Startup Exept utiliza Simcenter Femap con Nastran para desarrollar un marco monocasco para bicicletas de carretera en un entorno virtual

Producto: Femap
Industria: Productos de Consumo y Venta

La solución siemens permite a EXEPT pasar del diseño conceptual al lanzamiento de productos en menos de un año

Desarrollo del monocasco personalizado

Hasta hace poco cualquier ciclista que quisiera comprar una nueva bicicleta tenía dos opciones: comprar una de las grandes marcas con un marco monocasco que está disponible en una gama fija de tamaños con rendimiento basado en la rigidez por peso, o un marco a medida fabricado con la técnica de tubo a tubo. Este tipo de bicicleta tiene tubos que se cortan, soldan y envuelven con fibra de carbono alrededor de las articulaciones (nudos), con los inevitables inconvenientes en la rigidez.

Ahora la startup italiana EXEPT, que tiene su sede en Savona, está proporcionando una tercera vía. Ha desarrollado un proceso que combina los beneficios de ambos enfoques tradicionales para crear marcos monocascos hechos a medida. La técnica monocasca personalizada inventada por EXEPT utiliza moldes móviles para fundar marcos monocascos sin ninguna discontinuidad de fibra de carbono para que se pueda hacer a pedido para cada ciclista.

“La clave de la sostenibilidad económica en la producción de bicicletas es el costo de las herramientas”, dice Alessandro Giusto, cofundador de la compañía y gerente de innovación y simulación. “Un molde puede costar entre 50.000 y 60.000 euros, por lo que sólo las grandes marcas pueden alcanzar volúmenes lo suficientemente grandes como para hacer un molde para cada tamaño. En su lugar, hemos desarrollado una tecnología innovadora para construir todos los tamaños con un molde ajustable.”

La mayor marca italiana fabrica 15.000 bicicletas de alta gama al año, mientras que el plan de negocio de EXEPT contempla producir hasta 3.000 piezas anuales en cinco años.

Experiencia integral

El concepto de molde móvil fue desarrollado por los tres fundadores y refleja su pasión por las bicicletas. Giusto trabajó anteriormente en Continental, un líder mundial en la fabricación de neumáticos, y también tenía experiencia en la industria aeroespacial y el diseño de componentes de automóviles-bon para el negocio de artículos deportivos. El segundo socio comercial, Alessio Rebagliati, es un colega de Continental, mientras que el tercer fundador, Wolfgang Turainsky, es un ingeniero alemán que solía trabajar para un fabricante español de componentes para bicicletas.

Se necesitaron dos años y dos ciclos de prototipos para hacer prototipos que demostraran la viabilidad del proceso monocasco personalizado. Antes de ser analizado con herramientas de simulación y método de elemento finito (FEM), el primer cuadro fue dado a un ex profesional del ciclismo para las pruebas. Una vez que la firma recibió su aprobación técnica, EXEPT presentó el proyecto a un fondo de inversión (Focus Futuro), que proporcionó los recursos necesarios para pasar al diseño detallado, pruebas y certificación.

“La bicicleta fue diseñada desde el principio de acuerdo con el nuevo concepto”, dice Giusto. “Sin embargo, inicialmente no nos centramos en la fibra car-bon, ya que el diseño de materiales compuestos es una actividad compleja que es un trabajo a tiempo completo. Una vez que obtuvimos los fondos para financiar nuestra idea innovadora, podríamos dejar nuestros trabajos anteriores y sumergirnos en la nueva empresa”.

La prueba previa al primer prototipo en mayo de 2018, que fue desarrollado con sólo tres meses de diseño, confirmó los resultados de la simulación y aseguró a Giusto y sus socios que estaban listos para lanzar la bicicleta en la feria Eurobike en julio de 2018.

Decisión infalible

En su experiencia en empresas de ingeniería en las industrias aeroespacial y de artículos deportivos, Giusto tuvo la oportunidad de aprender y apreciar Simcenter™ Software Nastran®, específicamente el modelado de elementos finitos, y el entorno previo y postprocesamiento de Simcenter Femap™ software de Siemens.

“En el sector aeroespacial, Simcenter Nastran es una opción de facto y también usamos Simcenter Femap en nuestra empresa”, recuerda Giusto. “En seis años, de 2007 a 2013, adquirí habilidades avanzadas con estas herramientas, luego estuve a cargo del departamento de cálculo en Continental, donde el análisis no lineal se realiza utilizando herramientas totalmente diferentes.”

Como resultado, cuando comenzó el proyecto EXEPT, Giusto reactivó inmediatamente sus contactos con Siemens. “No necesitábamos análisis comparativos ni benchmarking”, dice. “Sabía que necesitábamos Simcenter Nastran, y la compensación calidad/precio para Simcenter Femap era excelente. Todo lo que tenía que hacer era llamar a Siemens para explicar nuestros requisitos y obtener una oferta adecuada, que aceptamos inmediatamente”.

