a señalar que poner al día a todo el mundo en todas las herramientas Siemens Xcelerator, prácticamente el mismo paquete que utilizan muchos equipos de F1, dista mucho de ser una experiencia inmediata. Contaron con la ayuda de cards PLM Solutions, un socio Platinum Smart Expert de Siemens, con sede en Best, Países Bajos.

“Los consultores de cards PLM siempre respondieron con rapidez y nos ayudaron a orientarnos cuando nos quedamos atascados”, explica Kuijpers. “Otro punto a favor de Siemens, especialmente para los estudiantes, es la Siemens Xcelerator Academy. La mayoría de nosotros ya habíamos seguido cursos en línea con la universidad, pero una vez que empezamos a trabajar como un nuevo equipo, incluso tuvimos más acceso a material y tutoriales más específicos. Esto nos resultó muy útil”.

Innovación en movilidad
“Intentamos innovar en el campo de la movilidad. Creemos que la carga rápida es demasiado lenta en este momento, y esa puede ser una de las razones por las que la gente no conduce eléctricamente”, explica Martijn Scholtus, antiguo Director de Cuentas de InMotion. “Con la Revolution, queremos que el tiempo de carga sea lo más rápido posible. Se carga en 12 minutos. Es un gran salto. Y es un coche de carreras de Le Mans”.

“La carrera más prestigiosa son las 24 Horas de Le Mans. Es realmente un sueño de todo el equipo correr allí con esta tecnología”. Y añade Scholtus: “Si funciona en las 24 Horas de Le Mans, funcionará en todas partes”.

La importancia de la experiencia práctica
Está claro que el equipo InMotion ha puesto su impronta en el poder de la tecnología innovadora y, sin olvidar el Día Internacional de la Educación, en la importancia de salir de las aulas para adquirir experiencia práctica y formación en el puesto de trabajo en el mundo de la enseñanza de la ingeniería (o de cualquier enseñanza superior, para el caso). Pero lo más importante es que el equipo comparte la pasión por la innovación en ingeniería para hacer del mundo un lugar mejor. Y, en Siemens y Simcenter, todo lo que podemos decir es que nos alegramos de haber podido ayudar.

Breve galería de fotos de InMotion
InMotion, un equipo rotativo de estudiantes que va por su 11ª temporada, pretende inspirar a estudiantes, organizaciones y a la sociedad con su concepto único para acelerar la transición energética en la industria del automóvil. La visión del equipo es conseguir que la recarga en el futuro sea tan rápida como “repostar”. Para mostrar su exclusiva tecnología de repostaje eléctrico, el equipo se ha fijado el objetivo de competir en las carreras de resistencia más duras, las 24 horas de Le Mans.

La velocidad máxima simulada del Revolution es de 300 km/h. En cualquier caso, superó con creces a nuestro famoso demostrador tecnológico, el SimRod de Simcenter, en la pista. (Aunque hay que reconocer que, a pesar de que SimRod nunca se propuso ser un famoso coche de carreras con necesidad de velocidad, puede dar un poco de caña… y seguir el ritmo de los grandes).

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El galardonado Fuel EXe sitúa la calidad de sonido en el mapa métrico de las bicicletas eléctricas

Producto: Simcenter
Industria: Bicicletas
Bicicletas Trek
Trek Bicycle (Trek) tiene su sede en Waterloo, Wisconsin, y fue fundada en 1976. Trek diseña y fabrica varios tipos de bicicletas, incluidas bicicletas de montaña eléctricas, bicicletas de carretera/ciudad y otros accesorios.

El uso del software Simcenter SCADAS XS y Simcenter Testlab Neo me permitió centrarme menos en cómo obtener respuestas correctas y más en lo que esas respuestas me estaban enseñando.

Paul Harder, Ingeniero Principal de R&D
Grupo de Investigación de Rendimiento de Trek, Trek Bicycle

Trek Bicycle (Trek) tiene su sede en Waterloo, Wisconsin, y fue fundada en 1976. Trek diseña y fabrica varios tipos de bicicletas, incluidas bicicletas eléctricas de montaña, bicicletas de carretera/ciudad y otros accesorios. Trek tiene como objetivo la innovación continua y el rendimiento de alta tecnología en toda su gama de productos.

Trek Bicycle sigue innovando con la bicicleta Fuel EXe, una línea pionera lanzada en julio de 2022. La Fuel EXe es una bicicleta de montaña eléctrica de alta potencia diseñada para ofrecer a los ciclistas una experiencia de conducción más silenciosa. La Fuel EXe incluye un diseño Trek de alta calidad, componentes de alto nivel, un cuadro más ligero pero resistente y un motor eléctrico integral diseñado para mejorar la experiencia acústica de los ciclistas. Trek puso la acústica de las e-bikes en el mapa y es conocida por su innovador grupo de ingeniería de bicicletas, que incluye experimentados ingenieros de bicicletas de montaña (MTB) y dedicados analistas con mentalidad ciclista que aportan mediciones y conocimientos cuantitativos a nuevas métricas de rendimiento como la acústica.

Acústica para bicicletas eléctricas de montaña
Trek es pionera en el concepto de situar la calidad del sonido en el mapa métrico de las bicicletas de montaña eléctricas, ya que sigue siendo un tema candente en el sector.

“Como experto en pruebas y análisis acústicos de Trek, que no sólo era un nuevo papel para mí, sino un nuevo tipo de papel para la industria de la bicicleta, nos propusimos llevar la competencia acústica de Trek al siguiente nivel, al tiempo que aplicábamos nuevos métodos de prueba y análisis al ciclo de desarrollo de la Fuel EXe”, explica Paul Harder, ingeniero principal de investigación y desarrollo (R&D) dentro del Trek Performance Research Group de Trek.

“Fue todo un esfuerzo con muchas primicias sucediendo al mismo tiempo”.

Los ingenieros de I+D del Grupo de Investigación de Rendimiento de Trek tienden a quedarse en el lado de la experimentación y la simulación, probando nuevas ideas de prototipos y realizando experimentos para buscar nuevos conocimientos sobre la física de la bicicleta y el rendimiento humano. Esta búsqueda de nuevos conocimientos llevó al equipo al terreno de la calidad del sonido.

A lo largo de los años, el sector ha avanzado mucho para conseguir que los sistemas de motor y batería de las bicicletas eléctricas sean más pequeños, ligeros, integrados y “naturales” al pedalear”, explica Harder. “Pero el ruido inherente a los sistemas de motor eléctrico y caja de cambios seguía siendo a menudo un inconveniente habitual. Con la Fuel EXe, tuvimos una oportunidad única para mejorar esa última pieza del rompecabezas y hacer una e-bike que realmente no tenga inconvenientes.”

Para producir esta e-bike, Trek se asoció con Siemens Digital Industries Software para utilizar el software Simcenter™ como parte del proceso de diseño para dar vida a la Fuel EXe. Simcenter forma parte de la plataforma de software, hardware y servicios Xcelerator de Siemens.

Inspirados por los VE
El equipo buscó inspiración en el sector de los vehículos eléctricos. Se dieron cuenta de que, al igual que en los primeros días de los vehículos eléctricos, el mundo de la acústica de las bicicletas eléctricas presentaba oportunidades. El equipo de Trek cerró el círculo de la acústica cuando investigó las opciones para la Fuel EXe en términos de experiencia sonora y sonidos desagradables. Esto incluyó el estudio de métricas acústicas pioneras en el sector de las bicicletas eléctricas, como la tonalidad y el índice de articulación.

“Como casi siempre voy en bici con otras personas, cualquier ruido que distraiga de la capacidad de conversar me molesta. Esto está relacionado con el índice de articulación”, añade Harder. “Utilizar la tonalidad como nuestra métrica clave de lo desagradable surgió de bastante exploración e investigación sobre las muchas métricas de calidad de sonido que se aplican habitualmente a los motores eléctricos”.

Integración de la ciencia del sonido con la ingeniería avanzada
Harder y el equipo de ingeniería de MTB de Trek sabían que la experiencia acústica de la Fuel EXe dependía en gran medida del motor eléctrico. El equipo estaba trabajando con el motor HPR120 de TQ, que es un motor potente pero bastante ruidoso. El equipo buscaba una versión más pequeña y silenciosa del motor. Descubrieron que la tecnología de anillos de espigas armónicos de TQ, con un mínimo de piezas móviles y un engranaje único, podía contribuir a crear un motor nuevo y más silencioso.

“Tenemos una asociación exclusiva con nuestro fabricante de motores eléctricos, TQ, lo que significa que podemos colaborar eficazmente a la hora de crear especificaciones y probar nuestros motores eléctricos”, afirma Harder. El resultado de esta colaboración es el motor eléctrico HPR50 que incorporan las Fuel EXe y Domane+”.

