La creciente complejidad de los productos marca una hoja de ruta en la que las compañías deben valorar la accesibilidad y flexibilidad de las herramientas de simulación multifísica, el empleo de soluciones líderes que les permitan aprovechar las capacidades de los actuales entornos de informática de alto rendimiento para mejorar sus diseños en menos tiempo y a menor coste, inspirándose en las mejores prácticas para elevar el nivel de sus procesos de diseño y desarrollo de productos.
_La simulación en ingeniería desempeña un papel fundamental en el diseño de los edificios donde vivimos y trabajamos, los coches que conducimos, los smartphonesque llevamos, los dispositivos médicos que mejoran nuestra salud, nuestros ordenadores, nuestra comida y mucho más. Desde la introducción del primer software de simulación de Ansys, hace más de cuatro décadas, la puesta en práctica de la simulación ha aumentado enormemente entre ingenieros de todo el mundo en todas las industrias y disciplinas.
Actualmente, en ingeniería, la mayoría de los profesionales utiliza herramientas y métodos de simulación en las fases de diseño durante el desarrollo de un producto, reemplazando los costosos prototipos físicos y testando con análisis numéricos avanzados. El uso de métodos de simulación simplificados ha aportado información útil sobre las características de productos críticos consiguiendo resultados significativos en rendimiento, así como una menor inversión de tiempo y dinero frente a los tradicionales prototipos de física experimental.
Pero las presiones competitivas han aumentado y los consumidores se han vuelto más sofisticados a la hora de demandar productos. Y hoy resulta complicado alcanzar la mayor calidad posible en un diseño, cuando la optimización de un producto se basa solo en su reacción ante una única fuerza física. Para predecir con exactitud si un producto puede dar un buen resultado, es necesario considerar todas las físicas relevantes en juego. Estas son las claves de Ansys sobre el futuro de la simulación en ingeniería.
1. Productos cada vez más complejos
Prácticamente, en todas las industrias, los estudios multifísicos permiten a los ingenieros hacer frente a un reto aún mayor: la creciente complejidad en los diseños de sus productos. Este desafío aumenta con las últimas tendencias en desarrollo de productos, como el incremento en la capacidad de potencia para dispositivos electrónicos, la miniaturización de productos, la demanda de tecnología inteligente con materiales avanzados y el mayor énfasis en sostenibilidad.
La simulación multifísica será clave para dar respuesta a cuestiones básicas del desarrollo de productos, como cuáles son las causas potenciales de fallo en un producto, cuál es la mejor solución entre múltiples requisitos operativos, cuáles son los materiales idóneos para soportar cualquier tipo de fuerzas mecánicas y de fluidos, qué condiciones debe tener el sistema de refrigeración para asegurar una transferencia térmica adecuada entre los componentes de un sistema, y lo más importante, si puede fabricarse este producto a tiempo y ahorrar en energía, materiales y residuos al mismo tiempo.
2. Accesibilidad y flexibilidad
La simulación multifísica, considerada anteriormente como una estrategia de ingeniería avanzada solo para expertos, se está convirtiendo en un elemento estándar en el actual desarrollo de productos. Mediante el uso de estudios multifísicos para predecir y verificar el rendimiento del producto bajo un amplio rango de condiciones operativas y teniendo en cuenta efectos de diversas fuerzas físicas, los equipos de ingeniería pueden eliminar las principales causas de fallos en el uso final del producto.
Siempre se ha considerado a la multifísica como una serie inconexa de estudios de físicas individuales, con enfoques separados de efectos estructurales, térmicos, electrónicos y en fluidos. Y ahora los ingenieros reconocen abiertamente que las interacciones entre físicas son lo suficientemente significativas como para llevar a cabo una investigación más a fondo.
3. Soluciones líderes y entorno HPC
El software de simulación ha de ofrecer resultados sólidos y exactos para cada física individual, como paso previo a la captura de interacciones más complejas entre ellas. Además, es crucial que facilite la realización de estudios multifísicos más rápidos, más intuitivos y más racionalizados. Contar con soluciones líderes en cada física individual y con una solución que permita acoplarlas para respaldar la optimización paramétrica del diseño asegurará a los ingenieros que cuentan con la solución perfecta ante los complejos desafíos en la actualidad.
Entre los retos se engloban dar respuesta a sistemas de fluidos térmicos y fluidos mecánicos, maquinaria eléctrica, electrónica y aplicaciones de productos para materiales avanzados. Asimismo, es crucial contar con posibilidades de intercambio de datos flexibles, abiertas, automatizadas y exactas, entre plataformas y entre simulaciones distintas, y también la personalización y optimización de las posibilidades de simulación, así como el traspaso de información con soluciones tecnológicas externas.
Además, contar con la tecnología adecuada para agrupar sistemas de informática de alto rendimiento (HPC), que permitan una alta escalabilidad para abordar proyectos de gran calado y acelerar la solución de grandes simulaciones multifísicas es uno de los retos para los próximos años.
4. Inspirarse en las mejores prácticas
Ingenieros de distintas industrias aplican software de simulación a distintos proyectos, y es crucial conocer las mejores prácticas para aplicar en los desarrollos propios las mejoras significativas que ofrece la tecnología de simulación multifísica a cualquier proceso de desarrollo de producto. Actualmente, un tercio de los clientes de Ansys realizan simulaciones multifísicas, y ese porcentaje aumentará considerablemente en los próximos años, gracias al impulso de las mejores prácticas de esos pioneros de la simulación multifísica.
Hoy en día la simulación se ha convertido en una práctica habitual en cada una de las ramas de la ingeniería. La simulación multifísica representa el futuro de la ingeniería de producto y pronto se convertirá en una industria estándar para los equipos de desarrollo que busquen gestionar complejidad, incrementar la confianza y reducir tiempo y costes en los procesos de producción y ciclos de diseño. Un ejemplo español es el de ITMA, compañía especializada en la investigación y desarrollo de materiales. La empresa usa la simulación multifísica para optimizar el rendimiento de los materiales, y ha analizado la pérdida de resistencia mecánica en un depósito de gas ante cambios extremos de temperatura. Garantizar la integridad de su estructura resulta vital para asegurar su buen funcionamiento.