EXEPT compró un paquete bloqueado de nodos que incorpora Simcenter Femap con Nastran Basic en una única solución integrada.

El equipo de EXEPT inicialmente trabajó con lápiz y papel, procediendo aumentando los niveles de complejidad para identificar las cargas que actuaron sobre la estructura. La siguiente etapa fue el desarrollo del primer modelo FEM simplificado.

“Hicimos un modelo muy simple; en el espacio aerodinámico, lo llaman Global FEM, que se compone de elementos unidimensionales (barras), e investigamos las propiedades de carga de estos tubos en diferentes condiciones de conducción, frenado e impacto”, explica Giusto. “Este enfoque es muy útil, ya que proporciona comentarios rápidos para cada sección de fotogramas. Luego pasamos a un modelo de material isotrópico, simulando un marco de aluminio con espeso constante, y utilizando la información de la FEM Global, identificamos dónde debemos disminuir o aumentar las secciones transversales para optimizar la rigidez y el peso. Finalmente, trabajamos en la geometría, que se volvió a mallar con cuatro modificaciones para aumentar la rigidez en un 27 por ciento. ¡Esto se hizo simplemente abordando la geometría!”

El desafío del carbono

Después de optimizar la rigidez del bastidor, los ingenieros del EXEPT se centraron en el diseño del carbono. Para definir el libro de ply, también conocido como la secuencia de laminación, Giusto ajustó la estructura 82 veces, logrando resultados extraordinarios.

“En comparación con la rigidez inicial del prototipo no optimizado, aumentamos la rigidez torsional en un 150 por ciento mientras aumentamos el peso monocasco en sólo un 12 por ciento”, dice Giusto. “En esta fase, Simcenter Femap ofreció enormes beneficios en términos de tiempo y costos, lo que nos permitió probar y analizar las capas y la dirección de las fibras sólo en el dominio virtual, sin aumentar la cantidad de material utilizado.”

EXEPT ejecutó un análisis comparativo en profundidad del rendimiento de más de 800 marcos de stock (en tamaños estandar) desarrollados y vendidos en los últimos tres a cuatro años con el fin de identificar y lograr objetivos de rigidez y peso de gama alta.

“El primer fotograma no optimizado que hicimos fue el tercero mejor en términos de rigidez de 800 fotogramas que analizamos”, dice Giusto. “Empujamos la rigidez hasta ahora que decidimos reducirla después para las pruebas de carretera, para encontrar el mejor equilibrio entre rigidez y rideability. Sabes, reducir un parámetro optimizado es mucho más fácil que aumentarlo.”

A finales de junio de 2018, el excelente rendimiento del monocasco personalizado de EXEPT y la fiabilidad de las simulaciones Simcenter Femap fue confirmado y certificado con pruebas por un laboratorio alemán independiente: La desviación entre la prueba real y la simulación fue inferior al 5 por ciento.

Giusto destaca cómo el uso de Simcenter Femap aceleró el desarrollo de nuevos marcos: “Compramos Simcenter Femap con Nastran en septiembre de 2017 y comenzamos a laminar carbono en enero de 2018, entregando el libro de ply a finales de marzo. Con Simcenter Femap, tomó menos de tres meses para más de 80 ciclos de iteración. Sólo tiene en cuenta que el plazo promedio de entrega de una bicicleta de marca es de dos años. Lanzamos nuestro modelo en julio, después de haber comenzado a trabajar en él menos de un año antes.

“Todo esto sólo fue posible gracias a la simulación; no hicimos iteraciones físicas. Nadie en la industria del ciclismo en Italia tiene actualmente herramientas comparables. Al principio nos pusimos en contacto con los departamentos de ingeniería de las grandes marcas para presentar nuestro concepto; tienen un enfoque convencional porque nunca desarrollan un marco desde cero. Comienzan con la experiencia de su proveedor de carbono y confían en socios externos para el desarrollo posterior.”

Combinación de software y servicios

Giusto no tiene dudas cuando se le pide que enumere los beneficios clave de Simcenter Femap: “El factor clave de éxito es el postprocesamiento. Simcenter Femap es sin duda el mejor de todos los motores postprocesamiento que he utilizado en mi carrera. Simcenter Femap con Nastran tiene un entorno completo para el análisis de tensión lineal de estructuras compuestas, que es adecuado para nuestras tareas. El software siemens nos permite consultar el modelo y extraer tanta información como sea posible de estructuras como nuestros marcos; por ejemplo, el uso de análisis de cuerpo libre para identificar la interacción de fuerzas dentro de la estructura.”