El equipo de Trek contó con Simcenter Testlab para ayudar a definir lo que significaba “sonar realmente bien” desde el punto de vista de las pruebas acústicas y la ingeniería.

Una gran primera impresión
Tras las habituales idas y venidas entre Trek y TQ, los prototipos con el HPR50 estaban listos para salir a los senderos de pruebas. Los pilotos de pruebas de Trek pensaron que los prototipos con el motor eléctrico HPR50 sonaban realmente bien. Era una gran noticia, pero Harder sabía que tendrían más trabajo por hacer.

Nuestro equipo había desarrollado una sólida capacidad de análisis y pruebas acústicas, pero aún teníamos que averiguar cómo cuantificar lo que significaba “sonar realmente bien” en el contexto de una bicicleta eléctrica”, explica Harder. “Teníamos la acústica como objetivo clave para el nuevo motor TQ y utilizamos el análisis para cuantificarlo, entenderlo y seguirlo mientras decidíamos entre las muchas iteraciones de prototipos a lo largo del proceso de desarrollo.”

De las opiniones subjetivas a las mediciones objetivas
El equipo empezó midiendo la sonoridad y descubrió que la Fuel EXe era casi dos veces más silenciosa que otras e-bikes, pero los pilotos de prueba pensaron subjetivamente que esto subestimaba lo mucho mejor que sonaba.

“Llegados a este punto, nos dimos cuenta de lo importante que es la calidad del sonido para la experiencia de la bicicleta eléctrica y de la importancia de la tonalidad como métrica clave para cuantificar lo agradable que resulta el ruido del motor eléctrico”, afirma Harder. “Sabíamos que teníamos que ser un poco más inteligentes a la hora de cuantificar estas descripciones sonoras. Así que pasamos al aspecto de la calidad del sonido, que tiene un montón de opciones. Nos fijamos mucho en el espacio acústico de los VE, donde sabíamos que la tonalidad era una de las mejores prácticas.”

Realización de la prueba en la pista y el estudio de sonido
Tras las pruebas iniciales, el equipo necesitaba datos acústicos más concretos con los que trabajar. Se dirigieron al estudio de sonido de la sede de la fábrica de Trek en Waterloo (Wisconsin), donde se encuentran los senderos privados para bicicletas de montaña de Trek, para realizar más análisis acústicos exploratorios. Esto incluyó métricas de potencia sonora y calidad de sonido como la sonoridad, la tonalidad y el índice de articulación utilizando soluciones de prueba Simcenter, como el hardware portátil Simcenter SCADAS™ XS y el software Simcenter Testlab™ Neo, la plataforma de software de próxima generación para la ingeniería de rendimiento multidisciplinar basada en pruebas.

“Utilizar Simcenter SCADAS XS para realizar pruebas de campo es bastante fácil porque cabe en el bolsillo de un maillot de bicicleta, se integra perfectamente con los auriculares binaurales y se puede controlar de forma inalámbrica con la Simcenter Testlab Scope App en una tableta en el exterior”, añade Harder. “Durante las pruebas de trail, también utilizamos un GPS y una cámara de acción para visualizar los datos en Simcenter Testlab Neo”.

La configuración de las pruebas de laboratorio incluyó el Simcenter SCADAS XS, micrófonos profesionales, un entrenador estacionario aislado acústicamente ajustado a una resistencia total de 300W y, por supuesto, el Trek Fuel EXe ajustado al modo de asistencia máxima. El equipo de Trek utilizó Simcenter Testlab Neo según el estándar ECMA-74:2019 para calcular la tonalidad.

“Tras investigar varias métricas de calidad de sonido, quedó claro que la tonalidad era la más representativa de lo que oían nuestros pilotos”, dice Harder. “Gracias al uso de Simcenter Testlab, pudimos explorar fácilmente otras métricas relevantes como la relación de prominencia y el índice de articulación. No hay nada peor que codificar un algoritmo a mano durante un par de días para darse cuenta de que no es una métrica útil para esta prueba.”

Harder y su equipo aportaron sus comentarios a lo largo del proceso de creación de prototipos y acabaron creando un conjunto avanzado de métodos para diagnosticar y mejorar la acústica de los motores de las bicicletas eléctricas. Como paso final, verificaron los resultados de campo y laboratorio en el motor de producción final durante dos días en una cámara anecoica. Los resultados finales demostraron que el uso de Simcenter les ayudó a diseñar la Fuel EXe con un sonido cinco veces más agradable y casi dos veces más silencioso que el de otras bicicletas eléctricas de montaña populares.

El futuro de la acústica de las bicicletas eléctricas
A medida que la HPR50 y la Fuel EXe entraban en producción, el Trek Performance Research Group se dio cuenta de que estaban trabajando en la acústica de vanguardia de las bicicletas eléctricas.

“Cuantificar la percepción humana del sonido es extremadamente complicado”, dice Harder. “Utilizar el software Simcenter SCADAS XS y Simcenter Testlab Neo me permitió centrarme menos en cómo obtener respuestas correctas y más en lo que esas respuestas me estaban enseñando. La capacidad de probar rápidamente diferentes métricas y de visualizar, filtrar y reproducir los datos de forma interactiva nos permitió obtener información mucho más rápida y fiable que no habríamos podido obtener de otra forma.” Harder afirma: “Lo realmente emocionante es que ahora podemos aprovechar estas herramientas y conocimientos acústicos en fases aún más tempranas de futuros proyectos de I+D de motores y bicicletas eléctricas.”

El Simcenter SCADAS XS se utilizó tanto en las pruebas de campo como en las de laboratorio.

Utilizar Simcenter SCADAS XS para realizar pruebas de campo es bastante sencillo porque cabe en el bolsillo de un maillot de bicicleta, se integra perfectamente con los auriculares biaurales y se puede controlar de forma inalámbrica con la aplicación Simcenter Testlab Scope App en una tableta en el exterior.

Paul Harder, Ingeniero Principal de R&D
Grupo de Investigación de Rendimiento de Trek, Trek Bicycle
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La empresa de pruebas automotrices utiliza Simcenter Testlab y Simcenter SCADAS para ayudar a los clientes a cumplir con los estándares regulatorios para el ruido

Producto: Simcenter
Industria: Automotriz y Transporte

Trabajando en asociación con Siemens, UTAC CERAM mira hacia el futuro del diseño acústico automotriz, incluida la homologación virtual, el diseño predictivo de ruido de paso y la optimización del sonido de los vehículos equipados con AVAS.Louis-Ferdinand Pardo, Líder Experto Acústico y Gerente de Departamento, Compatibilidad Electromagnética y Ruido, Vibración y Aspereza
UTAC CERAM

Pasando la primera vez

Los científicos confían en que la contaminación acústica puede dañar la salud y el comportamiento de todos los seres, por lo que reducir los niveles de ruido generados por automóviles, aviones y máquinas es un requisito para apoyar un futuro sostenible.

Los gobiernos de todo el mundo, especialmente en Europa, están tomando medidas drásticas para hacer cumplir niveles de ruido de paso de vehículos (PBN) más estrictos. En junio de 2016, Europa emitió un plan para disminuir los niveles regulares de ruido de los automóviles de pasajeros del nivel actual de 72 decibelios (dB) a un máximo de 70 dB para 2020 y 68 dB para 2024. Lograr una reducción de 4 dB requerirá un enorme esfuerzo , ya que los fabricantes de vehículos ya están presionando los límites de ingeniería para permanecer por debajo del objetivo actual.

Los fabricantes de vehículos y los proveedores de piezas simplemente tendrán que trabajar de la mano para ofrecer sistemas que cumplan con los objetivos acústicos individuales y generales. Habrá que prestar especial atención a los componentes que generan más ruido: la cadena cinemática, la admisión, el escape y los neumáticos.

Todo vehículo debe estar certificado por la norma 362 de la Organización Internacional de Normalización (ISO), que ha sido revisada en los últimos años. Ahora requiere pruebas más extensas para representar aún mejor la realidad del tráfico urbano. Los equipos de prueba ya están dedicando mucho esfuerzo a realizar las pruebas regulares de homologación y tienen poco o ningún tiempo o recursos de sobra.

La realidad es clara: los vehículos deben diseñarse para poder pasar la prueba la primera vez.

