¾ÅÓÎÌåÓý

Cuando se optimiza un producto, es f¨¢cil olvidar como el proceso de fabricaci¨®n puede afectar al comportamiento del dise?o. Por lo tanto, para optimizar adecuadamente el dise?o de un producto, los ingenieros necesitan conocer c¨®mo se fabricar¨¢ y ser¨¢ ensamblado, y c¨®mo estos procesos pueden ocasionar distorsiones inesperadas en el producto final.

¡°El prototipado virtual facilita a los ingenieros de dise?o y de procesos fabricar y ensamblar componente virtualmente mucho antes de que se fabriquen y prueben los prototipos f¨ªsicos¡± dice Yannick Vincent, Solution Manager en ¾ÅÓÎÌåÓý. ¡°Facilita la creaci¨®n de medidas preventivas para controlar las distorsiones y las tensiones residuales en el proceso de soldadura de la carrocer¨ªa. Esto ayuda a reducir la puesta a punto, facilita la validaci¨®n de las preseries y acorta los tiempos de lanzamiento al mercado¡±

La soluci¨®n de Virtual Welding & Assembly de ¾ÅÓÎÌåÓý es una plataforma CAE que estudia los efectos de las distorsiones de la estampaci¨®n, la soldadura y el ensamblado de la carrocer¨ªa durante en el desarrollo de producto. La soluci¨®n ayuda a los ingenieros a simular y mitigar las tensiones residuales, distorsiones y defectos modelando toda la cadena de procesos de fabricaci¨®n.

¡°El objetivo es asegurar la precisi¨®n dimensional del ensamblado del BIW durante el desarrollo de producto. Identificar las uniones cr¨ªticas, realizar la puesta a punto virtual, optimizando las ubicaciones de las mordazas, la secuencia de amarre y de soldadura, mientras reducimos los costes y el tiempo en la planificaci¨®n de la fabricaci¨®n y validaci¨®n de las preseries¡± Explica Saurabh Aggarwal, Manager of Market Strategy and Business Development at ¾ÅÓÎÌåÓý.

Puede ser un periplo largo, dif¨ªcil y caro dise?ar un producto y toda su cadena de producci¨®n. Los ingenieros deber¨¢n ajustar varias veces los componentes y los procesos de soldadura hasta conseguir controlar las tensiones residuales y las distorsiones.

¡°Durante el proceso de estampaci¨®n, la plastificaci¨®n induce el endurecimiento y adelgazamiento del material. Y en la descarga aparece la recuperaci¨®n el¨¢stica o springback. Todos esto conduce a una pieza con tensiones residuales y distorsiones¡± explica Saurabh. ¡°En el caso de la estampaci¨®n en caliente de aleaciones de acero se produce transformaciones de fase. Todos estos efectos, tienen una influencia significativa sobre en el comportamiento del ensamblado de las piezas, durante el proceso de uni¨®n en frio y en caliente, en el taller de soldadura y de ensamblaje¡±

¡°En otras palabras, la carga mec¨¢nica y los efectos del calor de los procesos de soldadura, modifican las caracter¨ªsticas del material, e introducen tensiones residuales, lo que lleva a desviaciones dimensionales de los ensamblajes soldados¡± clarifica Saurabh.

Tradicionalmente, esta influencia estructural en el producto era mitigada con correcciones ¡°intuitivas¡± de fabricaci¨®n y de ingenier¨ªa, pero este sistema de prueba y error no es eficiente ni da garant¨ªas.

¡°La optimizaci¨®n de los sistemas de sujeci¨®n o amarre sin simulaci¨®n es una tarea muy dif¨ªcil; m¨¢s amarres significa que se conservaran en la estructura m¨¢s tensiones, que es justo lo contrario de lo que queremos conseguir¡± dice Yannick. ¡°Cuanto menor n¨²mero de mordazas, m¨¢s distorsi¨®n se produce, pero deben seguir asegur¨¢ndose las tolerancias. La soluci¨®n de soldadura y ensamblado de ¾ÅÓÎÌåÓý, ayuda a los ingenieros de procesos a encontrar r¨¢pidamente el mejor compromiso¡±

Con las herramientas CAE, como Virtual Welding & Assembly Solution, se pueden realizar distintas iteraciones para corregir los problemas de producci¨®n de una forma m¨¢s r¨¢pida y sin los costes de la fase prototipos y de puesta a punto. De esta manera permite a los ingenieros predecir y corregir mejor las deformaciones. La simulaci¨®n hace que sea mucho m¨¢s f¨¢cil definir la secuencia de soldadura, y aplicar pre-deformaciones durante el amarre para que as¨ª, una vez se complete la soldadura, el conjunto soldado se ajuste a las especificaciones.

