La funcionalidad de apilamiento de alta densidad impulsa la productividad en la producción de piezas 3D de uso final en Decathlon

Producto: Figure 4
Industria: Productos de Consumo y Venta

Decathlon, el mayor minorista de artículos deportivos del mundo, está utilizando la plataforma de alta velocidad Figure 4 y la nueva función de apilamiento del software 3D Sprint® de 3D Systems para permitir la producción directa de piezas de uso final impresas en 3D. La función de apilado permite la producción por lotes de una o varias piezas mediante una combinación de herramientas definidas por el usuario y automatizadas, y elimina un tiempo considerable del proceso de preparación de impresión.

“Al apilar piezas, podemos imprimir en lotes de 100 y hemos reducido el tiempo que toma preparar una impresión de 30-60 minutos a solo 6-10 minutos. La combinación de materiales apilables y de nivel de producción hace que Figure 4 esté listo para la producción”.

Gregoire Mercusot, ingeniero de materiales, ADDLAB, Decathlon

El desafío

VALIDAR LA PRODUCCIÓN EFICIENTE CON LA FABRICACIÓN ADITIVA

Componente para gafas de Decathlon diseñado para conectar la lente al marco

Cuando se enfrentó a un problema de inyección de moldes en un pequeño componente para gafas de tiro que conecta el marco con las lentes, Decathlon optó por probar la nueva solución de apilamiento de 3D desarrollada por 3D Systems para evaluar la fabricación aditiva para la producción. Tras realizar un estudio de viabilidad sobre la solución de Figure 4 y la función de apilado, los equipos de Decathlon confirmaron la productividad y la economía de la fabricación aditiva y decidieron que esta solución podría considerarse para la producción en serie del producto final.

La solución

01 Función de apilamiento de piezas en el software 3D Sprint

Captura de pantalla del software 3D Sprint que demuestra la función de puntal para la fabricación apilada

El laboratorio de fabricación aditiva de Decathlon (ADDLAB) usa la solución de impresión 3D de Figure 4 de 3D Systems en toda una serie de aplicaciones (incluidos los modelos maestros de molde), y ahora está considerando utilizar la nueva funcionalidad de apilamiento de piezas de alta densidad del software 3D Sprint de 3D Systems para facilitar la producción directa. 3D Sprint es un software avanzado, todo en uno, que agiliza el flujo de trabajo del archivo al patrón con herramientas para la preparación y optimización de archivos de impresión, incluida la generación automática de soportes, y la colocación optimizada de piezas para maximizar la productividad. La nueva función de apilado ayuda a los usuarios a imprimir lotes de gran volumen con un flujo de trabajo de preparación de archivos eficiente.

Para usar la función de apilamiento, los usuarios importan un archivo de pieza y base, definen el apilamiento en términos de orientación y cantidades de piezas, y utilizan herramientas automatizadas para replicar capas y soportes de apilamiento verticales consecutivos. Según el ingeniero de Decathlon Gregoire Mercusot, el apilamiento ha reducido el tiempo de preparación de la impresión hasta en un 80 %. Las construcciones que antes tardaban entre 30 minutos y una hora en prepararse ahora pueden completarse en seis a 10 minutos.

Mercusot afirma que la utilidad de esta función va mucho más allá de la producción: “Uso esta función varias veces a la semana cuando necesito varias piezas. Es increíble para la producción, pero también es muy útil para la creación de prototipos”, dice.

02 Materiales de nivel de producción

Decathlon está usando el material Figure 4® PRO-BLK 10 para este componente funcional de gafas y menciona las sólidas propiedades de rigidez del material y las grandes velocidades de impresión (62 mm/h) como ventajas clave. Este material de alta precisión produce piezas con un suave acabado de la superficie y una calidad de las pared laterales, y tiene propiedades mecánicas excelentes y estabilidad ambiental a largo plazo que agrega un nuevo nivel de seguridad a la producción en 3D. A partir de su estudio de viabilidad de la producción, Decathlon confirmó la reproducibilidad en todos los lotes de impresión y la plena funcionalidad de la pieza.