Preparándonos para el futuro

Durante décadas, UTAC CERAM ha ayudado a los fabricantes de vehículos a pasar las pruebas de certificación y homologación. UTAC CERAM es un grupo privado e independiente que brinda servicios en muchas áreas del transporte terrestre: regulación y aprobación, pruebas y experiencia técnica (medio ambiente, seguridad, durabilidad y confiabilidad), certificación, eventos automotrices públicos y capacitación en seguridad para conductores. UTAC CERAM también trabaja a título oficial con dos instituciones reguladoras francesas que supervisan las normas de inspección técnica (Organización Técnica Central) y la normalización (Oficina de Normalización Automotriz).

Más de 400 empleados trabajan en dos centros de pruebas en Linas-Montlhéry y Mortefontaine, Francia, así como en las instalaciones de los clientes en Francia y en el extranjero. Además, UTAC tiene filiales en el Reino Unido, América del Norte, Rusia y China.

La homologación de ruido de paso de vehículos es una de las muchas actividades de UTAC CERAM. Numerosos vehículos se prueban cada año de acuerdo con la norma ISO 362 en la pista de ruido de paso exterior en el sitio de Linas-Montlhéry. Sin embargo, la participación de UTAC CERAM en la industria automotriz va más allá de la simple homologación. La empresa ofrece soluciones para el diseño y las pruebas automotrices para que los fabricantes puedan estar seguros de que sus vehículos pasarán la última prueba de homologación.

Con el fin de dominar el diseño del ruido de paso, UTAC CERAM ha invertido en una cámara acústica de última generación. La gran instalación cuenta con aislamiento de sonido ajustado, un banco de ruedas con tracción en las cuatro ruedas y dos filas de micrófonos combinados con el software Simcenter Testlab™ de Siemens Digital Industries Software para análisis y el hardware Simcenter SCADAS™ para adquisición. Como tal, está diseñado para reproducir las condiciones de las pruebas de ruido de paso exterior con la mayor precisión posible.

Los beneficios de las pruebas de ruido de paso en interiores son enormes. Las pruebas de ruido de paso en interiores permiten a los equipos realizar pruebas precisas y perfectamente reproducibles en un entorno controlado, independientemente de las condiciones climáticas cambiantes. Dado que la velocidad del vehículo y el cambio de marchas están robotizados, se elimina el riesgo de error del conductor humano. Sin embargo, el ruido de los neumáticos es más difícil de reproducir con precisión en una habitación, ya que suena diferente en un banco de ruedas que en la superficie de la carretera. Esta es la razón por la que el software Simcenter Testlab Pass-by Noise Testing, parte de la cartera Simcenter™ de Siemens, presenta un cálculo de modelo de ruido de neumáticos que corrige los datos de ruido de neumáticos de acuerdo con el procedimiento ISO 362-3:2016.

Gracias a la repetibilidad de las pruebas, los resultados son más fiables. A medio plazo, se espera que se realicen ensayos de ruido de paso interior para la homologación de vehículos y que complementen o sustituyan los ensayos exteriores. Louis-Ferdinand Pardo, líder experto acústico y gerente del departamento de compatibilidad electromagnética (EMC) y ruido, vibración y aspereza (NVH) en UTAC CERAM, confirma esta tendencia con base en su experiencia como miembro del comité ISO que define el estándar para pasar. por nivel de ruido.

Pero los beneficios de las pruebas en interiores van más allá de eliminar la ocurrencia de casualidades, errores o incidentes en una prueba. Las pruebas en un entorno controlado permiten al usuario implementar técnicas avanzadas de ingeniería de ruido de paso. Las contribuciones de ruido de las fuentes de sonido individuales, como los sistemas de propulsión, los escapes y las tomas, se pueden evaluar y calcular para ayudar a establecer objetivos acústicos precisos para los componentes.Preparándonos para el futuro

Dar forma al sonido de los vehículos eléctricos

El diseño de sonido del vehículo no se trata solo de la reducción de los niveles de ruido. Hoy en día, cada vez se utilizan más vehículos híbridos y eléctricos en las zonas urbanas. Estos vehículos conducen con bastante suavidad. El riesgo de accidentes aumenta cuando ningún sonido alerta a los peatones o ciclistas de la presencia, velocidad y dirección de un automóvil que se aproxima. Para evitar este riesgo, los gobiernos y las instituciones han estado debatiendo la necesidad de equipar los vehículos híbridos y eléctricos con dispositivos de advertencia de generación de ruido descritos como sistemas acústicos de alerta de vehículos (AVAS).

En 2016, las Naciones Unidas (ONU) publicaron una nueva regulación (ONU 138) sobre requisitos mínimos de ruido que exigiría la instalación de tales sistemas en vehículos nuevos dentro de un par de años. En el mismo año, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras de los Estados Unidos (NHTSA) redactó una regla final que establece el estándar federal de seguridad de vehículos motorizados (FMVSS 141) de requisitos mínimos de sonido para vehículos híbridos y eléctricos.

Las pruebas de automóviles equipados con AVAS se realizarán mejor en interiores, ya que los niveles de ruido son, por definición, bajos y se debe excluir el ruido de fondo. Simcenter Testlab Interior Pass-by Noise Testing admite la definición de niveles mínimos de ruido al integrar el estándar ISO 16254 (Acústica: medición del sonido emitido por vehículos de carretera de categoría M y N en reposo y funcionamiento a baja velocidad: método de ingeniería) en sus hojas de trabajo. Con sus instalaciones acústicas de última generación equipadas con soluciones de prueba de Simcenter, UTAC CERAM está bien posicionado para ayudar a los fabricantes de vehículos híbridos y eléctricos a diseñar sonido para el sistema de alerta.Dar forma al sonido de los vehículos eléctricos

Productividad óptima de las pruebas

Para realizar una prueba de ruido de paso interior, el vehículo se coloca y asegura en los cuatro rodillos del banco de ruedas. El vehículo se encuentra en medio de la gran cámara con dos filas de unos 20 micrófonos, cada uno colocado a los lados de la cámara a una distancia exacta de 7,5 metros del vehículo y una altura de 1,2 metros. Los micrófonos envían sus señales a los dos sistemas de adquisición de datos móviles de hardware Simcenter SCADAS, parte de la cartera de Simcenter, en cada lado de la sala. Una vez que el vehículo está colocado en el banco de rodillos, el ingeniero comienza la prueba. A partir de ese momento, la mayor parte del procedimiento está automatizado. El ingeniero sale de la sala acústica hacia la sala de control, donde podrá configurar los parámetros para la prueba y ejecutarla de forma remota. Si necesario,

En UTAC CERAM, la instalación ha sido diseñada para garantizar la máxima productividad de las pruebas.

“Hemos seleccionado las soluciones de prueba de Simcenter de Siemens por tres razones principales”, dice Pardo. “Primero, ofrece una excelente calidad de datos y capacidades de procesamiento para el ruido de paso en interiores con algoritmos que brindan resultados precisos, comparables a los obtenidos con las pruebas reales de ruido de paso en exteriores. En segundo lugar, el uso de las soluciones de prueba de Simcenter garantiza la continuidad y la compatibilidad de las pruebas realizadas en interiores con las pruebas ejecutadas en exteriores con sistemas Simcenter similares. En tercer lugar, apreciamos mucho la asociación de larga data con Siemens para la ingeniería y las pruebas acústicas.

“La participación de Siemens en la ingeniería de ruido de paso no se limita al suministro de equipos de medición; la empresa actúa como socio en investigación y desarrollo, brindando soluciones para la cuantificación de fuentes acústicas y evolucionando hacia un diseño anticipado y predictivo del ruido de paso de vehículos. Siemens también está involucrado, como yo, en la definición de los procedimientos de certificación ISO del mañana, avanzando hacia la homologación virtual”.

Realización de pruebas de última generación y mucho más

Los nuevos procedimientos de certificación ISO prescriben más pruebas exteriores a velocidades constantes y de arranque, y en varias relaciones de transmisión. Esos requisitos se pueden reproducir en la cámara acústica de UTAC CERAM, lo que permite al usuario evaluar una variante de diseño y prepararse para la homologación del vehículo. Los procedimientos de prueba están preprogramados en el controlador de la cámara: el ingeniero solo ajusta los parámetros de acuerdo con los requisitos del vehículo bajo escrutinio, abre la hoja de trabajo de Simcenter Testlab e inicia la prueba. Luego se ejecuta de forma autónoma, con disparadores que inician y detienen las mediciones en Simcenter Testlab. Yoni Meyer, ingeniero de pruebas de UTAC CERAM, es un usuario entusiasta del software: “Nos beneficiamos de casi todas las funcionalidades implementadas de Simcenter Testlab y, a pesar de ser usuarios avanzados,

Mediante el uso de las capacidades de posprocesamiento de Simcenter Testlab, se pueden realizar otras tareas, como la separación y cuantificación de fuentes de ruido. El resultado es poder identificar claramente la contribución al ruido de los componentes individuales. Este análisis permitirá establecer objetivos acústicos exactos en los componentes y significa que, en el futuro, el usuario podrá predecir con precisión el nivel de ruido del paso del vehículo en función de la contribución del ruido de los componentes.

