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Diseño Generativo de utillajes, moldes y matrices para el sector del automóvil

15/03/2004
En unas jornadas recientemente organizadas por Abgam, empresa perteneciente al grupo francés Segula Technologies, se presentó entre otros, el artículo que a continuación publicamos. Abgam ofrece una solución completa de ingeniería a sus clientes proporcionándoles las mejores alternativas en los campos de diseño, fabricación y simulación de procesos. Es un partner estratégico de Dassault Systemes e IBM, desarrolladores y distribuidores de las Soluciones PLM; Catia (diseño en 3D) y Smarteam (PDM), distribuidor y responsable de su soporte a nivel mundial. Su objetivo es ser el aliado tecnológico de los clientes en sus proyectos industriales en las fases de concepción, diseño, análisis, simulación, gestión de la información y fabricación mediante el uso de las herramientas y tecnologías mas avanzadas gracias a las competencias de su personal cualificado.

Gestión del ciclo de vida de producto para el sector del automóvil

Los fabricantes de automóviles se enfrentan a un mercado cada vez más exigente. Los tiempos de entrega son cada vez más cortos y los clientes exigen productos cada vez más sofisticados. La competencia feroz dificulta el poder ganar clientes nuevos y conservar su fidelidad. Además, la presión que sufre el sector va en aumento, con una necesidad cada vez mayor del cumplimiento de estándares y de una ineludible dependencia de los proveedores. Para satisfacer los retos que tiene el sector del automóvil actual, los fabricantes y proveedores deben ofrecer productos de alta calidad en menos tiempo, a la vez que reducen costes y mejoran sus procesos de diseño.

La necesidad de un mejor diseño del utillaje

Una de las principales oportunidades para reducir el tiempo de comercialización (time-to-market) es el diseño manual tradicional de utillajes, moldes y matrices críticos que forman una parte fundamental del proceso de fabricación de coches. Un proveedor de equipos adaptados bajo pedido (OEM) europeo descubrió que el diseño común de las herramientas y las tareas, en el que se empleaba un promedio de 20 minutos, se podía realizar con Catia V5 en 30 segundos –un tiempo 40 veces inferior –y con una décima parte del coste. Estos son los resultados que los fabricantes y proveedores de todo el mundo pueden obtener mediante Catia V5 – la solución más importante del mercado de todo el conjunto de soluciones de gestión del ciclo de vida de producto (PLM) de IBM.

La respuesta: Catia V5

Catia V5 ofrece soluciones fáciles de utilizar, totalmente integradas y muy automatizadas para los procesos de diseño y fabricación de útiles para el automóvil, que permite a los proveedores y fabricantes de equipos adaptados bajo pedido (OEM´s) reutilizar diseños anteriormente validados para reducir el tiempo de desarrollo y los costes. Todas las partes que intervienen en la cadena de suministro gestionan y comparten la información, independientemente del lugar en que se origine y sea cual sea su formato CAD.

Diseño generativo con Catia V5

Con Catia V5, los OEM y los proveedores pueden reducir significativamente el tiempo y el coste asociados a la creación y modificación de dispositivos de sujeción con y sin guía, moldes y matrices.

Catia V5 hace posible diseñar todas las herramientas asociadas utilizando una geometría 3D y la experiencia de diseños anteriores. “Copia” reglas de ingeniería y definiciones de herramientas anteriormente validadas para crear automáticamente nuevos diseños o modificaciones en un tiempo muy inferior al que se emplea tradicionalmente. Las plantillas que se basan en geometría CAD 3D se pueden generar como diseños maestros estándares y proporcionan los enlaces para la simulación y fabricación, todo ello en un sólo conjunto integrado de aplicaciones.

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Capitalización de la propiedad intelectual

Con los conocimientos que incorpora Catia V5, se pueden capturar e incorporar los conocimientos técnicos y la experiencia de la cadena de suministro, para que esta propiedad intelectual pueda reutilizarla y explotarla las partes aprobadas en diseños y modificaciones futuros. En lugar de tener distintos diseñadores que utilizan métodos diferentes y reglas distintas, Catia V5 proporciona una reglas coherentes que deben seguirse para crear diseños homogéneos. De este modo se garantiza la estandarización y la coherencia en todo el proceso de diseño y fabricación, de manera que se suministran resultados precisos una y otra vez. El hecho de poder aplicar reglas de diseño estandarizadas también permite al departamento de ingeniería trabajar simultáneamente en diferentes áreas del rediseño para reducir notablemente el tiempo global del desarrollo.

