La simulación ayuda a obtener buenos resultados

Utilizando la simulación de software correcta antes de llevar a cabo el proceso de estampación, los OEM pueden ahorrar costes reduciendo la ingeniería, la fabricación y el tiempo de prueba, siendo así competitivos en un saturado mercado global

Hace unas décadas, los clientes podían elegir entre limusinas, coupés, coches deportivos y descapotables. Hoy en día hay más donde elegir: todoterrenos, monovolúmenes, microcoches, coupés de cuatro puertas y, como se presentó este año en el Salón del automóvil de Frankfurt, el primer todoterreno coupé.

Los OEM tratan de llenar cualquier laguna para avanzar en un mercado mundial tan estancado como es el del automóvil. El aumento de la subsegmentación ha visto decaer las cifras de producción de los modelos individuales. Sin embargo, tanto si es un modelo de gran como de bajo volumen, los costes de desarrollo tienden a ser iguales, por lo que los OEM necesitan reducir los costes en otras áreas. Una manera de conseguirlo es utilizar una única plataforma para diferentes modelos o marcas cuando producen las carrocerías y así repartir la inversión, aunque manteniendo la separación de productos.

Otro enfoque es el de la arquitectura flexible del automóvil. Los paneles exteriores de los diferentes modelos siempre varían en la forma, a pesar de que comparten una plataforma similar. Tan sólo cuando se consigue mirar bajo la "piel" del vehículo se puede observar que las piezas coinciden entre los diferentes modelos. Cualquiera que sea el camino que los OEM elijan para reducir costes, también deben tener en cuenta la creciente presión que ejercen las fechas límite siempre apuradas para el lanzamiento de los productos al mercado y responder cada vez más rápido a unos compradores que no son constantes y a unos mercados que cambian.

El reto de la fabricación de las carrocerías

Cada vez se necesita una mayor inversión en las herramientas, en los materiales de fabricación y en las líneas de prensa antes de que la primera carrocería se complete; por tanto, el ahorro de costes se basa en reducir la ingeniería, la fabricación y el tiempo de prueba. Además, el tiempo en el mercado de las carrocerías está determinado básicamente por las matrices. Cualquier ahorro en el tiempo de producción es beneficioso

Debido al aumento de los costes de los materiales, cualquier mejora en el proceso afecta directamente en los costes totales, y en los resultados en menor medida. Lo importante es que haya menor tiempo improductivo en las líneas de prensa y que la producción se desarrolle sin problemas.

Conseguir reducir el tiempo, el consumo de material y los costes no es el único reto que deben afrontar los OEM. Los nuevos materiales y tecnologías de producción de hace unos años, como piezas de conformado en caliente o de formatos soldados, requieren un repaso constante de los conocimientos existentes (un gasto añadido). Esto se puede llevar a cabo realizando más ensayos y pruebas, aunque contradiga el concepto de ahorro potencial. ¿Qué camino se debería seguir para conseguir estas reducciones e incrementar el conocimiento de los nuevos materiales en lo que se refiere al diseño de la matriz y al conformado de chapa metálica? La respuesta es la simulación. Antes de que ninguna herramienta sea mecanizada y caiga la viruta, la matriz, las herramientas y todo el proceso de estampación tiene que simularse virtualmente, utilizando el software adecuado.
La simulación te ayuda a lograrlo siempre

Una simulación ayuda al usuario a ver rápidamente cómo progresa la puesta a punto de la herramienta y a decidir cuántas etapas de estampado o preparativos de las diferentes herramientas se necesitan para todo el proceso. Si existen dudas sobre el resultado, el usuario simplemente puede hacer otra simulación incluyendo nuevos ajustes o diferentes operaciones, siempre y cuando los procesos puedan configurarse fácilmente en la simulación de software y el tiempo de cálculo no sea excesivo.

Pese a que se debe manipular muchos datos durante la simulación, el software necesita calcular el input tan rápido como sea posible, y para lograr el máximo beneficio debería ser fácil de usar e intuitivo. Aunque el tiempo de cálculo es un factor clave cuando se realiza una simulación, éste no debería conseguirse a costa de reducir la precisión.

Para garantizar la calidad de las piezas con las especificaciones que se requieren, la alta precisión no es algo que se pueda negociar. Además, el springback contrarresta la calidad de la pieza, por lo que este fenómeno se debe tener en cuenta constantemente. Ya que existen parámetros variantes en el proceso que no se pueden controlar al 100%, fiarse sólo de una simulación no es suficiente. Es muy importante realizar varias simulaciones y evaluarlas. Sólo esto dará una idea de cómo responde el proceso que se ha propuesto a los parámetros que se han modificado. El objetivo de la simulación es conseguir un proceso robusto que asegure la producción fiable de la calidad de las piezas.