Pardo concluye: “Trabajando en asociación con Siemens, UTAC CERAM está mirando hacia el futuro del diseño acústico automotriz, incluida la homologación virtual, el diseño predictivo de ruido de paso y la optimización del sonido de los vehículos equipados con AVAS.Nos beneficiamos de casi todas las funcionalidades implementadas de Simcenter Testlab y, a pesar de ser usuarios avanzados, apreciamos las hojas de trabajo fáciles de usar y el enfoque de flujo de trabajo intuitivo.Louis-Ferdinand Pardo, Líder Experto Acústico y Gerente de Departamento, Compatibilidad Electromagnética y Ruido, Vibración y Aspereza
UTAC CERAM

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Acelerar el tiempo de respuesta de las simulaciones de CFD

Producto: Simcenter
Industria: Electrónica y semiconductores

Heraeus Noblelight GmbH ha estado desarrollando fuentes de luz especiales desde la invención de la lámpara de cristal de cuarzo en 1904. La luz, ya sea ultravioleta (UV), infrarroja (IR) o de onda media, está en el centro de todo lo que hacen. Ubicada en Alemania, la empresa ha aprovechado el poder de la luz para resolver una amplia gama de desafíos en las industrias de fabricación y procesos. También diseñan y fabrican productos de consumo como el purificador de aire Soluva®, para eliminar virus en el aire, incluida la enfermedad del coronavirus de 2019 (COVID-19), de entornos de atención médica, transporte público y aulas.

La simulación de ingeniería no solo se usa durante la fase de desarrollo del producto, sino también para comprender la mejor manera de implementar productos en el campo. “Usamos la simulación CFD para ayudar a nuestros clientes a comprender sus procesos y dónde ubicar nuestros emisores UV o IR para hacerlos más efectivos”, explica Dörte Eggers, ingeniero de simulación de Heraeus Noblelight. Eggers continúa, “a veces un cliente ya tiene un proceso en funcionamiento que no funciona de manera óptima, por lo que también usamos la simulación para solucionar problemas y encontrar formas de mejorarlo”.

Modelando la complejidad con CFD

Los productos Heraeus Noblelight se adaptan a una amplia gama de procesos industriales, desde el curado de pinturas y adhesivos mediante emisores IR de precisión, hasta equipos de desinfección de agua y aire mediante ultravioleta C (UV-C). Se requiere una variedad de técnicas de modelado para capturar los regímenes físicos predominantes en cada caso.

“Seleccionamos Simcenter STAR-CCM+ para el análisis CFD porque ofrece una amplia gama de opciones de modelado físico en un paquete flexible y fácil de usar”, dice la Dra. Larisa von Riewel, líder del grupo de ingeniería asistida por computadora (CAE). “Nuestra principal carga de trabajo es la simulación de gestión térmica. Sin embargo, a menudo necesitamos incluir física adicional como flujo multifásico y seguimiento de partículas”.

viendo lo invisible

Dado que muchos de sus productos funcionan fuera del espectro de luz visible, la simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta valiosa para verificar aplicaciones específicas, adaptadas al proceso de cada cliente. Por lo tanto, CFD se ha convertido en una parte rutinaria del proceso de ventas y requiere una respuesta rápida del trabajo de simulación. Esto brinda la confianza de que el equipo de construcción entregará un producto de alto rendimiento y agregará un valor significativo para los clientes.

Además de hacer visible la luz invisible, el uso del análisis CFD hace que lo no medible sea medible. “En algunos casos, realizar pruebas físicas es muy costoso y, a veces, imposible”, afirma von Riewel. “Tomando como ejemplo nuestros emisores IR, la simulación es esencial ya que nos permite estimar parámetros que no podemos medir físicamente. Comprender este comportamiento es fundamental para lograr la funcionalidad y la vida útil que necesitamos de los dispositivos”.

Comunicar los conocimientos obtenidos de la simulación a una variedad de partes interesadas también es una parte importante del proceso. “Cada nueva versión del software tiene características adicionales de posprocesamiento y las encontramos muy útiles para presentar datos de simulación a los clientes en el contexto de sus equipos y procesos”, dice von Riewel.

Más rápido con Simcenter Cloud HPC

Hoy en día, la mayor parte de la simulación CFD en Heraeus Noblelight se realiza internamente utilizando una gran estación de trabajo en las instalaciones. Sin embargo, durante los períodos de mucho trabajo, el equipo necesita aprovechar recursos adicionales subcontratando el trabajo de simulación. La necesidad de escalar hacia arriba y hacia abajo rápidamente dificulta la gestión de los costos de licencia para cubrir períodos cortos de uso y garantizar que los recursos se utilicen de manera eficiente.

En los últimos meses, Heraeus Noblelight ha sido un usuario de acceso anticipado al software Simcenter ™ Cloud HPC, un nuevo producto híbrido de software como servicio (SaaS), que permite ejecutar ejecuciones de simulación en la infraestructura de la nube directamente desde Simcenter STAR-CCM+. software ™. Estos son parte de la cartera Xcelerator, la cartera completa e integrada de software y servicios de Siemens Digital Industries Software. Al comprar hardware y software en la misma transacción y pagar solo por lo que se usa, Heraeus Noblelight ve potencial para ganar más eficiencia al poder acceder instantáneamente a recursos informáticos de alto rendimiento (HPC) desde cualquier lugar y en cualquier momento.

Accesible

“Cuando trabajamos con equipos de simulación remota, a menudo nos damos cuenta de que no tenemos los recursos de HPC donde los necesitamos”, continúa von Riewel. “Por lo tanto, Simcenter Cloud HPC nos permitiría acelerar los proyectos colaborativos. Tampoco tendríamos que preocuparnos de que los costos de la licencia se desperdicien si un proyecto finaliza antes de lo esperado”. El uso de la nube significa que todos los miembros del equipo pueden acceder fácilmente a los recursos de HPC. “Diría que la interfaz es fácil de usar e intuitiva, con varias opciones para monitorear las ejecuciones”, continúa von Riewel. “La transferencia de los archivos de simulación fue rápida y sencilla”.

Para von Riewel y Eggers, la simulación es una pequeña parte de su jornada laboral. Por lo tanto, no pueden dedicar tanto tiempo como les gustaría a investigar y probar nuevos modelos y características. Por lo tanto, confían en la experiencia del equipo de soporte al cliente de Simcenter y su ingeniero de soporte dedicado (DSE). “Siempre estamos bajo presión de tiempo. Cuando nos enfrentamos a nuevos desafíos, preferimos acudir a nuestro DSE, quien explica las nuevas funciones relevantes y cómo nos beneficiarán. Es un gran ahorro de tiempo”, explica von Riewel.

Flexible y escalable

Además de facilitar la colaboración con equipos remotos, Eggers también ve potencial para aprovechar los recursos de la nube para ejecutar simulaciones más ambiciosas o ampliar el alcance de los proyectos sin dejar de cumplir los plazos ajustados. “En algunos casos, necesitamos ejecutar modelos más grandes para capturar más detalles o ejecutar más simulaciones en la misma cantidad de tiempo. Simcenter Cloud HPC nos brinda esa flexibilidad”.

Seguro

Heraeus Noblelight trabaja con frecuencia en proyectos que involucran procesos y tecnologías propiedad del cliente, por lo que la privacidad y la seguridad de los datos son fundamentales para su negocio. “Cuando firmamos acuerdos con clientes, generalmente hay términos que restringen cómo y dónde almacenamos y trabajamos con sus datos”, explica von Riewel. “Por supuesto, todas las partes interesadas deben asegurarse de que sus datos estén seguros. Espero que las actitudes cambien gradualmente a medida que el mundo se adapta a esta nueva forma de trabajar”.

Simcenter Cloud HPC se basa en la infraestructura en la nube de Amazon Web Services (AWS) y sigue las mejores prácticas desarrolladas por AWS y Siemens para desarrollar y operar aplicaciones SaaS de múltiples inquilinos. Los usuarios tienen control total sobre la soberanía y retención de datos y el producto también pasará por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) 27001 y la certificación System and Organization Controls 2 (SOC2) Tipo 1.

“Estoy seguro de que Siemens es diligente en el mantenimiento de las políticas y certificaciones necesarias para satisfacernos a nosotros y, lo que es más importante, a nuestros clientes”, concluye von Riewel.