La pantalla visual clara e intuitiva de Simcenter Femap ayuda al usuario a subsanar mejor el modelo y proporciona herramientas avanzadas de generación de informes para la extracción de datos. Como resultado, la construcción del modelo es intuitiva, rápida ymagra. “Cuando empecé a trabajar a tiempo completo con Simcenter Femap y Simcenter Nastran para simular nuestros fotogramas, no empecé de cero, pero aún así necesitaba un poco de entrenamiento para refrescar mi memoria después de siete años usando software diferente. Cada vez que tengo un problema, sólo tengo que recoger el teléfono y los ingenieros están siempre listos para responder preguntas a mi plena satisfacción. Pueden indicar la mejor manera de abordar el análisis con un presupuesto limitado mientras utilizan la configuración de software más adecuada para nuestras necesidades, independientemente de la situación.”

Con las capacidades avanzadas de FEM de Simcenter Femap, EXEPT puede ejecutar simulaciones sofisticadas y críticas, pruebas estáticas y dinámicas, y simulaciones de eventos mecánicos complejos como caída e impacto.

La impresora ProJet MJP 3D ahorra tiempo y dinero al reloj ciudadano

Producto: Impresión MJP
Industria: Productos de Consumo

La impresora ProJet® 3500 HD 3D de 3D Systems ahorra tiempo y dinero al reloj ciudadano

“Con las maquetas impresas en 3D de alta precisión de nuestros diseños de relojes de pulsera, mejoramos la calidad y ahorramos tres veces los costos de instalación de nuestro ProJet MJP en un plazo de seis meses.” — Sr. Naito, Desarrollo de Productos, Vigilancia Ciudadana.

Citizen Watch presentó su primer reloj de pulsera en 1931. Desde entonces, Citizen se ha convertido en la marca global que es hoy en día, y se ganó una fuerte reputación a través de productos innovadores como el ‘Eco Drive’, que convierte la luz en energía eléctrica, y relojes controlados por radio que utilizan ondas de radio estándar de un reloj atómico para actualizar a la hora correcta dentro de 1 segundo cada 100.000 años.

Para mantener su estrategia de desarrollo confidencial, Citizen se basa en una división interna de prototipos. Antes de obtener su impresora 3D, Citizen utilizó los lathes NC en su centro de mecanizado para crear maquetas de diseños de relojes finales y plantillas de montaje. Sin embargo, debido a que este tipo de mecanizado con frecuencia añade costos y retrasos en la línea de tiempo, Citizen decidió explorar sus opciones en la impresión 3D para reducir el tiempo y el dinero que su centro de desarrollo gastó en prototipos.

Pasar del boceto de un diseñador a un prototipo implica repetidas revisiones y ajustes de diseño, y el mecanizado de un nuevo prototipo después de cada cambio sugerido requiere enormes cantidades de tiempo y dinero. Dado que las restricciones de la línea de tiempo limitaban el número de modelos de verificación que se podían hacer, Citizen no podía explorar todas sus ideas con mecanizado. Esta limitación empujó a la compañía a investigar la impresión 3D como una manera de dar a sus diseñadores más tiempo para revisar a fondo los diseños durante las primeras etapas para que pudieran producir mejores diseños finales.

De las diez impresoras 3D que Citizen evaluó, la impresora HD ProJet MJP (MulitJet Printer) de 3D Systems fue la única que satisfizo todas sus necesidades. La impresora 3D produce piezas de plástico duraderas y de alta calidad utilizando la tecnología de impresión MultiJet, y materiales VisiJet® robustos y curables con UV de 3D Systems en una variedad de colores. Con un volumen de construcción neto de 11,75 x 7,3 x 8 pulgadas, la impresora proporciona un modo de impresión de alta velocidad y ofrece impresiones de alta definición con una precisión de detalle excepcional y calidad de superficie.

Sin embargo, Citizen terminó usando su MJP ProJet para más de prototipado. “Dado que el material de VisiJet puede ser teñido o pintado, podemos evaluar rápida y fácilmente maquetas que tienen el aspecto de un producto terminado”, dijo el Sr. Naito, de la División de Desarrollo Técnico ciudadano. “Ahorramos tres veces el costo de instalación de nuestro ProJet en seis meses, y nos ha ayudado a detectar problemas con modelos físicos que no pudimos ver solo con CAD. Ahora podemos afinar y mejorar los productos antes de seguir adelante con la maqueta final, lo que ha llevado a una mejor calidad y reducciones valiosas en el tiempo y el costo”.

Citizen también está utilizando su impresora MJP para magnificar e imprimir pequeñas piezas estructurales a tres veces su tamaño real para examinar su movimiento e inventar nuevos plantillas de montaje. Antes de obtener su impresora 3D, Citizen produjo una variedad de plantilla de montaje. Desde que consiga su ProJet, Sin embargo, Citizen ha creado nuevos candidatos a plantilla, lo que permite a Citizen hacer la forma más adecuada para el ajuste requerido en el menor tiempo posible. La impresora MJP ha transformado un proceso de 20 a 30 días en producción nocturna y se ha incorporado sin problemas al flujo de trabajo de Citizen como una potente herramienta de desarrollo.