03 Velocidad de impresión

Placa de impresión llena de piezas impresas en 3D apiladas de Figure 4

Figure 4 es una tecnología de fabricación aditiva basada en la proyección. Utiliza una membrana sin contacto para combinar la precisión y la asombrosa fidelidad de detalles con velocidades de impresión ultrarrápidas. Decathlon usa el sistema Figure 4 Modular para imprimir pilas de 100 piezas en 85 minutos, lo que equivale a solo 42 segundos por pieza. Figure 4 Modular es una solución de producción en 3D escalable y semiautomatizada que consta de un controlador central que puede emparejarse con un único módulo de impresión hasta 24 módulos de impresión, lo que la convierte en una opción flexible que prepara a las empresas para el crecimiento.

04 Postprocesamiento

La funcionalidad de apilamiento de alta densidad de Figure 4 aporta eficiencias de escala al postprocesamiento, así como a la construcción de piezas, lo que permite a Decathlon tratar un lote de piezas como si fuera una sola pieza. Esto significa que el tiempo que tardaría Decathlon en limpiar, curar y retirar los soportes de una sola pieza sigue siendo el mismo, incluso para un lote de 100 piezas. Para la aplicación de vidrio de seguridad de Decathlon, se necesitan seis minutos para limpiar las 100 piezas, 90 minutos para curarlas sin intervenciones y diez minutos para retirar los soportes de todo el lote.

Las soluciones de Siemens ayudan en el diseño de un innovador sistema estabilizador marino

Producto: NX CAD
Industria: Productos de Consumo

Las soluciones de Siemens Digital Industry Software ayudan a los fabricantes marinos a reducir el tiempo de prueba hasta en un 20 por ciento

Estabilidad en el mar

Si hay algo que puede estropear un viaje relajante en el agua, es un barco inestable. Las olas agitadas pueden causar daños significativos a las pertenencias personales, así como al barco. Ya sea que esté pescando, buceando o simplemente en el agua, la estabilidad del barco es una parte esencial de los viajes seguros por mar. Como resultado, los estabilizadores de buques son productos valiosos. Cualquier marinero experimentado entiende la importancia de la estabilidad marina para garantizar un viaje sólido en el mar; sin embargo, no todos los sistemas estabilizadores son perfectos. De hecho, un problema común con los estabilizadores convencionales accionados por aletas es la amortiguación insuficiente del balanceo a velocidades más bajas y las aletas sobresalientes. Este problema ha obstaculizado la experiencia del consumidor. La estabilidad es necesaria a bajas velocidades, y las aletas sobresalientes pueden dañarse en aguas poco profundas. Lo último que su cliente quiere es estar en el mar cuando su nuevo estabilizador falla. Teniendo en cuenta que los consumidores tienen una baja tolerancia a la falla del producto, una mala experiencia puede ser todo lo que se necesita para que los consumidores salten del envío de su producto. Sólo sobreviven los fabricantes de estabilizadores que ofrecen una calidad consistente.

Realización de oportunidades

Ubicado en ‘s-Hertogenbosch, Países Bajos, DMS Holland es un especialista internacional en el campo del control de movimiento en yates de hasta 30 metros. El objetivo de DMS Holland es reducir el movimiento de balanceo de los yates para mejorar la comodidad a bordo, reducir la enfermedad del mar y mejorar la seguridad. La velocidad a la que los sistemas estabilizadores marinos de DMS Holland logran la estabilización se diferencian en el mercado. Sus sistemas estabilizadores se basan en el efecto Magnus, un fenómeno en el que un cilindro giratorio trabaja lejos de sus principales rutas de movimiento para lograr la estabilidad. Cuando un estabilizador tradicional requiere que un yate viaje a una velocidad considerable, su producto logra la estabilización a solo 3 a 12 nudos. Esto difiere de los sistemas convencionales basados en aletas debido a su diseño pequeño y mayores capacidades de amortiguación del balanceo a velocidades más bajas. Brabant Engineering, una empresa de ingeniería mecánica en Best, Países Bajos, es responsable del diseño y desarrollo de Magnus Master de DMS Holland, la última generación de tecnología de estabilización de rotores que cuenta con rotores retráctiles que eliminan el riesgo de daños. La compañía está proporcionando a DMS Holland su experiencia en diseño para desarrollar el producto con visión de futuro que imaginaron.