Mirando hacia el futuro

Cuando se le preguntó acerca de cómo la ejecución de simulaciones de CFD en la nube podría afectar su trabajo en el futuro, Heraeus Noblelight considera que la flexibilidad y la accesibilidad son beneficios clave. “Desde la pandemia, ha habido un gran cambio hacia el trabajo remoto, lo que significa que no siempre hay personas disponibles para acceder a las estaciones de trabajo en la oficina cuando algo sale mal”, dice von Riewel. “Poder trabajar en proyectos desde cualquier parte del mundo es un sueño y siento que este es el camino que debe seguir la humanidad”.

Von Riewel también ve la capacidad de escalar hacia arriba y hacia abajo instantáneamente como una futura ventaja competitiva. “El mundo continúa desarrollándose y todo está aumentando en complejidad. Los modelos son cada vez más precisos y necesitamos capturar más realismo físico. Puede garantizar que con frecuencia necesitaremos recursos de HPC más potentes en el futuro. Simcenter Cloud HPC ofrece esa agilidad, que se traduce en una oferta más competitiva para nuestros clientes”.

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Scuderia AlphaTauri crea un auto de F1 de alto rendimiento

Producto: NX, Simcenter
Industria: Automotriz y Transporte

El ascenso de la Scuderia AlphaTauri

El 23 de febrero de 2022, el mundo probó los nuevos autos de Fórmula Uno (F1) cuando completaron sus días de prueba de pretemporada en Barcelona. A esto le siguieron días de prueba en Bahréin a principios de marzo de 2022, donde los pilotos se concentraron en sentirse cómodos conduciendo los autos nuevos antes de que comenzara la temporada de carreras el 21 de marzo de 2022.

Durante los días de prueba y las primeras carreras, dos jóvenes pilotos de la Scuderia AlphaTauri, Pierre Gasly y Yuki Tsunoda, trabajaron con los ingenieros de la Scuderia AlphaTauri para descubrir cómo funcionaba el nuevo automóvil y corregir los errores que ocurrían con el nuevo diseño.

“Hay cosas nuevas que descubrir con este coche cada vez que salimos a la pista, por lo que tenemos que aprovechar al máximo cada sesión y aprender todo lo que podamos antes de la primera carrera aquí”, dice Pierre Gasly, junto a la pista durante la prueba. días en Bahrein en marzo de 2022. “La sensación fue única. Estaba emocionado de descubrir estos autos nuevos y ver cómo se sentían en la pista”.

Ese potenciador de rendimiento que te hace sentir en la pista

En las carreras de F1, el piloto y el coche se vuelven uno. Esta sensación en la pista proviene de la parte del auto que normalmente no llega a ser el centro de atención, el asiento del conductor.

“El chasis es una de las partes más sofisticadas del automóvil por razones de seguridad y desempeño. Debe comenzar a trabajar en esa parte de inmediato, incluso si no tiene toda la información”, dice Raffaele Boschetti, jefe de tecnología de la información (TI) e innovación de Scuderia AlphaTauri. “Antes de asociarnos con Siemens, pasamos tres meses produciendo un buen chasis. Con el software de Siemens, hicimos esto en un mes. Esto nos ahorró mucho tiempo y nos dio muchas ventajas”.

Además del chasis, el asiento es importante para la seguridad del conductor y su rendimiento general. El diseño general de los asientos está estrictamente regulado por las normas de seguridad y pruebas de choque de la F1. Si algo sale mal, los conductores deben poder salir del automóvil de manera rápida y segura. El jefe de seguridad y los equipos médicos deben poder extraer a los conductores lesionados de un choque de manera efectiva. Boschetti se apresura a señalar que hay mucho más en el asiento de un auto de F1 que solo seguridad.

“El asiento es una parte del automóvil que ofrece rendimiento. El conductor siente todas las vibraciones, aceleraciones y manejo a través del asiento. En la pista, podemos modificar la configuración del automóvil para mejorarlo según las necesidades del conductor”, dice Boschetti. “En la Fórmula Uno, tienes un par de pruebas en febrero o marzo. En esta situación, el software y las plataformas que nos proporcionó Siemens fueron vitales para construir el asiento”.

Una talla no sirve para todos

No todos los asientos de F1 son iguales. Los ingenieros de diseño de compuestos le dirán que la mitad del desafío no es el asiento sino cómo acomodar al conductor en el automóvil.

“Es como un traje a medida. Tienes que mirar las cosas en términos de la posición del casco, la posición de la espalda y tienes que estar lo más bajo posible”, dice Francesco Dario Picierro, ingeniero senior de diseño de compuestos de Scuderia AlphaTauri.

Para garantizar que estos aspectos críticos del rendimiento fueran correctos, Picierro y sus colegas desarrollaron un proceso único de diseño de asientos. Para empezar, diseñaron un asiento un poco más grande de lo necesario y luego calentaron un lote de resina especial y tomaron un molde físico del cuerpo del conductor en la posición ideal. A partir del molde de resina, utilizaron el software NX™ para crear un escaneo completo para diseñar el asiento. NX, la cartera Fibersim™ y el software Simcenter™ son parte de la cartera Xcelerator, la cartera completa e integrada de software y servicios de Siemens Digital Industries Software.

“El proceso puede parecer simple, pero gracias a los productos de Siemens se vuelve más inteligente”, agrega Picierro.

Usando la digitalización para el éxito de la F1

Con el diseño completo y el cambio de chasis en el modelo 2022, el equipo tuvo que simular cada detalle en el diseño asistido por computadora (CAD), desde la visibilidad general hasta cómo encajaría el conductor en el diseño del chasis.

Conseguir que el conductor se apriete, llegue a los pedales y obviamente vea, mientras considera el casco, las normas de seguridad y el nuevo diseño del chasis y del automóvil, es una proeza de ingeniería en sí misma. El equipo sabe que la digitalización es la única forma de tener éxito en la F1 en estos días. El uso de las herramientas de digitalización de Siemens eliminó la mayor parte del trabajo duro de los ciclos de diseño, ingeniería y producción.

“Usar NX nos ayudó con nuestros esfuerzos de digitalización. Por ejemplo, podemos replicar el trabajo manual exacto en el volante o la visibilidad usando la cámara del conductor. También podemos escalar el maniquí digital según las medidas del conductor”, dice Picierro.

Carreras contra el reloj

Mientras que los ingenieros de diseño de materiales compuestos adaptan el conductor al asiento a la medida (un proceso que puede ocurrir varias veces por temporada según las necesidades de los conductores individuales), otros miembros del equipo de ingeniería de Scuderia AlphaTauri están optimizando el nuevo diseño del automóvil para el desempeño del conductor a tiempo. para el día de la carrera.

Además del ajustado plazo, el otro desafío para todos los ingenieros de F1 es el peso. Los equipos de ingeniería de F1 lucharon para que el peso mínimo del conductor más el automóvil fuera de 795 kilogramos (kg), especialmente con las nuevas normas de seguridad y la atracción por efecto suelo. En el último minuto, los equipos llegaron a un compromiso para aumentar el peso a 798 kg.

“Por supuesto que siempre es difícil. Es una regulación completamente nueva. Estos autos son complicados y es difícil diseñar todo para cumplir con los requisitos de límite de peso. Como podemos ver, casi todos los equipos tienen sobrepeso. También tenemos que considerar los costos. Es costoso reducir el peso. Teniendo en cuenta el límite de costos, nuestros equipos pudieron llegar a un compromiso”, dice Franz Tost, líder del equipo de Scuderia AlphaTauri.

Acercándose a más de 300 km/h durante una carrera normal de F1, los conductores experimentan hasta cuatro o cinco G laterales de forma rutinaria al frenar y tomar curvas y durante la aceleración en los tramos largos.

Una plataforma y un secreto para el éxito

Como explicó Tost, equilibrar los parámetros de diseño siempre es un desafío para los equipos de ingeniería. El uso de la misma plataforma digital y paquete de software para examinar el comportamiento real del automóvil ayuda al equipo a tomar las decisiones correctas para las carreras.

“Nuestro trabajo es evaluar la resistencia y la rigidez de la pieza. El asiento del conductor debe ser lo suficientemente fuerte para soportar las cargas de aceleración y lo suficientemente rígido para lograr una interacción adecuada entre el conductor, el chasis y el resto del automóvil”, dice Giuseppe Stiscia, líder del grupo de chasis e ingeniero estructural de Scuderia AlphaTauri. “Usamos Siemens Simcenter para generar el modelo de elementos finitos y generar las condiciones del modelo de carga”. Simcenter muestra claramente los valores de rigidez estándar de la estructura a través de una franja de color. Cada color representa un estado de tensión o desplazamiento de la pieza.

