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Design e simulação para materiais compósitos

Os materiais compostos estão a transformar a engenharia moderna. Ao combinar dois ou mais materiais distintos, os engenheiros criam estruturas mais fortes, mais leves e mais duráveis do que qualquer coisa que um único material possa alcançar sozinho.

O que são materiais compostos?

As indústrias em todo o mundo estão a correr para adotar compósitos — impulsionando a procura de formas mais rápidas e inteligentes de conceber e validar estes materiais de alto desempenho.

Os engenheiros aproveitam o poder do design e da simulação para desbloquear todo o potencial dos materiais compostos — de polímeros reforçados com fibra de carbono a estruturas avançadas de fibra de vidro. Ao definir propriedades precisas do material, orientações de fibra e sequências de layout, as equipas simulam cargas mecânicas, térmicas e dinâmicas do mundo real antes de um único protótipo ser construído. As ferramentas de simulação revelam distribuições de stress, prevêem modos de falha e expõem as fraquezas estruturais precocemente — cortando os custos de desenvolvimento e acelerando o tempo de colocação no mercado. Nas indústrias aeroespacial, automóvel e de energia, o design e a simulação capacitam os engenheiros a construir componentes compostos mais leves, mais fortes e inteligentes com confiança.

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Navegar pelas complexidades compostas

Os materiais compostos oferecem vantagens incríveis, mas as suas propriedades únicas introduzem desafios significativos de engenharia e fabrico. Compreendemos estes obstáculos críticos e estamos equipados com abordagens inovadoras para o ajudar a superá-los de forma eficaz.

Aumentar a complexidade do material

Ao contrário do metal, o comportamento dos compósitos varia com a orientação da fibra, a sequência de layout e as combinações de materiais. A sua natureza anisotrópica complica a previsão da resposta estrutural, exigindo modelação avançada e especialização especializada.

A validação estrutural torna-se difícil

A validação de compósitos é mais complexa do que com materiais tradicionais, envolvendo vários modos de falha e exigindo testes extensivos e simulação para alinhar os modelos virtuais com o desempenho do mundo real.

Variabilidade de fabrico

Os compósitos são altamente sensíveis ao fabrico. A distribuição de resina e a colocação da fibra podem causar defeitos — vazios, delaminação ou deformações — que afetam o desempenho estrutural. A produção consistente continua a ser um desafio dispendioso.

Soluções de software de simulação e design composto

O software avançado de design e simulação enfrenta os desafios de engenharia composta mais difíceis de frente. Desde o design em fase inicial até à fabricação, capacita os engenheiros a mover-se mais rápido, simular de forma mais inteligente e construir melhores produtos compostos com confiança.

Um pedaço de material de tecido de fibra de carbono

Integração de fluxo de trabalho composto

A Siemens unifica o design e a fabricação de compósitos — do conceito e simulação ao planeamento e produção de caminhos de fibra — eliminando dispendiosas entregas de dados e preservando a intenção do projeto ao longo do processo.

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Acelere a otimização do design

O NX e o Simcenter permitem que os engenheiros testem rapidamente milhares de opções de design — orientações de fibra, sequências de layup e materiais — reduzindo o tempo de desenvolvimento, cortando protótipos e ajudando as equipas a encontrar o melhor design mais rapidamente.

gráfico de contorno FEA mostrando a distribuição de stress ou deslocamento num componente composto.

Previsão e validação de falhas

As ferramentas de simulação Simcenter modelam eficazmente modos de falha compostos como delaminação, quebra de fibra e rachaduras matriciais, permitindo que os engenheiros captem problemas estruturais precocemente e aumentem a segurança, minimizando redesenhos dispendiosos.

Uma pessoa está de pé numa prancha de surf no oceano, segurando uma prancha de surf na mão direita.

Design sensível ao fabrico

A Siemens conecta o design e a fabricação simulando a produtibilidade com o desempenho, garantindo que os compósitos possam ser construídos conforme concebido, considerando o drapeado, a cura e a colocação de fibras antes de ferramentas e produção dispendiosas.

Como pode garantir que os produtos que fabrica com materiais compostos atenderão aos requisitos de desempenho e capacidade de fabrico?

Os engenheiros usam o design e a simulação para maximizar o potencial dos materiais compostos, prevendo o desempenho e as fraquezas precocemente. Este processo cria componentes mais leves, mais fortes e inteligentes para as indústrias aeroespacial, automóvel e de energia.

Design composto produtível com dardos mostrando padrão plano em NX Composites

Produtos Siemens para design composto e simulação

A Siemens oferece um conjunto de software robusto e integrado para engenharia composta, simplificando tudo, desde o design até à fabricação. Os engenheiros podem trabalhar mais rápido, simular com mais eficiência e construir produtos superiores, ajudando as organizações a obter uma forte vantagem competitiva.

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