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En la ingeniería moderna, optimizar el proceso de diseño es fundamental para enfrentar los desafíos del mercado actual. La simulación mediante herramientas avanzadas permite a las empresas mejorar sus productos desde las primeras etapas del desarrollo, reduciendo costos y tiempos sin comprometer la calidad. En este blog, exploraremos cuatro razones clave para incorporar simulaciones en tu proceso de diseño.
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Desafíos actuales en el diseño de productos industriales
En un mercado cada vez más exigente, la presión por reducir costos, cumplir con normativas y destacar frente a la competencia obliga a las empresas a repensar sus procesos y adoptar herramientas avanzadas de simulación y análisis. A continuación, exploramos algunos de los principales retos que enfrentan los equipos de ingeniería hoy en día.
1. La demanda de productos más económicos y de mayor calidad
Los consumidores y las industrias exigen soluciones más asequibles sin comprometer el rendimiento, lo que representa un desafío crucial para los diseñadores. Es necesario encontrar un equilibrio entre costo, calidad y durabilidad, logrando que los materiales y procesos utilizados sean eficientes y sostenibles.
2. Cumplir con estándares de seguridad y calidad en ciclos de desarrollo más cortos
Las normativas de seguridad y calidad son cada vez más estrictas, especialmente en sectores como la automoción, la aeroespacial y la manufactura industrial. Cumplir con estas regulaciones, evita costosos problemas legales o retiros de productos. Sin embargo, los ciclos de desarrollo más cortos requieren procesos ágiles que no sacrifiquen los estándares.
2. Cumplir con estándares de seguridad y calidad en ciclos de desarrollo más cortos
Con tantas opciones disponibles, las empresas deben ofrecer productos innovadores que se destaquen en términos de funcionalidad, eficiencia y valor agregado. La diferenciación es clave para captar la atención de los clientes y mantenerse relevantes.
4. La búsqueda constante de innovación para aprovechar nuevas oportunidades
La evolución de la industria exige a las empresas estar en una búsqueda continua de innovación para adaptarse a las tendencias del mercado y las nuevas tecnologías. Adaptarse rápidamente a estos cambios es crucial para capitalizar nuevas oportunidades y mantenerse a la vanguardia.
Evaluación y optimización de diseños: Mayor valor a menor costo
Muchas empresas enfrentan dificultades para predecir cómo se comportarán sus productos en condiciones reales. Las pruebas físicas pueden ser costosas y consumir mucho tiempo.
Las simulaciones permiten evaluar y optimizar los diseños desde la etapa conceptual hasta la producción final, proporcionando información detallada sobre el comportamiento estructural y funcional del producto.
- Validación temprana: Con la simulación, los ingenieros pueden detectar posibles problemas de diseño y realizar ajustes antes de la fabricación.
- Iteración rápida: Los diseños pueden modificarse y probarse en entornos virtuales sin necesidad de crear costosos prototipos físicos.
- Optimización del rendimiento: Se pueden modificar numerosos parámetros como el peso o el material, sin tener que construir nuevos prototipos, reduciendo costos.
Herramientas como Femap de Siemens permiten realizar análisis de elementos finitos (FEA) con alta precisión, obteniendo un diseño más eficiente desde la fase inicial. De acuerdo a Hussein Harb, Director Técnico de de Lisa Airplanes: las herramientas de optimización disponibles en Femap nos permiten ajustar el espesor de las piezas, realizar iteraciones, visualizar de forma interactiva los resultados y encontrar la mejor configuración. Con Femap, solo añadimos material donde es necesario.
Imagen: SIEMENS
En cuanto a la agilidad del ciclo de diseño apoyado por Femap, Benoit Senellart, fundador de la empresa, comenta: Desarrollamos con éxito un método que nos permite implementar ciclos extremadamente cortos: dos semanas entre el desarrollo del modelo en Simcenter Femap y las pruebas físicas en un modelo a escala 1:3. La agilidad es la clave del éxito.
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Análisis de Fallas: diseñando la seguridad y calidad
Detectar fallas en productos después de su lanzamiento puede generar enormes costos y afectar la reputación de la empresa. Por ello es crucial desde temprano en el diseño el comportamiento de aspectos como materiales, componentes estructurales y cómo responden a distintas condiciones de funcionamiento, especialmente las más extremas.