“Los ingenieros estructurales utilizan esta información para comprender el comportamiento real de la estructura. Nuestro objetivo es hacer que la pieza sea lo más fuerte y rígida posible, pero primero debemos optimizar el peso. Agrega: “Simcenter nos ayuda a calcular la pieza más rápido y a usar la misma plataforma para todos los involucrados en el proyecto”.

El tiempo de desarrollo es oro.

Andrea Rizzo, ingeniero del grupo de laminación digital de investigación y desarrollo (I+D), utiliza esta misma plataforma con sus colegas. Utilizan herramientas Fibersim para terminar la pieza real.

“Usamos Fibersim para lograr una conexión perfecta entre los resultados de FEA y la laminación real”, dice Rizzo. “Con este material, es necesario cortar una forma en la capa que se va a laminar en el molde. Cualquier material extra o innecesario aplicado al molde tiene un costo adicional. Tratamos de laminar con la menor cantidad de material posible para ahorrar tiempo y dinero”.

El equipo de ingeniería de Scuderia AlphaTauri también utiliza Fibersim para mantener la consistencia de las piezas personalizadas. A diferencia de los vehículos comerciales, los autos de F1 contienen muchas piezas de fibra de carbono hechas a mano creadas al colocar cuidadosamente capas compuestas dentro del laminado. Cada parte tiene características estructurales únicas. Aunque el equipo no diría por razones competitivas, uno puede suponer que las piezas de repuesto y las piezas de repuesto se crean según sea necesario.

Los datos son el rey: cualquier información que el equipo pueda analizar les ayudará a comprender el comportamiento de rendimiento del nuevo automóvil.

“Cada pieza de carbono es un laminado, por lo que debemos asegurarnos de que la primera sea igual a la última. Es por eso que usamos Fibersim. Ahorramos tiempo durante el proceso de producción con esta completa simulación. Podemos preparar capas iguales para todas las laminaciones.

“Con Fibersim, sabemos lo que sucede en el componente. Conocemos el estándar de calidad de las capas. Seguimos cada capa durante el proceso. Podemos prevenir problemas antes de que sucedan porque ‘vivimos’ en la misma plataforma desde NX hasta Simcenter y Fibersim. Y lo que es más importante, ahorramos tiempo”, dice Rizzo.

“El problema con la F1 especialmente, pero incluso con los autos estándar, es que necesitas producir la misma pieza con la misma calidad al mismo tiempo. Si utiliza el mismo paquete que calcula todo por usted, desde la pieza CAD hasta la línea de producción, obtendrá una pieza de calidad que ofrecerá rendimiento en la pista. Ese es el objetivo”, dice Boschetti.

Gracias a las herramientas de Siemens Xcelerator como NX, Simcenter y Fibersim, el equipo puede personalizar cada asiento para el conductor utilizando capas de capas compuestas para crear un laminado súper liviano que funciona bien para lograr las especificaciones de diseño y seguridad para los nuevos autos Scuderia AlphaTauri. . Esto proporciona a Gasly y Tsunoda la conexión ideal con el automóvil que necesitan para tener un buen desempeño. Gracias a una excelente ingeniería del equipo en Faenza, Italia, y la ayuda de la cartera de Siemens Xcelerator, el equipo Scuderia AlphaTauri está más que listo para la próxima temporada de F1.

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Pruebas de encuesta modal para un viaje ileso al espacio

Producto: Simcenter
Industria: Aeroespacial y Defensa

Todas las estructuras tienen frecuencias naturales y, a menudo, es la característica más importante de la estructura, especialmente cuando se trata de una respuesta dinámica. Muy a menudo, las vibraciones deben investigarse para cuantificar la respuesta estructural de alguna manera, de modo que se pueda evaluar su implicación en factores como el rendimiento y la fatiga.

La prueba modal es una técnica muy útil y ampliamente utilizada para verificar e investigar este comportamiento. Examina las frecuencias naturales, las formas modales y la amortiguación de una estructura y ayuda a los ingenieros a comprender cómo responderá un diseño a diferentes cargas dinámicas.

En la industria espacial, esta técnica también se conoce como prueba de encuesta modal y está destinada a calibrar y aumentar la precisión del modelo de dinámica estructural de elementos finitos (FE) de naves espaciales y lanzadores espaciales. Los modelos validados son importantes, entre otras cosas, para la predicción de las características vibratorias del lanzador, la estabilidad aeroelástica y los entornos dinámicos a los que se someten las cargas útiles y los equipos de a bordo durante el lanzamiento.

Cortesía de la NASA: prueba de sondeo modal en el vehículo de lanzamiento Ares (izquierda), el transbordador espacial Challenger (centro) y la etapa central del SLS (derecha)

Una prueba de estudio modal consiste en inyectar fuerzas, utilizando sacudidores electrodinámicos o, en algunos casos, también un martillo de impacto modal en una serie de entradas cuidadosamente seleccionadas. En el caso de la excitación por agitador, se suele utilizar la excitación aleatoria de ráfagas porque es rápida y eficiente. Cuando se requieren niveles de excitación más altos, o para la evaluación de características no lineales, se utilizan técnicas de seno escalonado. Las fuerzas se miden durante la prueba, junto con las aceleraciones de respuesta en muchos lugares de la estructura. Durante esta prueba, la nave espacial se monta en condiciones límite bien conocidas, sujeta o libre, o una combinación de las mismas. Durante la excitación, se miden los FRF.

Después de la prueba, se aplica tecnología de ajuste de curva modal para extraer información modal: frecuencias de resonancia, valores de amortiguamiento y formas de modo. Los resultados de las pruebas se utilizan con el fin de validar todo el modelo FE y correlacionar frecuencias, formas de modos y suposiciones de amortiguamiento. Las formas y frecuencias de los modos significativos son las que contribuyen principalmente a las cargas de la interfaz del lanzador/nave espacial y las cargas internas.

Este proceso se ilustra esquemáticamente a continuación. Muestra cómo se pueden usar los primeros modelos FE de la nave espacial en Simcenter 3D Structural Dynamics para realizar análisis previos a la prueba y diseñar de manera óptima la campaña de prueba. Luego, Simcenter Testlab y Simcenter SCADAS se utilizan para medir de manera eficiente y confiable los FRF y determinar con precisión el mejor modelo modal experimental. Finalmente, los resultados experimentales se explotan aún más para correlacionar el modelo preliminar con los resultados experimentales y actualizar el modelo FE para reflejar mejor la realidad.

Diferentes etapas del proceso de encuesta modal: desde la preparación de la prueba hasta la ejecución de la prueba, el análisis y el informe.

Un buen ejemplo de un programa en el que se realizó una prueba de estudio modal es el proyecto Bartolomeo de Airbus Defence & Space, llevado a cabo por Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) . El hardware Simcenter SCADAS Mobile se ha utilizado como equipo de medición crítico para la prueba de levantamiento modal que tenía como objetivo actualizar el modelo de simulación FE de la plataforma Bartolomeo. Esto permitió al equipo simular y predecir aspectos que solo se podían hacer mediante simulación y análisis, como la forma en que la plataforma se acoplaría con el lanzador.

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Uso de Femap para fabricar piezas adecuadas para misiones en el espacio profundo

Producto: FEMAP, Simcenter
Industria: Aeroespacial

La solución de Siemens Digital Industries Software ayuda a Almatech a optimizar diseños de componentes livianos de alto rendimiento sin precedentes

El uso de Femap facilita la reiteración del proceso de simulación.

Dr.Luc Blecha,CTO Almatech

Máxima precisión y fiabilidad sin mantenimiento

Ir audazmente a donde ningún ser humano ha ido antes era la misión de la nave estelar Enterprise. Su objetivo era explorar nuevos mundos extraños, buscar nueva vida y nuevas civilizaciones. Si bien los viajes espaciales tripulados de esta magnitud siguen siendo ficticios, la humanidad está enviando sondas espaciales para lograr estos objetivos.

Durante sus misiones en el espacio profundo, que suelen durar varios años, los satélites están expuestos a condiciones ambientales extremas. Estos incluyen temperaturas que van desde -160 °C hasta más de 350 °C y fuerzas de aceleración que ascienden a varios g, así como altos niveles de varios tipos de radiación. Al mismo tiempo, no hay efectos gravitatorios como la convección térmica. Los instrumentos a bordo y los accesorios asociados requieren alta precisión y confiabilidad operativa.