Garantizar la precisión de los diseños

Catia V5 también ofrece una validación y simulación más precisas antes de finalizar el diseño, para asegurarse de la precisión del modelo acabado –evitando así errores costosos y reduciendo la necesidad de crear pruebas y prototipos. Los diseñadores pueden determinar la viabilidad de la fabricación en las primeras etapas del ciclo de diseño, reduciendo así los costes asociados a la reelaboración de diseños. Esto permite reducir significativamente el tiempo de comercialización, en comparación con otros sistemas CAD, con una mayor calidad y un menor número de errores.
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Compartir datos precisos

Actualmente se externaliza un 90% del diseño de utillaje, por lo que es esencial que todas las partes de la cadena de suministro tengan la seguridad de que utilizan los mismos datos precisos. Smarteam, que forma parte de la suite de soluciones PLM de IBM, asegura la distribución y el acceso a la información de producto en toda la empresa, con una gestión y actualización controlada de las revisiones. Encontrará más información sobre Smarteam en el folleto ‘Colaboración para el sector del automóvil.’

Qué consiguen los fabricantes de automóviles con Catia V5

  • Un diseño más rápido del utillaje. Acelerar, automatizar y optimizar todo el proceso de diseño del utillaje.
  • Maximizar el know-how de la empresa. Reutilizar soluciones de utillaje validadas de anteriores proyectos.
  • Colaboración. Mejora la colaboración entre el diseño, la simulación y la fabricación, basándose en los datos más recientes.
  • Procesos de negocio integrados. Un entorno integrado para dar soporte a todos los procesos de negocio y para ofrecer la columna vertebral de las comunicaciones y el entorno de ingeniería sin papeles.
  • Rápida implementación. Catia V5 no requiere una implantación intensiva ni dilatada –muchos fabricantes han realizado implementaciones de Catia en cuestión de semanas.

Catia V5 para utillaje

Una línea de montaje para producir un vehículo actual contiene miles de utillajes de todos los tipos para sujetar, comprobar, ensamblar y unir los diversos componentes que se van incorporando durante las distintas etapas del proceso de fabricación. Una línea de montaje típica contiene más de 1000 estaciones –incluyendo 400 estaciones de fundición, con unos 20 dispositivos de sujeción cada una, y 300 estaciones de comprobación –lo que significa que se necesitan más de 10.000 torres. Esta complejidad cada vez mayor exige que los fabricantes y proveedores pasen de las técnicas 2D al diseño y fabricación digital totalmente 3D. Al mismo tiempo, los diseños de los utillajes suelen ser muy similares en los distintos programas de automóviles por lo que se pueden utilizar reiteradamente en el mismo proyecto.

En los procesos básicos 2D o 3D es necesario rediseñar desde el principio los dispositivos de sujeción con y sin guía. Este rediseño exhaustivo consume tiempo y corre el riesgo de crear fallos, errores que frecuentemente sólo se descubren en planta, retrasando la carga, aumentando el tiempo de comercialización, forzando reelaboraciones costosas y creando fricciones entre fabricantes y proveedores.

Un mejor enfoque: Catia V5

Con Catia V5 se pueden generar diseños de utillaje asociados o enlazados al producto que sujetan, manejan o reparan. Por lo tanto, cuando el diseño del producto cambia, el utillaje generativo o asociado se puede actualizar automáticamente. La reutilización de diseños de herramientas existentes que se han validado anteriormente permite cumplir los niveles de estandarización y calidad de diseño necesarios.

La experiencia con los clientes indica que el 60% de los utillajes se pueden derivar de un conjunto mínimo de plantillas de herramientas generativas, que minimizan la necesidad de realizar diseños personalizados o de un solo uso.

