Software para embutición

Software para el diseño para producción e ingeniería de conformabilidad de piezas metálicas de embutición

Autoform01/07/2002
Un software de ingeniería de embutición no solo sirve para diseñar piezas. Bien entendidas, estas aplicaciones pueden ayudar a tomar las decisiones precisas al principio del ciclo de diseño, sopesar la factibilidad de un producto y reducir los costes de producción. También permite realizar estudios rápidos para evaluar materiales alternativos, distintos espesores de chapa y diferentes características geométricas. Totalmente integrado con todos los módulos de AutoForm: AutoForm Die-Designer, AutoForm-Optimizer, AutoForm-Incremental, ...
Los principales retos en la competitiva industria de la estampación de chapa metálica son la calidad del proceso, los costes de ingeniería y de material y el tiempo de desarrollo necesario para que el producto sea lanzado al mercado. Las empresas deben acortar los tiempos de diseño de sus piezas sin olvidar que estos diseños deben cumplir con todas las especificaciones de funcionalidad requeridas y presentar a la vez una correcta estampabilidad para optimizar costes de fabricación.
Para cumplir con todos estos requerimientos las empresas deberían implementar técnicas de ingeniería concurrente en la etapa del diseño de piezas. Una posibilidad es la utilización del software AutoForm-OneStep, una aplicación tipo CAE de Autoform pensada para el diseño de piezas de embutición. Aplicando estas técnicas en las primeras etapas del ciclo de desarrollo del producto se consiguen mejoras en cuanto a coste, tiempo y calidad.

La solución AutoForm-OneStep

AutoForm-OneStep permite a los diseñadores de piezas y los ingenieros evaluar y validar la estampabilidad de sus diseños. Se trata de una aplicación rápida, intuitiva y amigable, y no requiere de conocimientos previos de CAE. La definición del análisis y su ejecución pueden ser completados en pocos minutos, permitiendo al usuario estudiar diferentes casos en un período de tiempo muy breve.

1. Dirección de estampación óptima
2. Fisuras y áreas de mayor adelgazamiento
3. Arrugas y áreas de aumento de espesor
4. Dimensiones y forma de la chapa precisas
5. Efecto de modificaciones geométricas como redondeos alternativos
6. Efecto de chapas soldadas
7. Efecto de materiales alternativos
8. ...

Estas superficies se generan utilizando parámetros típicos de la embutición (radio macho, ángulo de paredes, línea de macho, alturas de recogechapas, etc.) y son paramétricas, lo que facilita su modificación
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Figura 1: Definición CAD de la pieza.
Datos de superficie sin filetear, con agujeros, solapamientos y superficies incompletas son aceptadas por Autoform.
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Figura 2: Mallado automático de las superficies CAD, llenado automático de agujeros y fileteado automático de las aristas vivas. Tiempo de CPU: 2 minutos.
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Figura 3: Resultados de Formabilidad de OneStep, FLD y formato de chapa.
Zonas con riesgo de arrugas se muestran en azul, riesgo de grietas en amarillo y roturas en rojo. La línea de contorno roja es el formato de chapa mínimo requerido para estampar la pieza. Tiempo de CPU: 3 minutos.(22.000 elementos)

Integración real

AutoForm-OneStep es parte de un completo conjunto de soluciones de software ofrecidas por AutoForm que permiten aplicar la ingeniería concurrente al desarrollo del producto estampado, a las herramientas y a su proceso de diseño. Su interface de usuario proporciona un cómodo entorno de trabajo que integra todos los módulos del software. Como resultado, usuarios de AutoForm de diferentes Departamentos o Empresas pueden compartir e intercambiar datos, para reducir costes y tiempos. También puede intercambiar datos e integrarse con CAD. Permite la creación automática del pisador y desarrollar automáticamente la superficie de la matriz (con el módulo AutoForm-DieDesigner). Con Autoform-Optimazer, se optimiza la geometría y el proceso. Con Autoform-Incremental se consigue un funcionamiento completo y virtual del proceso. También puede integrarse con Crash, NVH y estudios de viabilidad.
Diseñadores e ingenieros de producto tienen diferentes opciones al usar AutoForm-OneStep (sólo pieza, pieza más pisador, herramienta completa), dependiendo de la disponibilidad de datos y del grado de precisión deseado. Los resultados incluyen embutibilidad basados en predicción de roturas, adelgazamiento, arrugas y FLD, y también estimación del formato de la chapa.
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Figura 5 muestra la distribución de la deformación plástica y el formato mínimo de chapa basado únicamente en geometría de pieza.
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Figura 6 muestra resultados concretos de roturas basados en la herramienta completa, teniendo en cuenta los efectos del pisador y el fuerapieza.
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Figura 7 muestra los resultados más altos de calidad de AutoForm-OneStep combinándolo con AutoForm-Optimizer.
Habitualmente sólo se dispone de geometría de pieza durante las fases iniciales del desarrollo del producto, en vez de la herramienta completa.
El análisis de los resultados de este software son muy útiles para sopesar requerimientos funcionales y de producción al principio del ciclo de desarrollo del producto. Esto lleva a reducciones significativas en tiempo y costes de ingeniería.
Además, utilizando AutoForm-OneStep con AutoForm-DieDesigner, los diseñadores pueden crear geometría de pisador y fuerapieza realistas en pocos minutos (ver figuras 8 y 9). Estas superficies se generan utilizando parámetros típicos de la embutición (radio macho, ángulo de paredes, línea de macho, alturas de recogechapas, etc.) y son paramétricas, lo que facilita su modificación.
La geometría completa de la herramienta puede ser evaluada directamente con AutoForm-OneStep para obtener unos resultados más precisos con respecto a la embutibilidad de la pieza. Durante la fase del proceso de validación, AutoForm-Incremental se usa para conseguir precisas simulaciones del proceso completo de estampación: gravedad, pisado, embutido, corte, conformado, doblado y recuperación elástica. El formato de chapa requerido para la simulación incremental es fácilmente obtenido de AutoForm-OneStep.
Los resultados de AutoForm-Incremental incluyen adelgazamiento, deformaciones, FLD, arrugas, calidad superficial, así como los parámetros de proceso necesarios : fuerza de pisado, fuerzas de frenos, lubricación, etc.
AutoForm-Optimizer puede ser usado conjuntamente con AutoForm-OneStep y/o AutoForm-Incremental para optimizar la embutibilidad a través de la modificación automática del producto, matriz y parámetros del proceso.

Cómo funciona AutoForm-OneStep:

AutoForm-OneStep utiliza la aproximación inversa para predecir la conformabilidad de la pieza: deformaciones, tensiones, adelgazamiento, FLD, etc.,...
Estas predicciones –basadas en geometría de la pieza definida por el usuario, especificaciones de material, condiciones de lubricación y restricción de movimiento– son la base para evaluar la viabilidad de los diseños de pieza propuestos.
Integrando el desarrollo del pisador y usando dicha geometría en cálculos de formabilidad, AutoForm-OneStep permite la identificación exacta de zonas conflictivas incluso durante las fases iniciales del desarrollo del producto. Además, la capacidad de AutoForm-OneStep de predecir la pieza desarrollada y su integración con análisis de crash, permite a los usuarios focalizarse simultáneamente en el rendimiento de la pieza, viabilidad y uso de material en las primeras etapas del ciclo de desarrollo.

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