La tecnología de simulación AutoForm^plus ayuda a Matrici S.Coop en el conformado de piezas para automóvil de aceros HSS

Con el fin de ofrecer una mayor seguridad frente a un accidente a la par de reducir el peso del vehículo para un menor consumo de carburante, se pueden emplean aceros de alta resistencia (HSS) en distintos elementos estructurales tales como parachoques, refuerzos de puertas, portón, etc. Este tipo de aceros presenta una mayor resistencia que los aceros convencionales, pero, sin embargo, son más sensibles al conformado, ya que tienen un mayor riesgo de roturas y arrugas, y las desviaciones dimensionales debidas, por ejemplo al ‘springback’, cobran mayor importancia.

De cara a reducir el tiempo de ingeniería que se requiere para la producción tanto de las herramientas como de la pieza y con unos estándares de calidad elevados, es esencial abordar todos los desafíos mencionados, mediante una tecnología de simulación potente y precisa.

Matrici S.Coop, un referente a nivel mundial en el desarrollo de piezas BIW (‘Body in white’) en el sector del automóvil, cuenta con la ayuda de AutoForm^plus para tan ardua tarea. Gracias a este software, Matrici S.Coop es capaz de, por un lado, prever las distintas problemáticas que podrían darse en la producción de sus piezas, entender el origen de las mismas y hallar un modo de resolverlas, y por otro, ajustar sus procesos de cara a adaptarlos a la realidad.

En la búsqueda de esa aproximación y tras varias investigaciones y estudios internos, Matrici S.Coop ha analizado la posibilidad de ajustar el modelo de fricción definido. Para la definición de la lubricación, utilizaron inicialmente el modelo definido por defecto por AutoForm^plus (modelo de Coulomb) que aplica una magnitud de la fricción constante e independiente de la velocidad. Sin embargo, en el proceso real, el coeficiente de fricción no es absolutamente constante y puede depender de múltiples factores.

Los ensayos de fricción permiten realizar distintos experimentos a fin de entender la causa y el efecto de la variación del coeficiente de fricción. Uno de los posibles causantes, al tratar con muestras de aceros de alta resistencia, es la presión de contacto. Al incrementar el valor de dicha variable, el coeficiente de fricción disminuye de forma notable y AutoForm^plus dispone de las herramientas necesarias para tenerlo en cuenta.

Mediante la función ‘Pressure dependent’, AutoForm^plus aplica un modelo de fricción basado en una ley potencial que depende del coeficiente de fricción inicial, una presión de referencia y un exponente n de ajuste de la función a los datos experimentales, que puede variar entre 0,5 y 1 (ver figura 1).

Según Lorena del Amo, ingeniera del departamento de I+D, “inicialmente no tuvimos en cuenta la dependencia del coeficiente de fricción con la presión de contacto. Cuando obtuvimos la pieza en taller y la medimos, vimos que las tendencias de los resultados previstos por la simulación eran bastante similares a los reales, pero queríamos obtener un grado más de precisión. Empezamos a analizar los resultados activando la función ‘Pressure dependent’ que nos ofrece AutoForm^plus, y pudimos observar que efectivamente los resultados obtenidos (figura 2) conseguían la exactitud que buscábamos de manera más satisfactoria” (figura 3).

A raíz de este estudio, en que se refleja la variación del coeficiente de fricción con la presión de contacto y su influencia sobre los resultados de ‘springback’, Matrici S.Coop ha iniciado una estrecha colaboración con la Universidad de Mondragón para caracterizar de forma precisa los aceros de alta resistencia en AutoForm^plus. Una caracterización precisa del modelo de fricción predice en mayor medida los estados de deformación y por tanto, la recuperación elástica del material (‘springback’), dando así unos resultados de cálculo mucho mejores a la par que piezas de mayor calidad.

Matrici S.Coop es un referente ‘world class’ en el desarrollo producto-proceso de todo tipo de piezas BiW (‘Body in white’) en el sector del automóvil, con especial mención al ámbito de las piezas de piel (piezas exteriores). Dentro de estas, Matrici S.Coop es requerido por los principales constructores automovilísticos para el desarrollo tanto del producto, como del proceso de obtención de la pieza que entraña más dificultad dentro de la carrocería, el lateral, siendo actualmente un referente mundial de calidad.