“DMS Holland quería proporcionar el más alto nivel de estabilidad, comodidad y seguridad a bordo. En general, queríamos hacer la vida en el mar mucho más cómoda y fácil”, dice Patrick Noor, director de ventas y marketing de DMS Holland. “Para hacer realidad nuestra visión, necesitamos empresas de calidad como Brabant Engineering que nos ayuden con la ingeniería mecánica de nuestros estabilizadores”.

Navegando hacia soluciones

Brabant Engineering utiliza las innovadoras aplicaciones de diseño que se encuentran en Siemens Simcenter™ 3D para diseñar y simular con precisión sus proyectos.

“Todas las propiedades del material están integradas en el diseño del software, y Simcenter 3D nos ayuda a analizar el comportamiento y la durabilidad de nuestro producto”, dice Bertie Tilmans, ingeniero principal de Brabant Engineering. “Al proporcionar propiedades precisas del material y una integración perfecta de múltiples alternativas de diseño, podemos ahorrar un tiempo valioso durante el desarrollo del producto”.

Brabant Engineering utilizó Simcenter 3D para simular con precisión el efecto Magnus y confirmar que el Magnus Master podía manejar 1.100 revoluciones por minuto. “He estado usando Simcenter 3D durante los últimos siete años y me gusta mucho la versatilidad del software”, dice Tilmans. “Esta versatilidad permite a las empresas predecir el comportamiento de diferentes aspectos del diseño de un producto para encontrar la solución más efectiva”.

Reducción de los costes de desarrollo y los ciclos de creación de prototipos

Al utilizar adecuadamente el software de diseño asistido por computadora (CAD), como con el uso del software Siemens NX™, Brabant Engineering utiliza las capacidades potentes y flexibles de NX CAD para reducir drásticamente el costo y el tiempo que lleva diseñar productos tan innovadores. La combinación de NX CAD para el diseño y Simcenter 3D para la predicción del rendimiento ayudan a acelerar la comercialización del producto de manera más eficiente.

Dependiendo del tamaño del dispositivo, los prototipos físicos pueden costar exponencialmente más que el precio del producto. Las simulaciones pueden ahorrar tiempo y costos significativos en las primeras etapas de un proyecto. Usando Simcenter 3D, en lugar de confiar en un costoso prototipo físico, Brabant Engineering ahorró aproximadamente del 10 al 20 por ciento del tiempo total de pruebas y calificación. Pudieron acortar el ciclo de prueba y recibir resultados directos.

Rikkert Gerits, líder del proyecto, Brabant Engineering, confirmó que el uso de Simcenter 3D redujo drásticamente la cantidad de prototipos físicos necesarios.

“Usando herramientas de simulación 3D, no tenemos que construir un prototipo real, lo que nos ahorra tiempo y dinero considerables”, dice Gerits. “Utilizamos varios productos de Siemens, como Simcenter, NX CAD y Teamcenter, y son entregados por tarjetas PLM Solutions, un socio de soluciones de Siemens Digital Industries Software. Nos ponemos en contacto con ellos con cualquier pregunta específica que tengamos con respecto al software”.

