No más humo ni espejos

Incluso hoy en día, la capacidad de simulación es a menudo considerada como una especie de magia, envuelta en intrincadas fórmulas y sólo accesible para los que poseen el conocimiento. Sin embargo, ser capaz de simular el rendimiento en condiciones reales antes de la fabricación, puede eliminar muchos de los riesgos significativos asociados con el lanzamiento de un nuevo producto y evitar errores muy costosos.

Gran parte del misterio que rodea la simulación se debe a su complejidad y a la necesidad de conocimientos especializados. Sin embargo, en términos de negocio esto se traduce como un gasto. Sólo las empresas más grandes pueden permitirse los sistemas especializados necesarios y contratar a expertos para desarrollar métodos que se apliquen a sus productos específicos. A menudo también se lleva a cabo en una serie ineficiente de ciclos diseño-prototipo-test-re-diseño. La alternativa es la externalización, pero esto puede ser muy costoso también. En consecuencia, por regla general, la simulación tiende a ser reservada sólo para ciertos productos.

Pero aun  así, los diseñadores e ingenieros de todo el sector de manufacturas toman decisiones claves de diseño sobre el peso, la fuerza y las dimensiones cada día, confiando en la 'regla de oro' o cálculos tradicionales utilizando los manuales. Como resultado de ello, las partes son a menudo "sobre-dimensionadas ', los recursos desperdiciados  o materiales que no están a la altura son elegidos por error en un intento por reducir costes.

Ha habido intentos en el pasado para enseñar habilidades de simulación a los no expertos, pero a menudo estas herramientas sólo fueron capaces de llevar a cabo los análisis lineales simples en los componentes individuales y los especialistas en simulación los descartaron por sobre-simplificados. Hay ejemplos de éxito, pero sólo para aquellos dispuestos a invertir en capacitación, estandarización de procesos y, en general, trabajando duro para forzar a la tecnología a ajustarse a sus necesidades.

Sin embargo, recientemente, varios factores se han unido para impulsar un gran avance. El desarrollo de un prototipo digital 3D inteligente de un producto que se puede visualizar y después se puede probar  como si fuera real puede tener un impacto significativo en el coste del producto, calidad, fiabilidad y tiempo de desarrollo. La integración de la tecnología de simulación multi-física con este prototipo digital crea un diseño guiado por la simulación que, desde el principio del proceso de desarrollo del producto, es una realidad.

Esta transformación está siendo liderada por Autodesk, cuya extensa cartera de productos de software de diseño como AutoCAD y la herramienta de creación de prototipos digitales Autodesk Inventor, se utiliza ampliamente en la industria de manufacturas global. La compañía ha invertido más de  500 millones de dólares en la adquisición de innovaciones en la tecnología de simulación para apoyar su visión de "democratizar" su uso. Si bien se reconoce que los expertos todavía tienen un papel, Autodesk cree que sus nuevos productos de software de simulación  hacen de esta tecnología algo disponible y accesible para todos los tipos y tamaños de empresas.

Por ejemplo, Autodesk Moldflow ya está siendo utilizado por los ingenieros en Primera Plastics, productor de piezas especiales de plástico para clientes globales, incluyendo fabricantes de muebles y fabricantes de equipos originales para automóviles (OEMs). Aquí, los ingenieros ejecutan una serie de simulaciones con el software para estudiar el flujo de plástico fundido, evaluar los diversos sistemas que ejecutan y las configuraciones de puertas, determinar los sistemas de refrigeración más eficientes y predecir la contracción volumétrica. También se pueden utilizar simulaciones para predecir cuánto tiempo hará falta para que una pieza de plástico alcance la temperatura de eyección y cuánto tiempo hará falta para que una parte se deforme.

