Para aprovechar todo el potencial del diseño basado en el modelado, del que hablamos
en una publicación anterior , debe estar preparado para cambios importantes. Las estaciones de trabajo modernas equipadas con el hardware más reciente pueden calcular rápidamente modelos complejos. Sin embargo, la verdadera ventaja radica no solo en la aceleración simple, sino también en un nivel de modelado cualitativamente nuevo. Se puede usar con ventaja en los procesos de diseño, habiendo recibido una ventaja importante, porque los productos se están volviendo más complejos y la competencia está creciendo. A través del modelado, las empresas pueden identificar y resolver tareas más complejas y en varias etapas, así como analizar más ideas.
El modelado será una excelente herramienta de investigación para cualquier proyecto: le permitirá estudiar y clasificar muchas opciones diferentes y, como resultado, crear productos más innovadores. Gracias al poder de las estaciones de trabajo modernas y los clústeres informáticos, los ingenieros también podrán aplicar modelos de alta precisión de todos los aspectos y detalles de diseño en el ciclo de vida del producto.
Anteriormente, este enfoque solo era compatible con entornos HPC. Ahora, los ingenieros pueden completar rápidamente la próxima iteración del proyecto y determinar cómo los cambios afectan el logro de los objetivos clave. Veamos cómo sucede esto en la práctica. Nuestros socios de
COMSOL , un fabricante de soluciones de software para simulación numérica, proporcionaron una parte importante de la información necesaria para la preparación de este material.
Ejemplo 1: Cypress Semiconductor
En Cypress Semiconductor, un fabricante líder de sensores y sistemas integrados, los ingenieros han utilizado tradicionalmente el software COMSOL Multiphysics para diversas iniciativas de investigación y proyectos / La simulación fue realizada exclusivamente por el departamento de I + D y otros grupos de empleados involucrados en el desarrollo de productos, incluido el soporte al cliente, no aprovechó la creación virtual de prototipos.
Sin embargo, es este departamento el que sirve como un canal clave de comunicación con los clientes de Cypress Semiconductor, una compañía cuyas pantallas táctiles son ampliamente utilizadas en teléfonos inteligentes, electrodomésticos y automóviles. Después de la introducción de estaciones de trabajo modernas y una nueva versión de software en la organización, comenzaron a utilizar el
entorno Application Builder de COMSOL, lo que permitió optimizar el proceso de diseño de pantallas táctiles.
Cypress Semiconductor comenzó a utilizar una aplicación creada con COMSOL Application Builder para optimizar el proceso de creación de pantallas táctiles.Utilizando el entorno de desarrollo de aplicaciones y el servidor COMSOL (un producto para lanzarlos por Internet), los ingenieros de diferentes departamentos desarrollan el diseño final del dispositivo en aplicaciones especialmente creadas por el departamento de I + D. Esto permite que el servicio de soporte participe también en la simulación, pero con esas configuraciones que muestran solo los parámetros del modelo necesarios.
Una de estas aplicaciones ha sido desarrollada para el diseño de sensores táctiles capacitivos. Los usuarios pueden cambiar los parámetros en él, desde la ubicación del dedo hasta el grosor de varias capas en el sensor, pero no tienen acceso a todo el modelo. La aplicación calcula las matrices de capacitancia, que son una característica importante del diseño del sensor, y también muestra la distribución de voltaje. La interfaz de usuario tiene una lista desplegable en la que puede seleccionar fácilmente una solución que coincida con varias configuraciones de sensores.
Cual es el resultado? Cypress Semiconductor no solo forma un modelo de pantalla táctil común para productos de consumo, sino que también crea aplicaciones para una amplia gama de productos para que los usuarios puedan configurar los parámetros necesarios ellos mismos. Gracias al nuevo software de simulación, el personal de soporte puede actualizar fácilmente los parámetros del modelo sin entrar en la complejidad del modelado y sin esperar la ayuda de los ingenieros de I + D. Ahora, los proyectos se pueden implementar de forma individual, y esto permite a los desarrolladores responder de manera más flexible a las necesidades del cliente.
La compañía crea muchas aplicaciones diferentes para diferentes tipos de pantallas táctiles. Por lo tanto, su departamento de soporte resuelve rápida y fácilmente problemas complejos y brinda un excelente servicio.
Ejemplo 2: Arkansas Power Electronics International
El fabricante de productos electrónicos, Arkansas Power Electronics International (APEI), utiliza el software de entorno de desarrollo de aplicaciones de COMSOL para mejorar el acceso de los usuarios a las capacidades de simulación y acelerar el proceso de diseño. El equipo de ingeniería solía ser un cuello de botella en el modelado, porque era el principal responsable de crear y ejecutar modelos, incluso los solicitados por otros colegas.
Hoy en día, los ingenieros de la compañía están desarrollando aplicaciones que permiten a sus colegas realizar investigaciones de forma independiente mediante simulación sin una larga capacitación. Una de las aplicaciones creadas con Application Builder ayuda a calcular la corriente del fusible y la carga de corriente permitida para las conexiones de dispositivos semiconductores.
En la aplicación APEI, cualquier usuario puede seleccionar los valores apropiados para el diámetro del conductor, la geometría del arco y el número de conductores para determinar la corriente máxima antes de que comience el sobrecalentamiento.Anteriormente, el especialista en modelado tenía que crear un modelo para analizar el aumento de temperatura en diversas condiciones. Ahora la aplicación utiliza el método paramétrico: el usuario ve cómo el número de conductores afecta la temperatura máxima en una corriente dada. Si antes los expertos tenían que buscar valores en las tablas, ahora estas tablas están integradas en el software COMSOL Multiphysics.