Los sistemas CAD ofrecen a los usuarios la capacidad de intercambiar fácilmente varios componentes del producto. Los sistemas CAD y de ingeniería asistida por computadora (CAE) también proporcionan las herramientas necesarias para rediseñar y explorar rápidamente el rendimiento de los nuevos diseños. Gerits explicó cómo estos sistemas de simulación también permiten una rápida fase de prototipado virtual. Al simular el producto en tiempo real, los usuarios pueden predecir con mayor precisión la durabilidad del producto bajo ciertas condiciones. Esto proporciona a las empresas un ahorro significativo de costos y tiempo en comparación con el diseño, la producción, las pruebas y el registro de datos de un prototipo físico. Brabant Engineering estima un ahorro de costos totales del 10 al 15 por ciento mediante el uso de la simulación para prevenir fallas en comparación con lo que costaría arreglar / reparar esas fallas.

Establecer una relación sólida

Sjef van de Laak, director general de Brabant Engineering, dice que las soluciones de Siemens son clave en el proceso de diseño de ingeniería de la compañía. “Siemens es el proveedor del software que utilizamos, y la importancia de las tarjetas PLM Solutions es que conocen muy bien el software y respaldan nuestras necesidades de simulación”, dice. El desarrollo de productos se vería interrumpido sin esta línea abierta de comunicación. Como tal, las tarjetas PLM Solutions y Brabant Engineering mantienen un diálogo constante.

Compartiendo el Magnus Master en todo el mundo

El Maestro Magnus ya está recibiendo una atención considerable. Desde su introducción en 2015, el Magnus Master ha desarrollado una reputación de calidad en los Países Bajos y ha ayudado a hacer de DMS Holland un negocio global.

Este esfuerzo combinado entre Brabant Engineering, DMS Holland y Siemens es un ejemplo perfecto de cómo la cooperación puede conducir a una innovación innovadora.

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

Producto: Tecnomatix
Industria: Productos de Consumo y Ventas

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

Instalaciones de producción distribuidas globalmente

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

Alta prioridad para la planificación de fábricas virtuales

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

Plataforma global para la fabricación digital

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

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

Estrategia de despliegue tras proyecto piloto

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

Proyecto Anderson, Carolina del Sur

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

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

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

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

Concepto de implementación mundial

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

IHC Handling Systems mejora los prototipos virtuales y la máxima calidad de los equipos offshore; la estrecha integración de Simcenter Femap y Solid Edge lo hace posible

Producto: Femap, Simcenter
Industria: Productos de Consumo

Con Simcenter Femap, la empresa aumenta la reutilización de diseños probados, lo que aumenta la productividad y disminuye loscostos.

La necesidad de prototipos virtuales

En la industria offshore, la certeza operativa es uno de los requisitos más importantes. Las instalaciones son grandes y las inversiones son altas. Prácticamente todo es único y deja poco margen de error. Como proveedor de herramientas para la instalación de equipos offshore, IHC Handling Systems v.o.f. (IHC Handling Systems) está muy familiarizado con el mercado. La funcionalidad y la calidad deben validarse antes de la producción. Los prototipos virtuales son la única manera de garantizar esto.

IHC Handling Systems es parte de IHC Merwede, líder mundial en la industria del dragado y offshore. Los productos de IHC Merwede incluyen buques de dragado, equipos y componentes, así como buques de uso especial y tecnología. IHC Handling Systems se centra en productos para petróleo, gas y viento, como equipos para el tendido de tuberías, equipos para la instalación de plataformas de petróleo y gas y equipos para la instalación de molinos eólicos marinos.

Respuesta y comunicación rápidas

Con el fin de colocar tuberías en el fondo marino o poner pilas de molinos de viento en posición vertical, las tuberías tubulares de pared delgada deben ser recogidas por pinzas. Estas son abrazaderas de metal que se colocan en el interior y exterior del tubo. La fuerza con la que las abrazaderas agarran el acero permite la elevación del producto. Para la nivelación de plataformas petrolíferas, IHC Handling Systems proporciona equipos para establecer una conexión temporal entre la construcción del fondo marino y las chaquetas sobre las que se apoya la plataforma. La mayoría de los productos producidos son específicos del proyecto. IHC Handling Systems generalmente tiene una participación temprana en nuevos proyectos offshore. “Los clientes se acercan a nosotros debido a nuestra reputación y experiencia”, dice Cor Belder, ingeniero conceptual de IHC Handling Systems. Es importante tener certeza sobre la solución conceptual en una etapa temprana. Una respuesta rápida a las demandas de los clientes y la comunicación son esenciales. “Al mismo tiempo, también queremos ofrecer certeza funcional. Eso solo se puede lograr utilizando herramientas de diseño avanzadas e integradas”.