Esto es importante para el negocio, porque el coste de moldeo por inyección a menudo constituye una parte importante del coste total de fabricación - en algunos casos de hasta el 75 por ciento. El software de simulación también ayuda a detectar y corregir posibles defectos como golpes pequeños, grifos de aire y líneas de soldadura antes de que  la fabricación comience. "Podemos ahorrar meses en tiempo de producción y costes significativos," afirma Scott Leatherman, ingeniero de proyectos de Primera Plastics.

Beneficios similares están saliendo a la luz utilizando otras tecnologías de simulación - como el Análisis de Elementos Finitos (FEA) y Simulación de eventos de manufactura (MES) - como una parte integrada de una completa solución de prototipos digitales completos. Por ejemplo, el fabricante de vehículos de nieve, Tucker Sno-Cat ® Corporation, las utiliza para validar el movimiento de las partes y para validar la calidad de sus diseños. En lugar de externalizar el FEA para sus estructuras de protección anti-volcado, por ejemplo, ahora se puede realizar el análisis de manera más eficiente y rentable en el local. En consecuencia, se ha reducido drásticamente el tiempo y el coste para la validación del diseño en un 50 - 60 por ciento.

Estas cifras por sí solas cuentan su propia historia. Recientemente, sin embargo, un mayor desarrollo tecnológico  ha comenzado a derribar barreras adicionales para la adopción universal. Como la complejidad del producto crece, aumenta también la potencia informática que se necesita para llevar a cabo los análisis multi-físicos, y esta potencia a menudo excede el alcance de los equipos de sobremesa y de trabajo usados por la mayoría de los diseñadores e ingenieros. Pero la buena noticia es que la tecnología en la nube puede abordar este déficit.

Ahora, los ingenieros ya no tienen que emplear tiempo simplificando la geometría antes de analizar un diseño. Una vez que se hayan conectado, el software automáticamente adquiere toda la geometría apropiada, los límites y parámetros, y transfiere los datos a la informática de alto rendimiento en la nube. Se realiza el mallado, ejecuta los solucionadores necesarios, hace funcionar el post-procesador apropiado y devuelve los resultados al usuario, que ha podido continuar con otras tareas en su propio ordenador durante ese espacio de tiempo.

La potencia infinita de cálculo disponible en la nube significa que los usuarios pueden realizar múltiples tareas complejas de pre-procesamiento o  simulación en paralelo, lo que les permite estudiar rápidamente un gran número de alternativas de diseño. El análisis de las variaciones de diseño se puede ejecutar en un gran número de equipos en la nube. En casi el mismo tiempo que un solo análisis necesitaría en un equipo, la nube ofrece resultados para todas las posibilidades, lo que permite al ingeniero de elegir la versión óptima.

Como el cloud computing se adquiere bajo una filosofía "pay-as-you-go" , este método también reduce drásticamente los costos de la simulación, por lo que es más accesible para todos los tamaños de empresa. Tampoco existe ningún proceso de ejecución larga - sólo la necesidad de comprar pre-pago "unidades de nube", que dan acceso a una amplia gama de productos de software sin la necesidad de licencias específicas.

Estos incluyen una serie de herramientas mecánicas y simulación multi-física, dinámica de fluidos computacional (CFD) y análisis de Moldflow, además de otros productos más especializados, como una herramienta de simulación de túnel de viento disponible como un plug-in para el software de superficie Autodesk Alias . Esto proporciona a los diseñadores industriales  resultados de flujo de presión y el viento, que actualizan casi en tiempo real la respuesta a cambios en la dirección y velocidad del viento. También hay una aplicación de simulación para iPads (Autodesk ForceEffect, una aplicación mecánica estática) e incluso un juego basado en la física de simulación mecánica que se ejecuta en un iPhone.

Ser capaz de predecir cómo funcionará un producto en el mundo real, sin tener que construir costosos y lentos prototipos físicos o esperar los resultados de los carísimos consultores es una ventaja real. En última instancia, dará lugar a mejores productos introducidos al mercado más rápidamente y con menor coste.