“Si nada más, el MJP projet tiene un nivel de precisión extraordinariamente alto, que es extremadamente importante cuando se unen pequeños conjuntos de relojes”, dijo el Sr. Naito. “Pero el ProJet también tiene otras ventajas significativas. Hay una distorsión mínima, deformación o variación en los lotes, y la calidad de la superficie es excelente, con detalles finos y bordes afilados. El material es de mayor calidad, más fuerte y menos frágil que el de sus competidores y tiene un postprocesamiento fácil, con la capacidad de derretir la cera. También es excepcionalmente fácil de usar. Incluso un principiante puede dominarlo en dos o tres días.”

3D printed jig helps Citizen watch rapidly assemble its products

La impresora 3D de Citizen entró en funcionamiento de inmediato y ahora es utilizada por muchos de los diseñadores de Citizen. Ha hecho que las operaciones de la compañía sean menos confusas, y ha inspirado a los relojeros a seguir buscando maneras de utilizarla más allá de sus departamentos de investigación y desarrollo. “Queremos ir más allá de las divisiones tradicionales e incluir departamentos que están directamente involucrados con la producción y tienen necesidades apremiantes propias”, dijo Naito.

Birdstone demuestra diseño de embalaje con prototipos impresos en 3D claros

Producto: Impresión SLA
Industria: Productos de Consumo

Cualquiera que haya abierto una caja de galletas para encontrar el contenido reducido a trozos rotos y piezas conoce de primera mano las consecuencias de los envases deficientes. Carman’s, una empresa australiana de alimentos apasionada por usar sólo los mejores ingredientes, es consciente de cómo entrega sus productos a los consumidores para garantizar una experiencia de alta calidad antes de que se tome el primer bocado. Por lo tanto, cuando Carman’s lanzó su nuevo Super Seed &Grain Crackers, la compañía de alimentos mantuvo la presentación y la preservación en la parte superior de la mente, y alistó a Birdstone, una agencia australiana de diseño de envases, para diseñar un atractivo inserto de bandeja. Debido a los diversos requisitos que necesitaban equilibrar, se requerían varios prototipos para demostrar los diseños propuestos tanto estética como funcionalmente.

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Birdstone demuestra diseño de embalaje con prototipos impresos en 3D claros

Las consideraciones de embalaje en juego para Carman’s fueron multifacéticas: necesitaba ser fácil de abrir, funcional como un recipiente de servicio, y permitir a los clientes de Carman volver a cerrar el contenedor para su almacenamiento. Para facilitar el acceso, se determinó que las galletas deben apilarse en tres columnas con espacio para envolver las galletas superiores sin aplastarlas, pero también ser fáciles de llenar para no interrumpir la línea de producción. Por último, el embalaje necesario para satisfacer el requisito minorista de embalaje vertical para maximizar la diferenciación en los estantes. También había una cuestión de inestabilidad en el estante debido al peso ligero del producto y las propiedades del material de la bandeja.

Birdstone sabía que llegar al diseño correcto requeriría prototipos precisos y, por lo tanto, se puso en contacto con 3D Systems On Demand Manufacturing debido a colaboraciones exitosas anteriores.

Colaborar para ofrecer funcionalidad y crear equidad de marca

Birdstone trabajó estrechamente con los equipos de marketing y desarrollo de productos de Carman, así como con su proveedor de embalaje para revisar y reducir los conceptos de diseño de envases a dos. Desde el principio, la máxima prioridad era mantener la eficiencia de la cadena de suministro a lo largo de la fabricación de envases y el llenado de productos, seguido de cerca por la construcción de capital de marca en la bandeja con una experiencia de cliente eficaz y sin complicaciones. Al transmitir esta información a 3D Systems On Demand Manufacturing, Birdstone y la oficina de servicio de impresión 3D hablaron sobre los requisitos para los prototipos.

Debido a la complejidad de los diseños de carcasa y los requisitos funcionales únicos involucrados, los expertos en fabricación bajo demanda de 3D Systems ayudaron a Birdstone a seleccionar el proceso de prototipado, materiales y proceso de acabado más adecuados para satisfacer sus requisitos descritos. Utilizando la impresión 3D de estereolitografía (SLA) en sistemas 3D ProX® máquina 800, 3D Systems construyó un prototipo de una y dos piezas en Accura® ClearVue™, un material plástico 3D transparente rígido y resistente que ofrece la más alta claridad y transparencia en el mercado.

