Cómo obtener una ventaja competitiva: Nuevas técnicas de simulación para el modelado rápido y la optimización del rendimiento
Industria moderna del neumático
Para 2030, los analistas de la industria esperan que la cantidad de kilómetros recorridos por la población mundial se duplique, alcanzando los 20 billones, aproximadamente la distancia a la estrella más cercana. Además, se observa un creciente auge en tecnologías automotrices alternativas que exigen eficiencia y mejoras en la mayoría de las autopartes. Para competir en el mercado, los fabricantes de equipos originales (OEM) y los proveedores de autopartes trabajan arduamente para brindar soluciones optimizadas de diversas maneras. Parámetros de rendimiento como la seguridad, el precio, la vida útil, la eficiencia de combustible, la comodidad de la conducción, etc., son cruciales. Si bien existen muchos parámetros que afectan el rendimiento del vehículo, los neumáticos desempeñan un papel fundamental en todas estas áreas. Este neumático negro, la única parte del automóvil que toca la carretera, es el responsable del equilibrio en términos de tracción, comodidad, durabilidad, eficiencia energética y costo total. Con una cuidadosa combinación de (más de 200) materiales y maquinaria multimillonaria para su fabricación, estos neumáticos de ingeniería precisa deben sobresalir en una amplia gama de condiciones de conducción. En respuesta a las tendencias generales del sector, como la Industria 4.0, la sostenibilidad, la dinámica del mercado de materias primas, los vehículos eléctricos y los vehículos autónomos, los fabricantes de neumáticos están recurriendo a soluciones de ingeniería innovadoras desde las primeras etapas del proceso de diseño. La simulación avanzada se integra en el diseño, lo que proporciona a los fabricantes de neumáticos métodos pioneros sin sacrificar el tiempo ni el coste de producción.
Simulación para la industria del neumático
Ante los diversos desafíos técnicos, la industria del neumático y el caucho busca constantemente tecnologías de vanguardia en diseño, fabricación, aplicación y simulaciones de ingeniería. Dado que los neumáticos son componentes complejos y altamente no lineales, modelar su rendimiento requiere gran experiencia y especialización. Con numerosos modelos de vehículos en circulación, los fabricantes de neumáticos crean diversos diseños y utilizan la tecnología de simulación para probar virtualmente y seleccionar los mejores conceptos de neumáticos para su desarrollo.
Durante la simulación FEM hay que buscar
Durabilidad : Para garantizar que el neumático no falle durante su vida útil.
Desgaste de la banda de rodadura : El desgaste de la banda de rodadura de los neumáticos debe ser lo más uniforme posible y durante el mayor tiempo posible.
Preocupaciones medioambientales : reducción de la resistencia a la rodadura de los neumáticos.
Manejo del vehículo : Neumáticos instalados en el vehículo para proporcionar la mejor frenada, tracción y manejo en situaciones de emergencia.
Confort del vehículo : neumático con rendimiento optimizado en cuanto a ruido, vibraciones y aspereza (NVH).
Los neumáticos son productos muy complejos, cuyas características están influenciadas por diversos factores como el diseño del neumático (por ejemplo, material, dibujo de la banda de rodadura, rigidez de la carcasa), la presión del aire en su interior y la textura de la superficie de la carretera, entre otros. Se han desarrollado varios métodos de modelado para describir la física de los neumáticos y así poder analizarlos y evaluarlos matemáticamente. Para el experimentado equipo de desarrollo de productos e ingeniería de DEP, los desafíos de las simulaciones de neumáticos son bien conocidos y siempre hacemos hincapié en los diferentes aspectos de dichas simulaciones para llegar a la solución más óptima.
Soluciones de modelado de neumáticos de DEP
El diseño de los neumáticos debe ser capaz de soportar las diversas condiciones climáticas de verano, invierno y monzones. Por ello, los fabricantes de automóviles y neumáticos trabajan intensamente en el diseño para obtener especificaciones precisas. Las bandas de rodadura se componen de ranuras y nervaduras con diferentes alturas y anchuras, lo que, sumado a la necesidad de nodos coincidentes en los segmentos de interfaz, convierte la creación de mallas hexagonales en una tarea compleja. Su modelado requiere varias horas y conocimientos especializados.
Detroit Engineered Products (DEP) ofrece una plataforma única, MeshWorks, para facilitar la creación del modelo de malla de la estructura 2D de los neumáticos. Este modelo 2D se puede utilizar para análisis. Una vez satisfechos con los resultados del análisis 2D, el modelo se puede convertir a 3D. En el modelo 3D se pueden realizar cálculos como la aplicación de la presión de inflado en la válvula del neumático y la aplicación de la carga del vehículo sobre el neumático para analizar la zona de contacto. También se pueden aplicar simulaciones adicionales, como simulaciones de conducción. Las técnicas de deformación y parametrización desempeñan un papel crucial en el rendimiento del neumático, optimizando el dibujo de la banda de rodadura para soportar todas las condiciones y garantizando un comportamiento de frenado óptimo.
DEP MeshWorks permite el modelado rápido de mallas hexagonales con un alto grado de automatización. Genera una malla de buena calidad con una mínima intervención del usuario, y la tarea puede ser realizada por un ingeniero sin necesidad de un experto en mallado. Las herramientas de modelado de mallas de DEP MeshWorks son aplicables a neumáticos de motocicletas, turismos y vehículos todoterreno.