Antes de iniciar la producción se necesitan unas herramientas. Basándose en los resultados de la simulación, el software especializado ayuda a prepararlas para la fabricación. Por ese motivo, la compatibilidad con un software CAD es imprescindible, sobre todo con CATIA V y Unigraphics, los dos paquetes CAD más utilizados. Así, es posible conseguir un flujo de trabajo digital exhaustivo, lo cual obviamente ayuda a maximizar la productividad y minimizar las fuentes de error.

Una mirada más cercana al springback y la compensación

El springback casi siempre ocurre en las piezas estampadas. Para garantizar una simulación precisa de la recuperación elástica debe ser posible establecer todo el proceso de estampación, sobre todo cuando es multi etapa. Sólo entonces los factores más importantes están disponibles para poner en marcha todas las operaciones de una línea de prensa. El springback ha ganado importancia gracias al uso del acero de alto esfuerzo, aluminio y formatos soldados, los cuales han marcado la tendencia en el chasis del automóvil.

El motivo es que el reglamento de seguridad es cada vez más estricto y los debates sobre el medioambiente y las emisiones de CO2 presionan a los OEM para que reduzcan el peso del chasis. El conocimiento de los matriceros, que se ha desarrollado a lo largo de varios años, alcanzó el límite cuando llegaron los nuevos materiales y las tecnologías de producción. La formabilidad más difícil, el endurecimiento de la deformación más elevado, la rigidez del aluminio menor y por tanto, la recuperación elástica significantemente más alta. Alcanzar las especificaciones dimensionales crea dificultades mientras se insiste en exigir una mayor calidad, lo cual se traduce en un mejor ajuste y menor holgura.

La simulación requiere una formulación del elemento finito que predice los estados de deformación. La simulación del springback también necesita estados de tensión, lo cual incrementa la complejidad. El reto principal yace en compensar los planos método basados en los resultados de la simulación que ya se han conseguido durante la fase de desarrollo de las herramientas. El objetivo es mejorar la calidad antes de que se inicie la prueba real, y de este modo minimizar esta fase tan costosa y exhaustiva.
Se deben contemplar todas las simulaciones

Implementar la compensación del springback requiere que se cumplan algunas condiciones previas. Las operaciones secundarias como el corte o el doblado deben incluirse en las simulaciones, ya que éstas causan un gran impacto en el springback. El resultado de la simulación tras la embutición profunda y por ejemplo, tras el doblado, no tiene porqué ser el mismo. El springback es un tema complejo y su compensación fiable sólo tiene sentido cuando todo el proceso de deformación es robusto.

La experiencia demuestra que la fricción, la fuerza del pisador, la posición de la chapa y las propiedades del material varían durante la fabricación e interfieren en los procesos. Modificando estas variables automáticamente dentro de un rango de variabilidad definido por el usuario y realizando diversas simulaciones se muestra el comportamiento en el entorno real de la fabricación. Realizar las posteriores evaluaciones estadísticas ayuda a explicar cómo las áreas con variaciones más grandes del springback pueden influir positivamente. Para conseguir todas las ventajas de la simulación del springback durante las primeras etapas y del flujo de trabajo digital, los datos compensados y validados del método plan tienen que transferirse a sistemas CAD/CAM a través de las interfaces apropiadas. Esto permite generar superficies fresadas y en última instancia, fresar datos sin retraso alguno.

El software ayuda a los OEM a ahorrar costes

En la última versión de la solución de software de AutoForm para matriceros y estampadores se incluye el springback y su compensación. Todos los fabricantes de automóviles la utilizan, así como cientos de proveedores de herramientas de prensas y de estampadores de la industria automovilística. Las soluciones de AUTOFORM para la fiabilidad, la planificación, la puesta a punto y la robustez pueden ahorrar costes en las herramientas, el material, las líneas de prensa y el retal, entre otros. Realiza simulaciones de estampado en horas en vez de en días, lo cual permite al ingeniero probar de manera rápida otros conceptos alternativos. Esto le facilita ser creativo para encontrar la solución más óptima sin interrumpir el programa previsto.

La simulación logra ahorrar costes durante la puesta a punto y la producción robusta, por no mencionar que aporta calidad a la pieza desde el inicio. Además incrementa el rendimiento y la productividad.

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