Menor costo de software

Hace unos años, IHC Handling Systems compró licencias del software Solid Edge® de Siemens Digital Industries Software, un sistema híbrido integral de diseño asistido por computadora (CAD) 2D /3D y el software Algor® Simulation (que actualmente es propiedad de Autodesk y se ofrece bajo el nombre de Autodesk® Simulation Mechanical) para análisis de elementos finitos (FEA). Ambas soluciones fueron compradas a través de Bosch Engineering, un socio de Siemens Digital Industries Software. “Junto con una compañía hermana en el grupo IHC Merwede, fuimos precursores en el uso de Solid Edge”, dice Belder. “Algor funcionó muy bien junto con Solid Edge, y la transferencia de datos entre las dos aplicaciones permitió un análisis rápido de las alternativas de diseño”. Pero en una reciente reevaluación de las aplicaciones de ingeniería asistida por computadora (CAE), Belder vio margen de mejora, específicamente en las áreas de integración de datos, mallado y programación.

“Al principio de la evaluación, desarrollamos una preferencia por Simcenter Femap”, dice Belder. “Simcenter Femap ofrece una mejora significativa en la funcionalidad sobre Algor a menores costos de software. Queremos dedicar nuestro tiempo a la evaluación de diseños alternativos y no queremos perderlo por cuestiones relacionadas con la transferencia de datos. Simcenter Femap y Solid Edge están estrechamente integrados, lo que ahorra tiempo y reduce el riesgo”. Belder señala que además del robusto intercambio de geometría, la malla es más constante y permite un mejor refinamiento local.

Iteraciones rápidas

En un proyecto típico, el ingeniero conceptual desarrolla nuevos modelos o combina y reutiliza los existentes. “Los conceptos casi siempre se modelan en Solid Edge”, dice Belder. “En las primeras etapas, estos son diseños simplificados enfocados en la funcionalidad, pero listos para ser utilizados en análisis preliminares de CAE. La integración de Simcenter Femap y Solid Edge permite iteraciones rápidas en esta fase conceptual”. Estos diseños conceptuales funcionales también se utilizan para la comunicación con el cliente.

IHC Handling Systems utiliza tanto la funcionalidad lineal como la no lineal del solucionador de software NX™ Nastran® integrado en el software Simcenter Femap™. La funcionalidad lineal se utiliza para todos los cálculos estáticos, así como para el análisis de contactos. El análisis de contacto se utiliza a menudo para diseñar herramientas de elevación, donde las almohadillas de fricción de acero se presionan en el interior y el exterior de la tubería o pilar utilizando cilindros hidráulicos. El análisis no lineal se utiliza para el cálculo de la fricción entre el pilar de acero y las almohadillas de fricción. Esta fricción es la base del agarre necesario para levantar el pilar o tubería. La cantidad de fricción se define por la presión ejercida sobre los cilindros. Al mismo tiempo, la presión no debe conducir a la deformación de la tubería. “Estos son cálculos complejos que tardan hasta 20 horas”, señala Belder. “Tenemos que encontrar el óptimo técnico y económico, en otras palabras, la funcionalidad debe garantizarse al menor costo posible. Llevamos los cálculos al límite de elasticidad del material”.