Envases funcionales y estéticos prototipado

En sólo cuatro días, los prototipos de SLA fueron impresos y terminados para satisfacer los requisitos de calidad y realismo de Birdstone. Los expertos en fabricación bajo demanda de 3D Systems siguieron el protocolo de acabado premium de Accura ClearVue para entregar prototipos despejados de agua a través de un proceso de lijado húmedo y seco seguido de recubrimiento transparente. A continuación, estos prototipos se presentaron para pruebas de fabricación e investigación de consumidores para validar y calificar el éxito de cada concepto, y para evaluar el rendimiento y las limitaciones de cada opción de embalaje en todos los puntos críticos de contacto.

En esta etapa, Birdstone ordenó cuatro copias del diseño de embalaje líder de 3D Systems On Demand Manufacturing, que fueron creados utilizando el proceso de uretano fundido de 3D Systems. El prototipo de SLA preferido se utilizó para hacer un molde que luego se utilizó para lanzar copias adicionales de agua clara utilizando poliuretano, un material muy cercano a lo que se utilizaría para el producto final.

Llegar al diseño final

Después de la evaluación completa de los prototipos claros, el diseño final fue seleccionado oficialmente: una atractiva caja de concha de una sola pieza, contorneada únicamente a la forma de las galletas apiladas. Según Grant Davies, Director de Diseño y Estrategia de Birdstone, “El diseño final juega a las fortalezas del material de embalaje y proporciona un hogar seguro y reutilizable para las galletas en toda la cadena de suministro y en las manos de los clientes. Es lo suficientemente funcional como para ser llenado, lo suficientemente elegante como para servir, y de forma segura re-cercable para la merienda sobre la marcha.” Birdstone dice que al agregar otro nivel de participación del consumidor a través de envases funcionales y estéticos, Carman’s es capaz de ofrecer una experiencia de marca más profunda más allá del consumo.

La emocionante gama de galletas de Carman ha forjado un nuevo lugar en el mercado para la compañía, y la bandeja le ha ganado muchos fans a través de la inteligencia y conveniencia de su diseño. Birdstone dice que está encantado de haber contribuido a un producto final exitoso para su cliente, y de responder a los desafíos únicos del proyecto dentro de un plazo ajustado. “Como de costumbre”, dice Davies, “3D Systems On Demand Manufacturing fue un socio maravilloso y trabajó con nosotros para proporcionar los prototipos conceptuales más eficaces y atractivos dentro del presupuesto del proyecto”.

El inserto de embalaje de Birdstone para Carman’s Super Seed &Grain Crackers fue finalista en 2018 en los Packaging &Processing Innovation &Design Awards.

Botella de vidrio rediseñada con confianza mediante impresión SLA 3D clara

Producto: Impresión SLA
Industria: Productos de consumo y ventas

Los rediseños de envases son una empresa seria. En el lado del marketing, los cambios son visuales y emocionales; en el lado de la fabricación, los cambios cuestan dinero. Antes de hacer la inversión para revisar sus sistemas de herramientas de botellas de vidrio, el fabricante de la cerveza Premium de James Boag de Australia necesitaba saber que una actualización de su botella no sería un cambio por el bien del cambio. Tenía que estar seguro de que la nueva botella se vería bien y sería bien recibida por los clientes. Idealmente, esta confianza llegaría antes de dedicar un tiempo y un capital importantes al proyecto.

Como proveedor de botellas de Boag, Orora tenía piel en el juego para validar el diseño de forma rápida y precisa. El equipo de Innovación y Diseño de Orora puso las ruedas en marcha poniéndose en contacto con 3D Systems On Demand Manufacturing, un socio de larga data, para desarrollar un prototipo impreso en 3D de última generación. Manteniendo los procesos de la cadena de suministro existentes de Boag en la cima de la mente, una botella de nuevo aspecto fue diseñada para cumplir con la infraestructura de fabricación ya en su lugar para ayudar a evitar cambios costosos y lentos.

Impresión 3D un aspecto similar para el vidrio

Para obtener la entrada de Boag en el nuevo diseño, se necesitaba un modelo de apariencia creíble para la evaluación. Para ser convincentes, los modelos impresos en 3D necesitaban tener la misma claridad y tono que el vidrio, así como el mismo peso en la mano. Los expertos en fabricación bajo demanda de 3D Systems tuvieron en cuenta las disparidades de peso ajustando el grosor de la pared interior del archivo de diseño en función de la densidad de la resina de estereolitografía seleccionada (SLA), y luego se pusieron a trabajar en la coincidencia de colores para lograr el verde icónico de la botella clásica de Boag.

