Optimización CAE de componentes del automóvil

Capacidad que surge ante la necesidad de diseñar componentes que mejoren las prestaciones de los vehículos


Período

2011-2023

Sector

Automoción y ferroviario

Servicio

Optimización CAE de componentes

CONTEXTO

Ante la necesidad de diseñar componentes que mejoren las prestaciones de los vehículos y cumplan con mayores restricciones por normativa y costes, surge el uso de la optimización topológica como herramienta de trabajo. Con esta metodología, el equipo de SOLUTE ha rediseñado componentes para el sector del automóvil y ferroviario, que ha permitido reducir altos porcentajes de peso de los mismos y soportado condiciones más restrictivas por su implementación en nuevos vehículos de mayores prestaciones y exigencias de diseño.

La industria de automoción emplea estrategias de sinergia con los componentes entre los diferentes vehículos, con el objetivo de optimizar costes en la dura competitividad, propia del sector y los mercados a los que sirve. Es por eso común reutilizar y compartir, pero también adaptar componentes entre distintos modelos e incluso variantes de un mismo vehículo. Para adaptarse a nuevos objetivos de nuevas variantes, es necesario llevar a cabo procesos de optimización de piezas, afectando a su morfología y materiales, para unas mismas condiciones de contorno fijadas y con unos objetivos o requerimientos especificados.

Una de las vías para llegar a esa nueva variante mejorada es la optimización topológica, solución que SOLUTE ofrece desde los inicios de su integración en los softwares específicos de análisis estructural. Los distintos retos a los que se ha enfrentado SOLUTE con esta técnica han tenido como objetivo la reducción de peso, la valoración de materiales, la adaptación a técnicas de fabricación y el aumento de prestaciones estructurales.


RESULTADOS ESPERADOS

El proceso de optimización llevado a cabo por SOLUTE ha permitido el rediseño de componentes de suspensión, bancos de ensayo y uniones de vagones, entre otros con reducciones de peso entre 15-30% y capaces de soportar requisitos estructurales sustancialmente más severos que los del diseño original.

La metodología y resultados de algunos casos han sido presentados en el congreso anual de usuarios de DASSAULT SYSTEMES en Madrid, donde generó interés en la audiencia, como caso de éxito del software TOSCA en la optimización para el desarrollo de un componente.

OTROS USOS Y APLICACIONES

Esta capacidad es genérica y aplicable a cualquier industria en la que se requiera rediseñar de forma asistida un componente con cierta libertad de fabricación y de cambios conceptuales.

EXPERIENCIA

SOLUTE colabora intensamente desde hace más de 10 años con los departamentos de I+D de las principales empresas del sector automoción (fabricantes de vehículos y proveedores de componentes) en labores de optimización del diseño de componentes para distintas disciplinas, y mediante análisis estructurales estáticos, dinámicos, térmicos y aerodinámicos. SOLUTE realiza para los departamentos encargados del desarrollo de nuevos productos, simulación funcional de los mismos aportando soluciones que verán la luz en el producto final.

Mediante un proceso iterativo, en el cual se establece un peso objetivo, restricciones de diseño/fabricación y escenarios de carga, el software de análisis estructural para optimización topológica realiza unas propuestas de conceptos orgánicos no fabricables.

METODOLOGÍA

Como herramienta para alcanzar los objetivos del proyecto, se utiliza la técnica de optimización topológica como base para el rediseño. Con el uso de esta capacidad se puede partir de la definición de un espacio disponible sobre el que llegar a determinar los conceptos de diseño que cumplan los objetivos y restricciones, así como los requerimientos funcionales de la pieza. En este caso, los requerimientos vienen definidos de un escenario de cargas mecánicas obtenidas de un estudio previo, específicamente una simulación multibody del vehículo.

El flujo de trabajo se inicia con el análisis de los escenarios restrictivos de las cargas que puede sufrir el componente como parte de un sistema mecánico. Establecidos los escenarios dimensionantes, se identifican restricciones debidas al proceso de fabricación, las uniones al sistema y otras geometrías no modificables, así como el volumen máximo de trabajo que permita a la herramienta ampliar el espectro de propuestas y comenzar con la optimización.

Por último, mediante un proceso iterativo, en el cual se establece un peso objetivo, restricciones de diseño/fabricación y escenarios de carga, el software de análisis estructural para optimización topológica realiza unas propuestas de conceptos orgánicos no fabricables. Con la experiencia del especialista y feedback del cliente, los conceptos son convertidos a un diseño industrializable, que es evaluado nuevamente ante los escenarios reales, para verificar que cumple con todos los requisitos.

Eólica

Predicción energética y meteorológica para operadores renovables

Servicio de predicción meteorológica y energética a través del entrenamiento de algoritmos de inteligencia artificial. Pronóstico para la optimización de estrategias de venta de energía y la planificación de tareas en campo.

Automoción

Cálculo de acabados

Esta disciplina asegura la rigidez, estabilidad y durabilidad de los elementos para dar a los clientes una sensación de alta calidad.