Ventajas de la simulación estructural para el diseño y desarrollo de producto

La simulación estructural es un método matemático utilizado para estudiar, analizar y determinar el comportamiento mecánico de los productos de forma virtual, lo cual permite optimizar el diseño y anticiparse a posibles fallos y/o modificaciones futuras. Por ello, esto supone un beneficio económico para las empresas intensivas en I+D, cuyos intereses se enfocan en el desarrollo de productos.

Imagen 1. Esquema básico de un proyecto de desarrollo de producto

De forma genérica, los principales tipos de simulación estructural son: análisis elástico y análisis plástico:

• El análisis elástico o también conocido como análisis lineal, se basa en la teoría de que el comportamiento tensión-deformación del material es lineal, es decir, no se tiene en cuenta en el estudio la zona plástica del material. Es por ello que este tipo de análisis se utilizan cuando el material es lineal (no dispone de zona plástica) o los desplazamientos son pequeños. En cuanto a los datos previos necesarios para la realización de este tipo de análisis se encuentran: módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson y tensión del límite elástico. Estos datos pueden ser obtenidos a partir de la ficha técnica de los materiales o, en su ausencia, realizando el correspondiente ensayo normalizado en una máquina de ensayos universal.

• El análisis plástico o también conocido como análisis no lineal, se tiene en cuenta toda la curva tensión-deformación del material, lo cual es idóneo cuando se quiere analizar la rotura de un producto sometido a grandes cargas y/o materiales en los que exista zona plástica. En cuanto a la curva tensión-deformación del material necesaria para la realización de este tipo de análisis, puede ser obtenida a partir de la ficha técnica del material o, en su ausencia, mediante la realización de los correspondientes ensayos mecánicos en una máquina de ensayos universal.

El procedimiento general para la realización de un análisis estructural es el siguiente:

• Caracterización del material (lineal o no lineal).

o Datos mínimos necesarios para un análisis lineal: módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson y tensión admisible

o Datos mínimos necesarios para un análisis no lineal: curva tensión deformación del material

• Diseño de la pieza/s
• Selección del tipo de simulación (lineal o no lineal)
• Mallado de la pieza (división de la geometría en pequeños elementos) y asignación del material
• Definición de las cargas y restricciones a aplicar sobre la geometría a analizar.
• Resolución de la simulación.
• Rediseño en el caso de que se considere necesario.

Por otro lado, debido al conocimiento del comportamiento mecánico del producto gracias a la simulación estructural, también se puede conseguir reducir el número de prototipos de validación a fabricar en la fase de diseño. Esto implica, además de un ahorro económico, un ahorro temporal considerable en el desarrollo.

En resumen, los principales beneficios de la simulación estructural son:

• Conocimiento del comportamiento mecánico del producto
• Optimización de la geometría
• Optimización del material utilizado
• Obtención de piezas con mejor comportamiento en uso.
• Reducción de las iteraciones de modificaciones geométricas de moldes.
• Reducción del número de prototipos fabricados en la fase de diseño
• Ahorro Económico

En Aimplas disponemos de las capacidades precisas para la realización de proyectos de desarrollo de producto, teniendo en cuenta las tareas de diseño (diseño de producto, diseño de moldes, etc.), así como las tareas de simulación y validación de diseños y/o prototipos.