C¨®mo modelar virtualmente un Proceso de Producci¨®n con la tecnolog¨ªa CAE de ¾ÅÓÎÌåÓý

Primeramente, los ingenieros usan ESI PAM-STAMP para simular el estampado de las piezas de chapa. El resultado de la simulaci¨®n es la distribuci¨®n de la deformaci¨®n pl¨¢stica, las tensiones y adelgazamiento, junto con la malla deformada (con springback). Toda esta informaci¨®n, se importa luego a la soluci¨®n de soldadura y ensamblado de ESI.

¡°Si se encuentra en la fase de fabricaci¨®n de las preseries, cuando ya se disponen de piezas estampadas, en la puesta a punto de los procesos de ensamblaje y para controlar las distorsiones¡± dice Saurabh. ¡°Puedes usar, En este caso tambi¨¦n, la geometr¨ªa escaneada de la pieza estampada como punto de partida para la simulaci¨®n de soldadura y ensamblado¡±

¡°A veces las distorsiones no se pueden reducidas como se espera y entonces es necesario compensar la geometr¨ªa. En estos casos, los ingenieros deben intentar compensar la deformaci¨®n en el mismo conjunto soldado, aplicar la compensaci¨®n a las piezas estampadas suele ser muy costoso o muy poco pr¨¢ctico¡± explica Saurabh.

¡°ESI SYSWELD (link is external) importa la malla deformada despu¨¦s de la estampaci¨®n¡± dice Vincent. ¡°Se mapean los resultados de los datos clave, como la deformaci¨®n pl¨¢stica, las tensiones y la variaci¨®n de espesor. A continuaci¨®n, se simula el posicionamiento, la sujeci¨®n y el proceso de uni¨®n. Para encadenar simulaciones, los datos clave y los resultados deben transferirse y mapearse desde la estampaci¨®n hasta el pre-posicionamiento, la sujeci¨®n y finalmente se obtiene el modelo de simulaci¨®n de la soldadura. Con el objetivo de reducir el tiempo necesario para realizar estas operaciones se dispone del m¨¦todo CAT (Control Adapt Transport).

ESI SYSWELD proporciona un flujo de trabajo que incluyen todas las caracter¨ªsticas de dise?o de un proceso de soldadura (preposicionamiento, sujeci¨®n y encadenamiento de la soldadura)

El asistente para el preposicionado ayuda al ingeniero a definir los puntos de referencia (RPS) mediante la creaci¨®n de centradores, amarres y el resto de los accesorios. El asistente define como los amarres sujetar¨¢n y eliminar¨¢n la distancia inicial entre las piezas, antes de que se suelden. Los ingenieros pueden acceder a varios par¨¢metros para definir el tipo, la forma, la posici¨®n, el desplazamiento, y la secuencia de los amarres. Adem¨¢s, pueden corregir estos par¨¢metros hasta que est¨¦n optimizados para limitar las tensiones y deformaciones del producto.

¡°Finalmente el usuario puede exportar la malla deformada, las tensiones residuales y las deformaciones pl¨¢sticas del proceso de estampaci¨®n, del preposicionado y la sujeci¨®n para simular la operaci¨®n de soldadura con las propiedades de la soldadura definidas¡± dice Vincent. ¡°Se tienen en cuenta los efectos de la soldadura dependiendo del tipo de uni¨®n, cord¨®n (soldadura por l¨¢ser y arco) y soldadura por puntos¡±. Esta simulaci¨®n determina las distorsiones finales y las tensiones residuales del encadenamiento de los procesos de estampaci¨®n, soldadura y ensamblado.

Despu¨¦s de evaluar la fabricaci¨®n del producto, el usuario puede seguir explorando la resistencia y el comportamiento del producto con m¨¢s simulaciones .

¡°En pocas palabras, con el encadenado de los procesos de fabricaci¨®n se predicen la distorsi¨®n estructural, las tensiones residuales, la plastificaci¨®n, y la transformaci¨®n de fase de los conjuntos con uniones en caliente y en fr¨ªo¡± aclar¨® Saurabh.

¡°Se analizan en profundidad el cambio de las propiedades t¨¦rmicas, metal¨²rgicas y mec¨¢nicas en una estructura durante el encadenamiento de la fabricaci¨®n y se toman contramedidas para controlar las distorsiones y las tensiones residuales,¡± a?adi¨®. ¡°Los beneficios incluyen reducir costes, tanto en dise?o como en fabricaci¨®n, ya que se reduce dr¨¢sticamente la necesidad de prototipos f¨ªsicos y de ensayos¡±

Art¨ªculo original por Shawn Wasserman for

Para m¨¢s informaci¨®n visita: ESI's Virtual Welding & Assembly Solution(link is external)