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Diseño y simulación de materiales compuestos

Los materiales compuestos están transformando la ingeniería moderna. Al combinar dos o más materiales distintos, los ingenieros crean estructuras que son más fuertes, ligeras y duraderas que cualquier cosa que un solo material pueda conseguir por sí solo.

¿Qué son los materiales compuestos?

Las industrias de todo el mundo se apresuran a adoptar los compuestos, lo que impulsa la demanda de formas más rápidas e inteligentes de diseñar y validar estos materiales de alto rendimiento.

Los ingenieros aprovechan el poder del diseño y la simulación para aprovechar todo el potencial de los materiales compuestos, desde polímeros reforzados con fibra de carbono hasta estructuras avanzadas de fibra de vidrio. Al definir las propiedades precisas del material, las orientaciones de las fibras y las secuencias de colocación, los equipos simulan las cargas mecánicas, térmicas y dinámicas del mundo real antes de construir un solo prototipo. Las herramientas de simulación revelan las distribuciones de estrés, predicen los modos de fallo y exponen las debilidades estructurales de forma temprana, lo que reduce los costes de desarrollo y acelera el tiempo de comercialización. En las industrias aeroespacial, automotriz y energética, el diseño y la simulación permiten a los ingenieros construir componentes compuestos más ligeros, resistentes e inteligentes con confianza.

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Navegando por complejidades compuestas

Los materiales compuestos ofrecen ventajas increíbles, pero sus propiedades únicas presentan importantes desafíos de ingeniería y fabricación. Entendemos estos obstáculos críticos y contamos con enfoques innovadores que le ayudarán a superarlos de forma eficaz.

Aumento de la complejidad material

A diferencia del metal, el comportamiento de los compuestos varía según la orientación de las fibras, la secuencia de disposición y las combinaciones de materiales. Su naturaleza anisotrópica complica la predicción de la respuesta estructural, ya que exigen modelización avanzada y experiencia especializada.

La validación estructural se hace difícil

La validación de los compuestos es más compleja que con los materiales tradicionales, ya que implica varios modos de fallo y requiere pruebas y simulaciones exhaustivas para alinear los modelos virtuales con el rendimiento del mundo real.

Variabilidad de fabricación

Los compuestos son muy sensibles a la fabricación. La distribución de la resina y la colocación de las fibras pueden provocar defectos (huecos, delaminación o deformación) que afectan al rendimiento estructural. La producción constante sigue siendo un desafío caro.

Soluciones de software de diseño y simulación compuestas

El software avanzado de diseño y simulación aborda de frente los desafíos más difíciles de la ingeniería de compuestos. Desde el diseño inicial hasta la fabricación, permite a los ingenieros avanzar más rápido, simular de forma más inteligente y crear mejores productos compuestos con confianza.

Fragmento de material de tejido de fibra de carbono.

Integración de flujos de trabajo compuestos

Siemens unifica el diseño y la fabricación de compuestos, desde el concepto y la simulación hasta la planificación y la producción de rutas de fibra, lo que elimina las costosas transferencias de datos y preserva la intención del diseño durante todo el proceso.

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Acelere la optimización del diseño

NX y Simcenter permiten a los ingenieros probar rápidamente miles de opciones de diseño (orientaciones de fibra, secuencias de disposición y materiales), lo que reduce el tiempo de desarrollo, crea prototipos y ayuda a los equipos a encontrar el mejor diseño más rápido.

Gráfico de contorno FEA que muestra la distribución de tensiones o desplazamientos en un componente compuesto.

Predicción y validación de fallos

Las herramientas de simulación de Simcenter modelan eficazmente los modos de fallo compuestos, como la delaminación, la rotura de la fibra y el agrietamiento de la matriz, lo que permite a los ingenieros detectar los problemas estructurales de forma temprana y mejorar la seguridad y, al mismo tiempo, minimizar los costosos rediseños.

Una persona está de pie sobre una tabla de surf en el océano, con una tabla de surf en la mano derecha.

Diseño orientado a la fabricación

Siemens conecta el diseño y la fabricación simulando la capacidad de producción con el rendimiento, garantizando que los compuestos se puedan construir tal como se diseñaron teniendo en cuenta el drapeado, el curado y la colocación de las fibras antes que las costosas herramientas y la producción.

¿Cómo puede asegurarse de que los productos que fabrica con materiales compuestos cumplen con los requisitos de rendimiento y capacidad de fabricación?

Los ingenieros utilizan el diseño y la simulación para maximizar el potencial de los materiales compuestos y predecir el rendimiento y los puntos débiles con antelación. Este proceso crea componentes más ligeros, resistentes e inteligentes para las industrias aeroespacial, automotriz y energética.

Diseño compuesto producible con dardos que muestran un patrón plano en NX Composites

Productos Siemens para diseño y simulación de compuestos

Siemens ofrece un paquete de software sólido e integrado para la ingeniería de compuestos, que lo simplifica todo, desde el diseño hasta la fabricación. Los ingenieros pueden trabajar más rápido, simular de manera más eficiente y crear productos de calidad superior, lo que ayuda a las organizaciones a obtener una sólida ventaja competitiva.

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