Las herramientas simulación permiten anticipar fallos potenciales antes de que ocurran en el mundo real, algo crítico cuando hablamos de productos como diseños aeronáuticos, automotrices o de procesos en industrias con condiciones difíciles como la minería y la metalurgia, donde la seguridad es clave.
Imagen: SIEMENS
En ese sentido, herramientas como Femap permiten:
- Detección temprana de puntos críticos: Mediante la simulación de cargas extremas y condiciones adversas, se pueden identificar debilidades estructurales.
- Reducción de riesgos: Minimiza la posibilidad de fallos inesperados en operación, evitando costosos retiros de productos y daños a la reputación de la empresa.
- Cumplimiento normativo: Ayuda a cumplir con estándares de seguridad y regulaciones de la industria al evaluar el desempeño bajo escenarios exigentes.
En este sentido, los ingenieros de la empresa brasileña Kotchergenko, expresaron lo siguiente que al adoptar Femap con NX Nastran, la empresa genera sus modelos aproximadamente un 20 % más rápido. También se ha logrado ahorros de costos sustanciales, así como mejoras mensurables en la calidad y confiabilidad del proyecto.
Análisis de Costo/Beneficios: eficiencia desde el primer momento
Tomar decisiones acertadas en ingeniería requiere un análisis detallado de las opciones disponibles. Aquí es donde los estudios de costo/beneficio juegan un papel clave, ya que permiten evaluar la viabilidad económica de diferentes diseños y soluciones técnicas. No se trata solo de calcular costos de producción, sino también considerar aspectos como rendimiento, durabilidad y eficiencia de los materiales y procesos involucrados.
Para facilitar este proceso, herramientas como Simcenter Femap ofrecen un enfoque preciso y detallado mediante el análisis de elementos finitos (FEA). Con Simcenter Femap, los ingenieros pueden simular el comportamiento estructural de un producto bajo diversas condiciones de carga, lo que les permite optimizar costos y mejorar el rendimiento a largo plazo.
Realizar estudios de costo/beneficio con simulaciones avanzadas permite:
- Evaluar diferentes diseños: Compara alternativas antes de invertir en producción.
- Seleccionar materiales más económicos: Encuentra opciones de menor costo sin comprometer la calidad.
- Fomentar la innovación: Explorar nuevas ideas con mayor confianza.
De acuerdo a Eric Lewis, de Lockheed Martin Space Systems, involucrados en el diseño de Orion, el nuevo vehículo espacial de la NASA, algunos de los beneficios que su equipo encontró en las simulaciones son: “Podemos ejecutar varias iteraciones cada día, en modelos con aproximadamente un millón de elementos, y podemos realizar algunos estudios comerciales bastante complicados en solo dos o tres semanas”
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Diseño basado en análisis: diseñar con base en datos
Imagen: SIEMENS
El Diseño Basado en Análisis (DBA) es una metodología moderna que revoluciona la ingeniería al priorizar la simulación y el análisis detallado en todas las etapas del desarrollo. A diferencia de los enfoques tradicionales, que dependen de pruebas físicas o prototipos, el DBA utiliza herramientas avanzadas para mejorar el rendimiento, la seguridad y la eficiencia desde el inicio del proceso de diseño.
Una de las herramientas más destacadas en este campo es Simcenter Femap, un software líder en análisis de elementos finitos (FEA) que permite a los ingenieros evaluar con precisión sus diseños antes de la producción física.
¿Cómo ayuda Simcenter Femap en el diseño basado en análisis?
- Modelar y simular estructuras y componentes en diversas condiciones operativas.
- Explorar múltiples opciones de diseño, ajustando parámetros clave como resistencia, rigidez y durabilidad.
- Optimizar costos y tiempo, al reducir la necesidad de prototipos físicos.
Beneficios clave de Simcenter Femap
- Fácil integración con otros sistemas, ya que es independiente de CAD y compatible con los principales solucionadores comerciales.
- Potente capacidad de análisis, con herramientas avanzadas para visualización y revisión de resultados.
- Alta personalización, gracias a su interfaz de programación de aplicaciones (API), que permite extender sus funcionalidades.
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En un entorno altamente competitivo y en constante evolución, la simulación es la clave para diseñar productos más eficientes, seguros y rentables. Al adoptar un enfoque basado en el análisis, lograns una ventaja competitiva significativa al lanzar productos de mayor calidad en menos tiempo.
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