“Aunque están optimizados para un peso mínimo, su estabilidad y funcionalidad deben mantenerse durante varios años sin mantenimiento ni limpieza”, dice el Dr. Luc Blecha, director técnico (CTO) de Almatech. Con 25 científicos e ingenieros, la empresa con sede en Lausana, Suiza, desarrolla estructuras ligeras y soluciones mecánicas para requisitos excepcionales como alta precisión y fiabilidad en condiciones ambientales adversas. Almatech participa frecuentemente en el diseño de componentes para programas de naves espaciales de la Agencia Espacial Europea (ESA).

Componentes estructurales para el espacio ultraterrestre

Programado para su lanzamiento a finales de 2019, el Satélite de Caracterización de Exoplanetas (CHEOPS) observará estrellas brillantes individuales que se sabe que albergan exoplanetas. Utiliza un fotómetro en su telescopio para medir la atenuación de la luz de las estrellas causada por un planeta en tránsito. Proporcionará a los científicos las firmas de tránsito de alta precisión que se necesitan para medir el tamaño de los planetas pequeños. Estos datos proporcionarán información clave sobre la formación y la historia evolutiva de los planetas.

Como parte del proyecto CHEOPS gestionado por Suiza, Almatech estuvo a cargo de todos los componentes estructurales. El trabajo implicó el diseño y construcción de la estructura principal tubular hecha de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), así como los soportes de titanio y las uniones que sostienen los espejos primario y secundario. Los espejos no se pueden ajustar en vuelo, por lo que su soporte debe ser rígido y tener una alta estabilidad en el rango de temperaturas que se experimentan en el espacio.

BepiColombo, una misión europea y japonesa conjunta a Mercurio, ya está en camino hacia nuestro vecino interior. Lanzado en octubre de 2018, comenzará a orbitar el planeta menos conocido de nuestro sistema solar a finales de 2025. La misión consta de dos naves espaciales: el Orbitador Planetario de Mercurio (MPO) y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO). Mientras recopila datos durante su misión de un año, el MPO soportará temperaturas superiores a los 350 °C.

Almatech diseñó y optimizó un deflector que protege el MPO contra el calentamiento a más de 270°C. También protege el receptor láser de un altímetro incorporado contra el calor proveniente del sol. Los componentes incluían un espejo de aluminio muy fino que se usaba para desviar los rayos del sol. “Se dio la forma de este espejo, la rugosidad tolerable se especificó en 4 nm, independientemente de cualquier influencia externa”, dice Blecha. “En comparación, el diámetro de un átomo de aluminio es de 0,25 nm”.

El Solar Orbiter es una misión de colaboración entre la ESA y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos para estudiar el sol y su atmósfera exterior. Programado para su lanzamiento en 2019, la nave espacial observará la atmósfera del sol y combinará estas observaciones con las medidas tomadas en el entorno que rodea al orbitador. Proporcionará información sobre los procesos físicos fundamentales estudiados en condiciones que son imposibles de reproducir en la Tierra e inviables de observar desde distancias astronómicas.

Un instrumento Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) a bordo del Solar Orbiter observará tanto el disco solar como la corona para caracterizar las propiedades del plasma en y cerca del sol. Para este instrumento, Almatech diseñó un mecanismo de cambio de rendija. Mueve el obturador deformando partes en lugar de deslizarse a lo largo de guías. “Esto es vital porque las partículas creadas por la abrasión inhabilitarían con el tiempo el instrumento óptico y la limpieza sería imposible”, dice Blecha.

Probando el gemelo digital una y otra vez

Para muchas piezas, el papel de Almatech es optimizar los diseños existentes. La estructura del telescopio CHEOPS, por ejemplo, necesitaba reducirse en complejidad y peso manteniendo su resistencia estructural. “Debido a que todos los componentes que creamos son únicos y deben funcionar durante muchos años sin mantenimiento ni limpieza, los ciclos de desarrollo llevan más tiempo que en los diseños terrestres”, dice Blecha. “Aunque se proporcionó la forma del deflector para el orbitador BepiColombo, nos tomó cuatro años llegar al hardware final”. Almatech pasó un período similar desarrollando el mecanismo de cambio de rendija para el Solar Orbiter, aunque fueron contratados para proporcionar todo el desarrollo desde la primera idea hasta el hardware final.

La causa principal de estos ciclos de desarrollo prolongados es la enorme cantidad de pruebas realizadas para demostrar que se cumplirán todos los requisitos en todas las situaciones imaginables durante todo el ciclo de vida de los componentes. Dentro de un ciclo de desarrollo, también se construyen y prueban varios prototipos físicos, pero Almatech realiza la gran mayoría de estas pruebas en el mundo virtual utilizando un gemelo digital del componente bajo escrutinio. Para este propósito, los diseñadores de equipos de grado espacial utilizan el software Femap™ de Siemens Digital Industries Software junto con el solucionador Nastran® para simular el rendimiento, comenzando en las primeras fases del desarrollo del producto. “Los diversos análisis de modelos brindan pruebas a los clientes y las autoridades de que los dispositivos complejos funcionarán según lo requerido en las condiciones previstas”, dice Blecha.

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Mejora del modelado de la vida útil de la batería para vehículos ecológicos de mayor duración

Producto: Simcenter
Industria: Automotriz y Transporte

La biblioteca Simcenter Amesim Electric Storage es de gran ayuda para los jugadores de las industrias de energía renovable y automotriz. Esto permite a los ingenieros de diseño tomar las decisiones técnicas y económicas correctas en el momento adecuado.

Eric Prada, Ph. D., Ingeniero I+D Electroquímico, IFPEN Departamento de Electroquímica y Materiales

Tecnologías más ecológicas, fiables y rentables

La reducción de las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) es un gran desafío al que se enfrentan los fabricantes de automóviles del mundo. Para abordar este problema, los fabricantes han desarrollado nuevas tecnologías como los vehículos eléctricos híbridos (HEV), los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y los vehículos eléctricos puros (EV).

El éxito de estas tecnologías depende de la eficiencia de los sistemas de almacenamiento de energía, como las baterías y los ultracondensadores. Estos componentes son costosos y es difícil para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los fabricantes de baterías dominar y garantizar los sistemas de almacenamiento eléctrico durante más de ocho años. Hoy en día, la durabilidad de la batería es uno de los mayores problemas que enfrenta la industria automotriz.

El hecho de que existan muchas tecnologías químicas de batería y mecanismos de envejecimiento diferentes hace que este problema sea aún más complejo. Los mecanismos de degradación varían mucho según el tipo de tecnología química considerada. Los tipos incluyen óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (NCA), fosfato de litio y hierro (LFP), óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC) y titanato de litio (LTO).

Hay dos modos de envejecimiento diferentes: ciclismo y calendario. Ciclismo corresponde al uso de la batería cuando un automóvil está en movimiento, mientras que el calendario corresponde a cuando un automóvil está estacionado. Este reparto ciclístico y de calendario no es lo mismo para un turismo que para un autobús o para un camión. Por ejemplo, el porcentaje de modo de ciclismo es mucho mayor para los camiones en comparación con los automóviles de pasajeros.

Socios de larga data, nuevo desafío

Hace diez años, Siemens Digital Industries Software comenzó a cooperar con IFP Energies nouvelles (IFPEN), un centro de investigación e innovación con gran experiencia en los campos de la energía, el transporte y el medio ambiente. Como parte de su innovadora actividad de transporte, IFPEN diseña y mejora soluciones tecnológicas para reducir el consumo de combustible de los vehículos y el impacto ambiental.

En 2008, IFPEN comenzó a trabajar en temas de sistemas de almacenamiento de energía eléctrica. Después de seis años de asociación para la simulación del tren motriz, muchos especialistas en investigación y desarrollo (I+D) de IFPEN se han convertido en expertos en el uso del software Simcenter Amesim™, parte de la cartera Simcenter™. Además, IFPEN sabía que Simcenter Amesim se estaba convirtiendo en el estándar para muchos actores de la industria.

La elección del socio fue evidente y el alcance inicial de la cooperación entre Siemens Digital Industries Software e IFPEN se amplió a los problemas de las baterías. Como resultado, Siemens Digital Industries Software e IFPEN desarrollaron conjuntamente la biblioteca de almacenamiento eléctrico, ahora disponible dentro del software Simcenter Amesim, una plataforma de simulación multidominio potente y versátil.

Biblioteca de almacenamiento eléctrico

Los primeros logros compartidos incluidos en la biblioteca de almacenamiento eléctrico se centran en las baterías de iones de litio (Li-ion) y de hidruro metálico de níquel (Ni-MH), así como en los ultracondensadores. La biblioteca consta de modelos electrotérmicos genéricos o validados (calibrados) que permiten una simulación rápida y sencilla.Para la calibración de los modelos, las pruebas experimentales se realizaron principalmente en las instalaciones del banco de pruebas de baterías del IFPEN. Como alternativa, los usuarios pueden calibrar rápidamente modelos de circuitos equivalentes empíricos con sus propios datos experimentales gracias a la herramienta de asistente de batería desarrollada por Siemens Digital Industries Software y disponible en la biblioteca de almacenamiento eléctrico.