Utilizando la tecnología de impresión 3D SLA líder de 3D Systems y la resina VisiJet® SL Clear, los expertos en fabricación bajo demanda de 3D Systems imprimieron cuatro prototipos de SLA. “Las pruebas de laboratorio exitosas de los materiales transparentes de 3D Systems verifican que son la mejor solución para impresiones 3D transparentes”, dijo el Dr. Don Titterington, Vicepresidente de I+D de Materiales de 3D Systems. “Utilizados en una variedad de aplicaciones exigentes, los materiales transparentes ofrecen opciones rentables y de alto rendimiento para prototipos funcionales y transparentes.”

Una vez impresas, las botellas fueron puestas a través de un protocolo de acabado interno para llevarlos a la calidad final del producto. Esto incluyó lijado húmedo y seco, aplicando un tinte superficial, y una capa transparente final para entregar un brillo similar al vidrio. Con solo unos sencillos pasos, las impresiones claras de SLA se pueden transformar con resultados increíbles. Según Tracy Beard de 3D Systems, gerente general de las instalaciones de On Demand Manufacturing en Lawrenceburg, TN, miles de piezas claras se producen cada semana solo en las instalaciones de Lawrenceburg. “Los materiales son lo suficientemente versátiles como para ser acabados rápidamente y teñidos para prototipos perfectos”, dice Beard.

Comentarios rápidos para un rápido progreso

Los modelos de apariencia estaban listos en una semana, lo que permitió a Orora y Boag realizar rápidamente la transición del nuevo diseño a las pruebas de los clientes y medir la reacción del público. Llenaron las botellas impresas en 3D con líquido, las equiparon con una etiqueta y una gorra, y las pusieron en una tienda para su monitoreo. Los comentarios de estas pruebas en la tienda indicaron que el nuevo diseño fue un éxito, despejando el nuevo diseño para la producción.

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“La nueva botella Lager de James Boag ha establecido un estándar dentro de Orora para la forma en que el diseño de envases y el prototipo 3D pueden unirse sin problemas con poca antelación”, dijo el equipo de Innovación y Diseño de Orora. “Es el tipo de innovación tecnológica que nos está dando una ventaja crítica a la hora de desarrollar soluciones de diseño y fabricación de embotellado de mejores prácticas para nuestros clientes”.

BOA marca para mejorar los sistemas de ajuste de rendimiento con piezas de la Figure 4

Producto: Impresión DLP
Industria: Productos de consumo y venta

Ya sea que se den cuenta o no, más de la mitad de los ciclistas en el Tour de Francia confían en el BOA® Fit System mientras se mueven milla tras milla en el campo. BOA es también el hilo conductor que conecta ropa de trabajo, refuerzo médico y deportes como golf, snowboard y trail running, ya que cada uno integra el sistema patentado de ajuste de tres partes de BOA en productos de alto rendimiento, manteniendo a los trabajadores y atletas marcados.

Boa Fit System se incorpora a los productos de marcas líderes en el mercado en todas las industrias que se asocian con BOA para ofrecer a sus usuarios el mejor rendimiento. Disponibles en una gama de niveles de potencia diseñados para adaptarse a la intensidad del deporte y la fuerza de cierre necesarias para el producto, los sistemas de rendimiento de BOA están diseñados para ofrecer un ajuste rápido, sin esfuerzo y de precisión.

La búsqueda de materiales impresos 3D funcionales

Uno de los componentes principales del sistema BOA Fit es el dial. Las esferas están diseñadas a tres niveles de potencia diferentes dependiendo de las tensiones de encaje alcanzadas por el engranaje al que están instalados. Esto incluye las esferas de snowboard de alta potencia con reducciones de marchas para el par alto que lanzó el éxito de BOA en 2001. Daniel Hipwood es un ingeniero de diseño sénior en BOA que pasa su tiempo trabajando en el diseño mecánico de estos productos.

BOA ha estado utilizando la impresión 3D para prototipos desde hace varios años, pero según Hipwood, ha sido difícil igualar las aplicaciones de BOA con el rendimiento del material que necesitan. Debido a que los productos de BOA son pequeñas y las propiedades mecánicas son primordiales, muchos materiales de impresión 3D solo podrían ayudar a BOA con la verificación de conceptos y la estética.

“Hemos estado realmente obstaculizados por los materiales disponibles para nosotros”, dice Hipwood, explicando que las piezas que BOA estaba imprimiendo se estaban volviendo quebradizas y no aguantaban con el tiempo. “Tendríamos un concepto y tres días después, si la parte se cayera de un escritorio en una reunión, se rompería en un millón de pedazos. Ha sido un verdadero desafío encontrar un rendimiento similar al termoplástico en las resoluciones que necesitamos, y en realidad piezas de impresión 3D que funcionan a nuestra escala y todavía pueden mantener esas propiedades”.