Cabe señalar que los resultados se han vuelto más precisos, ya que la información presentada en la aplicación se genera para cada caso específico. Ahora, la compañía planea expandir la cantidad de aplicaciones de modelado creadas en el Entorno de desarrollo de aplicaciones, incluso para calcular las características térmicas del ensamblaje, el diseño del inductor y el transformador, así como para el análisis del diseño.
Ejemplo 3: Centro de tecnología de fabricación
El Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) se especializa en innovar y promover prácticas avanzadas de diseño de productos. Su tarea es cerrar la brecha entre los conceptos y la versión comercial del producto.
Uno de los últimos proyectos de MTC está evaluando el potencial de la tecnología de aditivos llamada Deposición de metales con forma (SMD). Esta tecnología promete ventajas sobre la producción de aditivos a base de polvo y el uso de varios materiales en la misma parte.
GUI COMSOL para construir modelos computacionales.Durante el desarrollo, se hizo evidente que la expansión térmica resultante de este método a veces conduce a resultados no planificados. Usando Application Builder, el personal de MTC creó una aplicación de simulación que utiliza análisis termomecánico. Permite predecir las tensiones térmicas residuales y la deformación resultante de los ciclos térmicos del SMD.
La aplicación Shaped Metal Deposition (SMD) se creó utilizando el entorno de desarrollo de aplicaciones en COMSOL Multiphysics. Le permite calcular las tensiones residuales creadas durante el proceso de producción y predecir desviaciones en los parámetros de la pieza.Este apéndice lo ayuda a determinar si los procesos de deposición le permitirán crear piezas que cumplan con las tolerancias especificadas. Los usuarios sin experiencia en modelado pueden experimentar fácilmente con geometría, fuentes de calor, caminos de deposición y materiales sin comprender la complejidad de construir el modelo.
¿Cómo implementar el modelado en una empresa de diseño?
El software para "modelado en masa" no solo apareció en el mercado, sino que también se volvió bastante asequible. Esto significa que ahora una amplia gama de organizaciones puede implementar flujos de trabajo de diseño de alto rendimiento. Queda por dirigir el trabajo en la dirección correcta: introducir el proceso de diseño basado en el modelado.
El modelado es una herramienta poderosa. Puede ser transformador si carece de cuellos de botella y es accesible para todos los usuarios involucrados en el diseño. Con la ayuda de software actualizado y estaciones de trabajo más potentes, las empresas "democratizan" el modelado y aportan un espíritu de equipo a sus flujos de trabajo de diseño. Pero se necesitarán pasos importantes en este camino:
Paso 1. Ilumina el manual y los usuarios. Explique los beneficios de un nuevo flujo de trabajo basado en simulación, muestre qué resultados se pueden lograr con el trabajo en equipo. Como ejemplo, presente un caso que demuestre cómo un nuevo flujo de trabajo contribuirá a la innovación y la flexibilidad de diseño.
Paso 2. Presente los resultados. Al demostrar la simplicidad del uso del software de simulación y contrastarlo con los flujos de trabajo tradicionales, puede obtener el apoyo de los usuarios. Esto ayudará a realizar los cambios necesarios en el estilo actual de colaboración.
Paso 3. Calcule el retorno de la inversión. Para tomar una decisión, la gerencia necesita números específicos. Para convencerlo, es necesario evaluar el efecto del uso de equipos modernos y la introducción de aplicaciones de modelado especializadas.
Además del costo de hardware y software, el ahorro de tiempo estimado de los empleados de I + D debe agregarse al cálculo. Según nuestra investigación, el modelado puede acelerar el trabajo del usuario en seis veces, respectivamente, necesita multiplicar el salario promedio de cada participante en el flujo de trabajo por 6: para que pueda calcular fácilmente los ahorros futuros.
Mientras tanto, el aumento en la velocidad de simulación no tiene en cuenta los ahorros debido a la implementación de procesos de trabajo controlados distribuidos. Puede calcular el ahorro de tiempo eliminando las tareas de análisis repetitivo en varios departamentos. Y dado que un mayor número de empleados realizará simultáneamente más tareas de modelado, el retorno de la inversión se acelerará y se reducirá el tiempo de comercialización. La compañía obtendrá una ventaja competitiva en el negocio.
Paso 4. Obtenga el apoyo de liderazgo. Deja que lidere el esfuerzo de gestión del cambio. Con la ayuda del manual, puede evaluar si la empresa está lista para optimizar los flujos de trabajo basados en el modelado y si es hora de introducir el modelado "a las masas".
Esta aplicación se crea con COMSOL Application Builder. Le permite determinar las características de radiación de una antena de bocina circular para mejorarlas cambiando la geometría.Y en conclusión: configuraciones informáticas y comparación del rendimiento computacional en el ejemplo de modelos de sistemas acústicos de diversa complejidad para el compartimento de pasajeros:
Hoy en día, se han creado más de 800 ejemplos de modelos y aplicaciones COMSOL Multiphysics que se utilizan en una amplia variedad de campos, incluidas las disciplinas eléctrica, mecánica, hidrodinámica y química. Y las estaciones de trabajo modernas son adecuadas para los entornos más complejos de aplicaciones multiproceso / multitarea que requieren informática de alto rendimiento, incluidas aplicaciones para diseño, creación de contenido digital en 3D y cálculos científicos.