Los principales desafíos técnicos para el desarrollo de la biblioteca de almacenamiento eléctrico fueron elegir el nivel adecuado de modelos de sistemas de almacenamiento de energía para los usuarios finales. “Tuvimos que diseñar y trabajar en diferentes enfoques de modelado que permitieran una simulación fácil y rápida, sin dejar de encapsular los detalles de los fenómenos físicos fundamentales para garantizar resultados de simulación confiables”, dice Eric Prada, ingeniero de I+D electroquímico, departamento de electroquímica y materiales de IFPEN.

“Nuestro desafío actual es obtener información sobre el comportamiento de los sistemas de almacenamiento de energía electroquímica y desarrollar modelos matemáticos predictivos y confiables que permitan a los ingenieros construir, especificar y optimizar rápidamente las soluciones de energía”, dice Prada. “Por ejemplo, se pueden usar para dimensionar el almacenamiento de energía para cumplir con el rendimiento de potencia y energía de una aplicación específica para el diseño funcional de los sistemas de administración de baterías y la optimización de las estrategias de uso.

Como parte de su cooperación con Siemens Digital Industries Software, el equipo de IFPEN ha desarrollado recientemente diferentes enfoques de modelado para simular los fenómenos de degradación de la batería. IFPEN diseñó un modelo de envejecimiento electroquímico dinámico capaz de predecir la degradación de la pérdida de autonomía para una tecnología específica de batería de iones de litio (LiFePO4/grafito). Las instalaciones avanzadas de pruebas electroquímicas y analíticas de IFPEN hicieron posible calibrar modelos electroquímicos midiendo los principales parámetros geométricos, eléctricos y fisicoquímicos de las celdas. Luego, esos modelos predictivos se validaron en una amplia base de datos construida sobre la base de pruebas celulares internas y resultados de pruebas disponibles en la literatura.

Gracias a estos estudios, se pueden analizar 10 años de comportamiento de la batería en tan solo unas horas. Este modelo validado se puede utilizar para analizar el impacto de las estrategias de uso para el vehículo (seguimiento del SOC para el PHEV) o para la tecnología de vehículo a red (V2G). “La biblioteca Simcenter Amesim Electric Storage es de gran ayuda para los jugadores de las industrias de energía renovable y automotriz”, dice Prada. “Esto permite a los ingenieros de diseño tomar las decisiones técnicas y económicas correctas en el cronograma correcto.

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El especialista en diseño de equipos a presión Ener Consulting logra resultados confiables utilizando Simcenter Femap

Producto: Femap, Simcenter
Industria: Maquinaria y Equipo Industrial

Ener Consulting automatizó el análisis por elementos finitos de recipientes a presión de conformidad con las normas europeas e internacionales

Verificación de diseños de equipos a presión

Ener Consulting – Integrated Technical Services (Ener Consulting), fundada en 2002 y con sede en Prato, Italia, ofrece consultoría de ingeniería a clientes industriales. La misión de la compañía es trabajar con dedicación, mantenerse al tanto de los desarrollos tecnológicos y proporcionar a los clientes resultados confiables. Uno de los servicios principales de Ener Consulting es la verificación de equipos a presión, intercambiadores, tuberías y recipientes en las industrias de petróleo y gas, energía y química. A lo largo de los años, el negocio se ha extendido gradualmente a otras industrias, incluidas las farmacéuticas, los alimentos, la pulpa y el papel, el procesamiento de residuos y muchas otras.

“El diseño de equipos a presión ha evolucionado con el tiempo para el tipo y la complejidad del análisis, lo que requiere habilidades de especialización y análisis de alto nivel”, dice Stefano Milani, gerente de modelado de elementos finitos (FEM) en Ener Consulting. “Hasta mediados de la década de 1990, el análisis de elementos finitos estaba regulado por estándares flexibles; sólo había unas pocas directrices sin procedimientos probados. Los clientes no tenían un amplio know-how, y sin procedimientos claros, prácticamente todas las verificaciones de los recipientes a presión se basaban en cálculos manuales”.

Análisis automatizado con Simcenter Femap

En la década de 2000, el sector de los recipientes a presión avanzó rápidamente con la introducción de estándares y herramientas tecnológicas para automatizar las tareas de análisis. En este contexto, Ener Consulting comenzó a colaborar con un siemens Digital Industries Software Solution Partner para las soluciones Simcenter 3D, Simcenter Femap y Nastran. Después de utilizar el software básico fea que no podía realizar análisis precisos y obtener resultados poco confiables, Ener Consulting identificó Simcenter™ Femap™ con el software Nastran® de Siemens Digital Industries Software como una solución adecuada para implementar servicios de ingeniería, análisis y diseño, y mantenerse al día con los requisitos de los mercados objetivo.

“Las herramientas FEA tradicionales que están integradas en el software CAD 3D son muy simples e intuitivas”, dice Milani, “pero tienen capacidades limitadas y son inadecuadas para ejecutar análisis precisos de conformidad con los estándares más estrictos o la verificación en profundidad. Simcenter Femap ofrece beneficios claros y tangibles en términos de velocidad, facilidad de uso y fiabilidad de los resultados”.

El análisis realizado por Ener Consulting parte de modelos 3D con geometrías relativamente complejas que son difíciles de abordar con el software FEA de propósito general. Con Simcenter Femap, los ingenieros de Ener Consulting pueden limpiar fácilmente la geometría, eliminando características innecesarias para fines de análisis (descoloración). Alternativamente, el equipo a analizar se puede modelar directamente en Simcenter Femap como malla.

Ener Consulting, desarrolló un módulo adicional para la linealización de tensión en Simcenter Femap. “Con este plug-in, los ingenieros solo necesitan un par de clics en la pantalla para obtener los resultados que están buscando”, dice Francesco Palloni.

“Los clientes finales en nuestros mercados de referencia necesitan verificar los productos con un método rápido y confiable”, dice Milani. “Simcenter Femap nos ayuda a ofrecer los resultados deseados siguiendo un enfoque tradicional o un método más moderno y avanzado”. Los beneficios del análisis no lineal

Para la verificación estructural de los recipientes a presión, un enfoque tradicional de diseño por análisis (categorización de tensión) a menudo resulta en un sobredimensionamiento de los componentes, porque el enfoque convencional de análisis estático lineal, aunque probado y fácil de aplicar, es conservador. Los ingenieros también deben considerar que el procedimiento de análisis lineal es articulado y requiere mucho tiempo cuando se aplica a la geometría compleja. Actualmente, las regulaciones de equipos a presión permiten la aplicación de métodos de análisis más precisos, incluido el uso de herramientas como Simcenter Femap con Nastran para cálculos no lineales.

“El estándar de calderas y recipientes a presión ASME, por ejemplo, permite verificar los recipientes a presión utilizando una ecuación consti-tutiva no lineal”, explica Milani. “Por un lado, obliga al analista a introducir una ecuación constitutiva más compleja en el modelo matemático; por otro requiere de una herramienta como Simcenter Femap con Nastran para resolver este tipo de análisis”, explica Milani.

“El enfoque no lineal de Simcenter Femap ofrece un rango de admisibilidad más amplio”, agrega Palloni. “Con la misma geometría y materiales, un componente puede ofrecer un rendimiento más alto que los previstos con el análisis lineal elástico. Otro beneficio se obtiene en la fase de postprocesamiento, que es más rápida e inmediata”.

La eficacia del enfoque no lineal Simcenter Femap se comprobó en el caso de un buque con un fondo plano de espesor variable. Cuando se analizó con un procedimiento de análisis lineal convencional, el componente no pasó la prueba elástica; sin embargo, demostró ser adecuado y conforme con las normas aplicables cuando se comprobó con un enfoque no lineal.

El enfoque lineal de la verificación de recipientes a presión está limitado por cargas de diseño significativas que, combinadas con métodos de análisis de tensión lineal, da como resultado el incumplimiento del diseño. En consecuencia, la geometría inicial debe modificarse o los valores de carga deben reducirse para ajustarse al rango admisible. El uso de Simcenter Femap con un enfoque de análisis no lineal requiere más potencia de cálculo que los cálculos lineales y una mayor atención al colapso del plástico, pero ofrece una verificación más inmediata de la integridad estructural del equipo a presión.

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