Aunque el flujo de trabajo de BOA todavía incluirá pequeñas tiradas de piezas moldeadas por inyección preproducción para el futuro previsible, la compañía quería cerrar la brecha entre la durabilidad de la pieza impresa en 3D y las piezas moldeadas por inyección final para que pudiera empujar sus diseños más lejos, más rápido y con mayor confianza antes de comenzar el proceso de herramientas. Su investigación llevó a BOA a la tecnología y materiales de la Figure 4 de 3D Systems.

Figure 4 3D printed part on fingertip

Llevar las pruebas más lejos con Figure 4

La F4 es una tecnología de fabricación aditiva basada en proyección que utiliza una membrana sin contacto para combinar precisión y increíble fidelidad de detalle con velocidades de impresión ultrarrápidas. Junto con los materiales de la F4 de 3D Systems, BOA puede utilizar la F4® Independiente para obtener información temprana sobre el rendimiento de las piezas de producción. En lugar de esperar las tres semanas típicas para piezas mecanizadas, BOA ahora puede evaluar la viabilidad de sus diseños en la misma tarde utilizando la F4.

BOA utiliza varios de los materiales de la F4 de 3D Systems, y es particularmente aficionado a la F4® PRO-BLK 10. A diferencia de otros materiales aditivos que BOA ha probado en el pasado, este material de alta precisión y calidad de producción tiene estabilidad ambiental a largo plazo y un comportamiento similar al termoplástico. Esto ha demostrado ser altamente beneficioso y respondió a la búsqueda de BOA para un material que proporcionaría resolución y rendimiento con la capacidad de mantener sus propiedades. El material está funcionando muy bien para los propósitos de BOA, y la compañía está llevando a cabo pruebas de correlación continuas entre las piezas de producción final y las piezas de la F4 para comprender los requisitos de rendimiento umbral que necesita antes de pasar a la producción. “A veces es en realidad uno a uno, por lo que están realizando lo mismo que nuestros componentes moldeados por inyección”, dice Hipwood.

Como parte del desarrollo de productos, a BOA le gusta tomar prototipos viables y ponerlos en los zapatos temprano en el proceso de diseño para que los probadores puedan interactuar con ellos. Incluso para diseños que no pasarán a la producción final, adjuntar esferas a los zapatos y someterlos a abusos rutinarios ayuda a BOA a recopilar datos de diseño y rendimiento sobre lo que funciona y lo que no. Este aspecto de las pruebas requiere que las esferas se cosan directamente en tela sin agujeros moldeados. Según Hipwood, encontrar plásticos convencionales que se pueden coser es bastante difícil, y mucho menos encontrar un material curado UV que funcionará sin agrietamiento. “Perforar una aguja a través del plástico es un problema de dureza. Se necesita un material resistente, pero que aún mantiene suficiente rigidez para llevar a cabo sus otros usos. La reducción del recuento de piezas es clave, por lo que el componente cosido puede tener otras funciones importantes que requieren un material plástico rígido”, dice Hipwood. El hecho de que la F4 PRO-BLK 10 se pueda utilizar para prototipos de esta manera ha sido una gran ayuda para BOA, ahorrando tiempo y dinero para iterar rápidamente sus diseños para obtener el máximo rendimiento.

Junto con su sistema de ajuste, BOA es conocido por su garantía de por vida: La Garantía BOA. La calidad del producto fuera de la puerta es primordial y tener piezas impresas funcionales ayuda a Hipwood y al equipo de ingenieros de BOA a ofrecer nuevos productos innovadores con ciclos de diseño más rápidos y menos rediseño de los componentes después de la creación de herramientas. “Todo el mundo se esfuerza por reducir y optimizar sus productos, lo que hace que sea fundamental identificar los puntos débiles tan pronto como sea posible en el proceso de diseño para evitar encontrar problemas cuando ya se han creado moldes.”

Los materiales adicionales en uso en BOA incluyen la F4® TOUGH-GRY 15, un material de prototipado gris duradero, y la F4® ELAST-BLK 10, un material de prototipado elastomérico. Más allá de las pequeñas piezas mecánicas dentro de los sistemas de marcación de cordones, BOA utiliza la F4 Independiente para imprimir pruebas estéticas de concepto, fijación de uso final y sobremoldos de agarre de goma.

Un historial de éxito

Según Hipwood, la decisión de BOA de invertir en la tecnología de 3D Systems fue doble. El primer factor fue la experiencia positiva de BOA hablando con el equipo de 3D Systems, y el nivel de soporte y experiencia que 3D Systems demostró. El segundo factor fue la trayectoria de 3D Systems. Como originador de la industria de impresión 3D con una cartera establecida y robusta, BOA confiaba en la longevidad de su inversión si trabajaba con 3D Systems. “Otras opciones que exploramos se sintieron como un producto alfa o beta que no fue probado del todo”, dice Hipwood. El claro enfoque de 3D Systems en la innovación y el avance del estado de la fabricación aditiva hicieron que la empresa destacara.

