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En el desarrollo de productos industriales , los ingenieros se enfrentan a un reto constante: entender cómo se comportarán sus diseños en condiciones reales. Factores como las cargas dinámicas, la fatiga de materiales o la durabilidad de las uniones pueden marcar la diferencia entre un producto exitoso y uno que falle antes de tiempo. Sin embargo, analizarlos por separado suele implicar el uso de múltiples herramientas, procesos complejos y mucho tiempo de validación.
Simcenter 3D, una plataforma de simulación CAE reúne todas esas capacidades en un solo entorno. Permite modelar y evaluar el rendimiento de productos complejos, combinando análisis estructural, dinámico, térmico y de durabilidad. Así, es posible reproducir las condiciones reales de carga y abordar, desde un mismo lugar, tareas como la estimación de fuerzas, el estudio de la fatiga o la certificación de durabilidad.
En el siguiente blog exploraremos más sobre las capacidades de SImcenter 3D
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ÍNDICE
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Del ensayo físico al gemelo digital
Imagen: SIemens Digital Industries Software
Las pruebas físicas han sido parte esencial del desarrollo de productos industriales. Sin embargo, reproducir todas las condiciones de carga, fatiga y durabilidad en laboratorio implica altos costos y largos plazos. Hoy, gracias a la simulación avanzada, es posible predecir el comportamiento real de un producto antes de fabricar el primer prototipo.
Herramientas como Simcenter 3D llevan esta idea un paso más allá, integrando en un solo entorno todo el proceso de análisis estructural, dinámico y de durabilidad. Su enfoque de gemelo digital permite comprender cómo actúan las cargas sobre cada componente y anticipar fallas de forma precisa.
Predicción de cargas reales con modelos virtuales
Simcenter 3D cuenta con una solución de predicción de cargas (road load) que combina modelos 3D del vehículo con mediciones reales de pista. A través de un rig virtual, el software calcula las señales de excitación equivalentes en las ruedas sin requerir modelos detallados del conductor, neumáticos o terreno.
Con el modelo validado, se pueden añadir sensores virtuales al gemelo digital para medir desplazamientos y obtener las fuerzas internas en cada subensamble o componente. Así se reproducen espectros de carga realistas, como terrenos irregulares, maniobras o vibraciones, y se cuantifica la demanda estructural en brazos de carga, chasis o marcos de equipos, reduciendo la dependencia de pruebas físicas.
Análisis de fuerza y fatiga en un solo flujo
Simcenter 3D integra el cálculo estructural mediante solvers FEM (NX Nastran) para determinar tensiones, deformaciones y factores de seguridad basados en la geometría CAD. A esto se suma un módulo avanzado de fatiga que predice la vida útil bajo diferentes condiciones de carga.
Ambas funciones trabajan en conjunto, lo que permite usar directamente los resultados del análisis estructural para estimar la resistencia a fatiga sin procesos intermedios. El sistema entrega automáticamente mapas de tensiones, grados de utilización y puntos críticos, facilitando la toma de decisiones de diseño.
Certificación virtual de durabilidad
Antes de fabricar prototipos, los ingenieros pueden validar la durabilidad de los diseños mediante bancos de pruebas virtuales. Estos entornos reproducen choques, vibraciones o ciclos de operación, permitiendo estudiar cómo afectan cada componente y optimizar el diseño antes de llegar al taller.
Además, se pueden incluir efectos de fabricación como defectos residuales o tratamientos térmicos para lograr una simulación más cercana a la realidad. De esta forma, la certificación de durabilidad se vuelve un proceso digital, flexible y mucho más rápido que los ensayos destructivos tradicionales.
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Evaluación precisa de soldaduras
Las soldaduras son zonas críticas donde suelen iniciarse fallas por fatiga. Con Simcenter 3D, es posible simular cientos de juntas soldadas en estructuras como carrocerías o bastidores.
El software automatiza el mallado y aplica modelos avanzados (Rupp/LBF, CDH, JSAE) para estimar la vida a fatiga con gran nivel de detalle. Esto permite identificar qué uniones presentan mayor riesgo de daño y priorizar mejoras en el diseño estructural sin necesidad de intervención manual.
Ventajas frente a métodos tradicionales
Imagen: SIemens Digital Industries Software
La aplicación en conjunto de estas funcionalidades en Simcenter 3D brinda numerosas ventajas a los equipos de ingenieros en comparación con las pruebas físicas tradicionales, más costosas y con más horas de desarrollo. Entre ellos están:
- Entorno integrado CAE: reúne el pre y postprocesamiento, solvers y conexión directa con CAD, agilizando el flujo de trabajo.
- Menos prototipos físicos: al simular virtualmente, se pueden evaluar múltiples variantes sin fabricar cada una.
- Exploración automática de diseño: permite modificar parámetros, materiales y condiciones de carga para optimizar el rendimiento.
- Integración CAD-CAE fluida: los modelos de análisis se actualizan automáticamente al modificar el diseño CAD.
- Alto desempeño de cálculo: los solvers paralelos entregan resultados precisos en tiempos reducidos.
- Flujos de trabajo especializados: bibliotecas de materiales, perfiles de carga y datos medidos en planta acortan el tiempo de configuración.
Aplicaciones en la industria chilena
- Minería: En procesos mineros, estas herramientas permiten optimizar marcos, brazos y chasis de maquinaria pesada, anticipando la fatiga antes de que ocurra.
- Energía: en turbinas eólicas, generadores o sistemas de transmisión, la simulación ayuda a evaluar vibraciones, cargas de viento y fatiga estructural, mejorando la fiabilidad de los equipos.
- Metalmecánica y maquinaria industrial: para analizar bases, bastidores y ejes rotativos, evitando fallas prematuras y optimizando estructuras soldadas.
- Infraestructura: en un país sísmico como Chile, la simulación permite anticipar la respuesta estructural ante cargas estáticas y dinámicas, fortaleciendo el diseño de puentes y construcciones civiles.
Con Simcenter 3D, tu equipo de producto puede pasar del ensayo físico a la validación virtual, reduciendo tiempos, costos y riesgos. La simulación deja de ser solo una herramienta de análisis para convertirse en un desarrollo más inteligente, donde se diseña, prueba y mejora antes de fabricar.
Consulta hoy con el equipo de PRECISIONLABS sobre cómo empezar a implementar Simcenter 3D en tus procesos.