Reutilización de diseños probados

La reutilización de mallas y cajas de carga ahorra mucho tiempo a los sistemas de manipulación de IHC, especialmente en proyectos donde se pueden utilizar conceptos existentes, aunque puede haber muchas variaciones posibles. Un ejemplo es la herramienta de eliminación que se utiliza para levantar pilares. Las herramientas de Upending deben ser capaces de manejar muchas combinaciones diferentes de diámetro / espesor de pared y deben ser capaces de recoger pilares con diámetros de hasta 6.000 milímetros. El cliente especifica el diámetro del pilar y la capacidad de elevación de la grúa disponible. Para encontrar la solución más económica, el ingeniero tradicionalmente seleccionaba variantes y realizaba los cálculos necesarios. Esto implica que, para cada variante, la generación de la malla y la aplicación del estuche de carga son necesarios para realizar un único cálculo. La geometría de las variantes difiere demasiado para reutilizar la malla y el estuche de carga.

Utilizando las capacidades de programación de Simcenter Femap, el modelo CAE se puede configurar y generar automáticamente, por ejemplo, desde Excel® software de hoja de cálculo, incluyendo la malla y el caso de carga a analizar. Además, programar con Simcenter Femap es fácil de aprender. “Usando la forma tradicional de trabajar, podríamos analizar solo tres combinaciones al día”, dice Belder. “La programación en Simcenter Femap nos ahorra una parte significativa del tiempo necesario para modelar, mallar y aplicar el caso de carga. Los preparativos se pueden reducir de horas a minutos. Podemos responder mucho más rápido a los cambiantes requisitos de los clientes”. Según Belder, construir la aplicación de la herramienta de gasto tomó, en general, no más de una semana: “La inversión ya se ha pagado por sí misma, porque siempre tenemos que hacer cálculos en los proyectos para las herramientas de eliminación, que usamos a menudo en nuestros proyectos”.

Se ha logrado el objetivo de trabajar mejor, más rápido y más rentable utilizando Simcenter Femap. “Estábamos satisfechos con las herramientas de ingeniería que teníamos, pero siempre hay margen de mejora. El uso de Simcenter Femap nos permite, mejor que nunca, servir a nuestros clientes con nuestra experiencia y calidad”, concluye Belder.

Cisco utiliza la tecnología de impresión 3D ProJet para ayudar a mantener la tradición del diseño escandinavo

Producto: Impresión CJP
Industria: Productos de Consumo y Venta

“Obtenemos prototipos rápidamente, los refinamos rápidamente, creamos otros nuevos y derivamos nuestros diseños de élite…” – Eskild Hansen, Director del Centro Europeo de Diseño, Cisco Consumer Business Group.
Esta es la historia de cómo los diseñadores profesionales combinaron principios estéticos honrados en el tiempo con la tecnología de impresión 3D para producir algunos de los equipos electrónicos de consumo más elegantes del mundo.

Los dispositivos como los routers inalámbricos, el concentrador de medios y el sistema de audio doméstico inalámbrico crean lo que cisco Consumer Business Group llama la vida conectada, una vida más personal, más social y más visual. La conectividad de red constante es un hecho, y el enfoque se centra en el contenido: la música, el video, las páginas web y los materiales de trabajo que recorren el hogar, la oficina o el aula.

linksys-router-6-hr-mega-menu

A medida que estos dispositivos se infiltran aún más en el hogar, el equipo de red se vuelve más central para nuestras vidas, pasando de la “sala de computadoras” al espacio habitable. Por lo tanto, al igual que un refrigerador de acero inoxidable, la electrónica debe ser estéticamente agradable con líneas más elegantes y menos boxy, al tiempo que aumenta la conectividad, la fiabilidad y el funcionamiento intuitivo. Por lo tanto, hacer objetos funcionales simples y hermosos es el desafío que los ingenieros de Cisco enfrentan todos los días.

Desafío:
Mantener los estándares de diseño tradicionales en el mundo de la electrónica de consumo de rápido crecimiento

Dado que la excelencia en el diseño es primordial para Cisco Consumer Business Group, la compañía estableció recientemente un Centro Europeo de Diseño en Copenhague, Dinamarca. Aquí la empresa continúa la venerable tradición del diseño escandinavo — funcional, minimalista y asequible — sin comprometer la estética del diseño.

La tradición escandinava de diseño requiere que el ingeniero tenga un prototipo de su creación en sus manos, absorba las proporciones, presida lo que el objeto tiene que decirles y se asegure de que la forma finalmente siga la función. A continuación, el artesano modifica el diseño, crea otro prototipo y examina el nuevo diseño al igual que el primero.

El problema es que los prototipos artesanales tradicionales consumen mucho tiempo y son caros de crear. La mayoría de las tecnologías automatizadas de creación rápida de prototipos son igual de costosas y deben subcontratarse, lo que añade tiempo e inconvenientes al proceso. Y aunque muchos diseñadores confían solo en las imágenes de pantalla 2D, simplemente son insuficientes para crear la calidad que el Grupo empresarial de consumo de Cisco exige. El reto, entonces, es mantener los más altos estándares estéticos mientras se cumplen los plazos en el negocio de electrónica de consumo altamente competitivo, donde el tiempo de comercialización es crítico.

Estrategia:
Invertir en tecnología de impresión 3D

El uso de la tecnología 3D a todo color ProJet CJP ayuda a Cisco a crear rápida y económicamente los modelos físicos que necesita.

La impresión 3D le dio al Cisco Consumer Business Group una manera de aplicar sus exigentes estándares de diseño de una manera que mantenga el ciclo de desarrollo tarareando, asegurando que los productos llegan al mercado a tiempo. El ProJet 460Plus bombea prototipos en horas en lugar de semanas y durante una quinta parte del costo.

“Las proporciones y la ergonomía son primordiales, pero demasiados diseñadores confían solo en las pantallas de los ordenadores como medio de diseño”, dice Eskild Hansen, director del Centro Europeo de Diseño de Cisco. “Para nuestro enfoque de diseño estratégico, dependemos de prototipos físicos y el ProJet 460Plus para cada revisión de diseño, tanto a nivel local como mundial en conjunto con nuestros socios de diseño en los Estados Unidos. El ProJet 460Plus proporciona una manera fácil y eficaz de llevar a cabo una revisión productiva del diseño global.”

Resultados:
Muchos modelos para revisiones de diseño productivo

cisco-3d-prototype-prints

Cisco utiliza el ProJet 460Plus para crear 10 modelos por semana, en promedio, para la revisión del diseño. Los modelos se imprimen directamente a partir de archivos CAD 3D enviados por diseñadores de Cisco de todo el mundo.

Los diseñadores pasan por los modelos resultantes, los marcan con lápiz, revisan diseños en el software, imprimen nuevos modelos y repiten el ciclo según sea necesario. Los pasos prácticos son una necesidad absoluta, según Hansen, quien seleccionó la tecnología debido a la confianza en la marca y su experiencia usándola en otros entornos. “Obtenemos prototipos rápidamente, los refinamos rápidamente, creamos otros nuevos y derivamos nuestros diseños de élite”, dice Hansen.

Los ProJets son las únicas impresoras 3D capaces de imprimir simultáneamente en varios colores. Color comunica dramáticamente el aspecto, la sensación y el estilo propuestos de los diseños de productos de ingeniería y desarrolla conceptos arquitectónicos, paisajes, figuras de entretenimiento e información médica.

“Es inspirador ver lo que mi equipo puede hacer con lo que el mundo siempre ha recibido como una caja negra básica”, dice Hansen. “Diseños como estos no sólo emergen de una pantalla de computadora. Debido a que el diseño es muy importante, la impresión 3D es un elemento importante de nuestra estrategia de producto”.”

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.

3d-systems-birdstone-carmans-packaging-and-box

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.

3d-systems-boag-tinted-sla-clear-bottle-6pack

“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.