Más allá de las posibilidades paramétricas 3D

Catia V5 tiene posibilidades que se avanzan a su tiempo y que hacen que la solución sea superior al diseño 3D estándar. En las soluciones 3D tradicionales se encuentra una estandarización limitada de los componentes, lo que impide su reutilización en los diseños futuros y hace aumentar el tiempo de diseño. Con los conocimientos de Catia V5, las reglas de ingeniería se incorporan a la plantilla generativa personalizada para garantizar la estandarización y la coherencia entre los diversos diseñadores. Esto ofrece a los departamentos de ingeniería la libertad para crear diseños que recojan reglas predefinidas, los cuales garantizarán su reutilización una y otra vez con resultados predecibles y garantizados.
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Catia V5 para moldistas

Un mejor enfoque: Catia V5

Catia V5 soporta todo el proceso de diseño y fabricación de moldes, desde su concepción hasta las pruebas preliminares, la producción y el soporte. La solución proporciona aplicaciones dedicadas, funciones orientadas a molde y objetos para optimizar y acelerar el diseño de moldes, con una interfaz de aplicación fácil de utilizar e intuitiva que permite aumentar rápidamente la productividad de los usuarios tanto expertos como ocasionales. La incorporación de reglas de diseño a la soluciones promueve la compartición de las mejores prácticas de los expertos, con una automatización y estandarización máximas. La creación de montajes asociativos también permite efectuar cambios tardíos en los diseños para su entrega simultánea, con la modificación rápida y fiable de productos y herramientas. Catia V5 incluye aplicaciones exclusivas muy especializadas que se han desarrollado específicamente con el diseño de moldes en mente. Las funciones Core and Cavity y Mold Tooling de la solución proporcionan una estimación temprana de la viabilidad del diseño del molde y permite una rápida evaluación del coste. Además, la función Healing Assistant permite reparar automáticamente los datos geométricos para facilitar notablemente la tarea habitualmente tediosa de limpiar los datos de la superficie. El resultado es un desarrollo rápido, un ahorro de tiempo, una reducción de costes y una mejora de la calidad.

CATIA V5 para Matriceros

En el diseño de matrices, el principal objetivo es la reducción del tiempo de comercialización. Para lograrlo, es crucial la capitalización de los conocimientos técnicos y la experiencia que emplea la empresa y que se utiliza en toda la cadena de suministro, para permitir la rápida reutilización de diseños validados y procesos estandarizados, automatizados y fácilmente repetibles.

Un mejor enfoque: Catia V5

Catia V5 soporta todo el proceso de diseño y fabricación de matrices, desde su concepción hasta las pruebas preliminares, la producción y el soporte. Los usuarios pueden construir plantillas reutilizables genéricas y montajes asociativos para simplificar su modificación. La transferencia de conocimientos y el intercambio de bibliotecas de componentes se realiza con un coste mínimo. Catia V5 permite entregar al mismo tiempo el diseño del producto y el diseño de la matriz de imprenta. Permite efectuar cambios de última hora en el diseño y capitaliza los conocimientos técnicos y las mejores prácticas inherentes a la cadena de suministro, incorporándolos al software y a los procesos. El resultado es un tiempo de diseño y fabricación de herramientas muy inferior, con un coste menor de los cambios y una mayor precisión. Catia V5 soporta totalmente un proceso sin papeles impresos, desde el diseño hasta la fabricación, con su amplia capacidad para reproducir rápidamente prototipos físicos digitalizados con el fin de duplicar las herramientas. Sus exclusivas herramientas Shape Morphing y Surface Optimization son las primeras del sector y proporcionan funciones para manejar tolerancias de exceso de torneado o flexión y otras características Sheetmetal, que son parte inherente al proceso de diseño de matrices. Dado que las herramientas son generativas, la matriz se puede actualizar automáticamente cuando el diseño o el estilo del panel cambie; por lo tanto, se puede desarrollar al mismo tiempo el producto y la herramienta. El enfoque generativo permite incluso desarrollar la herramienta alrededor de una superficie ‘vacía’, por lo que cuando se sustituye la superficie final, se puede actualizar automáticamente la estructura y la cara de la matriz.

Más información: www.ibm.com

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