BOA está satisfecho con su decisión de incorporar la F4. “Hay más de unas pocas personas aquí que pueden hablar sobre cómo la impresora les está ayudando a validar su trabajo”, dice Hipwood.

Escaneando pizzas recién salidas del horno con Artec Space Spider

Producto: Artec Space Spider, Artec Studio
Industria: Productos de Consumo

Cuando sacan la pizza del horno, lo último en lo que piensas es en escanearla en 3D. Pero eso es exactamente lo que hizo un especialista en escaneo 3D en Polonia. Horas antes, su cliente, la agencia de publicidad NuOrder en Varsovia, recibió una llamada de Da Grasso Pizza, una de las marcas de pizza más populares del país.

Da Grasso quería crear anuncios animados para sus diferentes estilos de pizza, pero había un problema: cómo hacer que la pizza se vea tan deliciosa como en la vida real. El modelado en 3D se descartó rápidamente, ya que no podía representar de forma realista todas las formas orgánicas y superficies de una pizza de Da Grasso y sus muchos ingredientes.

Fue entonces cuando NuOrder supo que el escaneo 3D sería ideal para el proyecto. Se pusieron en contacto con el embajador de Artec de Varsovia 3D Master para contarle los requisitos del trabajo. 3D Master tiene muchos años de experiencia en una amplia gama de aplicaciones de digitalización e impresión 3D, incluyendo diseño CAD, consultoría técnica y mucho más.

Para el proyecto Da Grasso Pizza, se tendrían que escanear 10 pizzas en 3D a color de alta resolución, con suficiente detalle para mostrar cada loncha de pepperoni, la cebolla, las brillantes aceitunas, así como su dorada corteza y las capas de queso fundido.

Relamiéndose también, el especialista en ingeniería inversa de 3D Master, Adam Rajch, sabía que Artec Space Spider sería perfecto para la tarea. Con una precisión de 0,05 mm, y capaz de capturar increíbles niveles de detalle en una sola pasada, este escáner 3D de mano ha demostrado ser extraordinario para objetos pequeños en campos tan diversos como el control de calidad, la ingeniería inversa, la sanidad, la medicina forense, y otros ámbitos.

Rajch se puso en marcha cuando tocó escanear. El estudio fotográfico donde se realizó el escaneo tiene su propio horno, lo que hizo posible que las pizzas se escanearan en el momento justo. Justo después de salir del horno, Rajch dividía cuidadosamente cada pizza en ocho porciones del mismo tamaño, asegurándose de separarlas aproximadamente una pulgada (2-3 cm), para permitir la captura de los bordes de la pizza.

Desde ese punto, llevó un total de 5 a 7 minutos escanear cada superficie de las pizzas y todos esos irressistibles ingredientes. No se usaron sprays ni marcadores en el escaneo. Sin embargo, como el queso era tan jugoso y a veces hacía que la superficie fuera demasiado reflectante para escanearla bien, Rajch tenía que limpiar suavemente la pizza con una toalla de papel para absorber el exceso de grasa, lo que facilitaba mucho el escaneo.

Después, Rajch procesó los escaneos en Artec Studio. Primero usó el registro global, seguido de la fusión nítida, luego la simplificación de la malla por precisión, y el relleno de huecos cuando era necesario. Sólo faltaba añadir la textura, y los modelos 3D estaban listos para ser exportados como archivos OBJ.

Una vez que la agencia de publicidad NuOrder recibió los archivos OBJ procedentes de 3D Master, pusieron en marcha sus engranajes creativos, especialistas en cortometrajes, animación 3D de productos y personajes para TV encargados de conseguir grandes resultados a precios asequibles para campañas de ventas y marketing.

El equipo de especialistas en animación de NuOrder utilizó 3ds Max, así como Adobe Photoshop, After Effects y Zbrush para construir los modelos 3D ultrarrealistas y prepararlos para la secuencia de animación. Los elementos sueltos de las pizzas, como las hojas de rúcula, las aceitunas y los tomates cherry, se incorporaron por separado.

El Director Creativo de NuOrder, Daniel Dudek, describió el proyecto así:

“Colaboramos con 3D Master para crear los escaneos de pizza en 3D necesarios para el spot de Da Grasso. El reto consistía en que la pizza no sólo tenía que parecer apetitosa, sino que los tamaños de los archivos tenían que ser óptimos para que los modelos fueran fáciles de trabajar y poderse animar al final. Debido a que el cliente es una cadena de pizzerías, los resultados fotorrealistas y la estética eran la máxima prioridad.

“Al final, el escaneo 3D resultó ser mejor que la sesión fotográfica del producto. Estamos encantados con el resultado.”

Los resultados los puedes ver en el video: