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Diseño y simulación para 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, más ligeras y más duraderas que cualquier cosa que un solo material pueda lograr por sí solo.

¿Qué son los materiales compuestos?

Las industrias de todo el mundo están compitiendo para adoptar materiales 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 liberar todo el potencial de los materiales compuestos, desde polímeros reforzados con fibra de carbono hasta estructuras avanzadas de fibra de vidrio. Al definir propiedades precisas del material, orientaciones de fibra y secuencias de disposición, los equipos simulan cargas mecánicas, térmicas y dinámicas del mundo real antes de que se construya un solo prototipo. Las herramientas de simulación revelan distribuciones de estrés, predicen modos de falla y exponen las debilidades estructurales de manera temprana, lo que reduce los costos de desarrollo y acelera el tiempo de comercialización. En todas las industrias aeroespacial, automotriz y energética, el diseño y la simulación permite a los ingenieros construir componentes compuestos más ligeros, fuertes e inteligentes con confianza.

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Navegando por las complejidades compuestas

Los materiales compuestos ofrecen ventajas increíbles, pero sus propiedades únicas presentan importantes desafíos de ingeniería y fabricación. Entendemos estos obstáculos críticos y estamos equipados con enfoques innovadores para ayudarle a superarlos de manera efectiva.

Aumento de la complejidad del material

A diferencia del metal, el comportamiento de los compuestos varía con la orientación de la fibra, la secuencia de capas y las combinaciones de materiales. Su naturaleza anisotrópica complica la predicción de la respuesta estructural, lo que exige modelado avanzado y experiencia especializada.

La validación estructural se vuelve difícil

La validación de materiales compuestos es más compleja que con los materiales tradicionales, ya que implica múltiples modos de falla y requiere tanto pruebas exhaustivas como simulación para alinear modelos virtuales con el rendimiento del mundo real.

Variabilidad de fabricación

Los materiales compuestos son muy sensibles a la fabricación. La distribución de resina y la colocación de la fibra pueden causar defectos (vacíos, delaminación o deformidad) que afectan el rendimiento estructural. La producción constante sigue siendo un desafío costoso.

Soluciones de software de simulación y diseño compuesto

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

Un trozo de material de tejido de fibra de carbono

Integración de flujo de trabajo compuesto

Siemens unifica el diseño y la fabricación de compuestos, desde el concepto y la simulación hasta la planificación y producción de rutas de fibra, eliminando costosas entregas de datos y preservando 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 distribución y materiales), reduciendo el tiempo de desarrollo, cortando prototipos y ayudando a los equipos a encontrar el mejor diseño más rápido.

El diagrama de contorno FEA muestra la distribución de tensión o desplazamiento en un componente compuesto.

Predicción y validación de fallos

Las herramientas de simulación Simcenter modelan de manera efectiva modos de falla compuestos como delaminación, rotura de fibra y agrietamiento de matriz, lo que permite a los ingenieros detectar problemas estructurales de manera temprana y mejorar la seguridad al tiempo que minimiza los costosos rediseños.

Una persona está parada en una tabla de surf en el océano, sosteniendo una tabla de surf en su mano derecha.

Diseño consciente de la fabricación

Siemens conecta el diseño y la fabricación simulando la producibilidad con el rendimiento, asegurando que los compuestos se puedan construir según lo diseñado considerando el drapado, el curado y la colocación de fibras antes de costosas herramientas y producción.

¿Cómo puede asegurarse de que los productos que fabrica con materiales compuestos cumplan 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, prediciendo el rendimiento y las debilidades de manera temprana. Este proceso crea componentes más ligeros, más fuertes 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 compuesto y simulación

Siemens ofrece una suite de software robusta e integrada para ingeniería compuesta, optimizando todo, desde el diseño hasta la fabricación. Los ingenieros pueden trabajar más rápido, simular de manera más eficiente y crear productos superiores, ayudando a las organizaciones a obtener una fuerte ventaja competitiva.

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