La aplicación de la ingeniería asistida por ordenador (CAE) permite el desarrollo virtual de máquinas, componentes e instalaciones en muy poco tiempo. En este proceso, los diseños y construcciones se "prueban" virtualmente mediante las correspondientes simulaciones sin necesidad de construir un costoso prototipo.
Definición de CAE (ingeniería asistida por ordenador)
La ingeniería asistida por ordenador se refiere a las soluciones de hardware y software que se utilizan para la simulación asistida por ordenador de problemas físicos en el desarrollo de máquinas y sistemas. Estos programas utilizan modelos 3D de componentes y sistemas de modelos matemáticos para generar una solución numérica aproximada. Así, por ejemplo, se calculan las tensiones resultantes de la acción de diversas fuerzas, pero también los campos magnéticos y las cantidades de calor. En la práctica, la aplicación CAE aporta sobre todo un enorme ahorro de tiempo y costes.
Ejemplos de aplicaciones de la ingeniería asistida por ordenador
El procedimiento de aplicación de la ingeniería asistida por ordenador es inicialmente similar, independientemente de los fenómenos físicos que se vayan a investigar. En general, los modelos de construcción en 3D se simplifican primero y se preparan para transferirlos a un modelo computacional correspondiente.
Método de los elementos finitos (MEF)
Una aplicación clásica es, por ejemplo, el diseño y desarrollo de componentes. El CAE se utiliza en diferentes variantes para probar las cargas estáticas o dinámicas por adelantado. Por ejemplo, una selección de diferentes materiales para un componente en particular puede ser probada para una resistencia suficiente en una operación posterior.
Un ejemplo destacado de este tipo de uso es el método de elementos finitos FEM, para determinar la distribución de tensiones bajo la acción de cargas en componentes. De este modo, tanto el diseño como el uso de los materiales óptimos se optimizan antes de crear un prototipo.
CFD = Dinámica de fluidos computacional (CFD)
Otra área importante de una aplicación CAE es la dinámica de fluidos computacional, más conocida CFD. En otras palabras, la CFD permite simular los procesos de flujo. Entre otras cosas, describen el comportamiento de los líquidos y de los gases y se utilizan especialmente para los procesos naturales. Algunos ejemplos son el estudio de los fenómenos meteorológicos, la medición de la aerodinámica en las industrias del automóvil y la aviación o el comportamiento del flujo de agua o aceite en los sistemas de tuberías.
Simulación de moldeo por inyección (Mold flow)
Con una simulación de moldeo por inyección, podemos trazar el proceso de fabricación de su pieza moldeada por inyección. De este modo, es posible sacar conclusiones sobre el estado óptimo del molde, la posición de los puntos de inyección y otros parámetros relevantes del proceso. De este modo, se pueden identificar y evitar en gran medida las contracciones, las deformaciones y las inclusiones de aire, así como otros posibles defectos que se producen durante el proceso de moldeo por inyección. En la práctica, esto ahorra costes considerables si los parámetros relevantes para la construcción del molde se determinan en consecuencia mediante una simulación previa.
Cinemática y dinámica de los sistemas multicuerpo
Con las llamadas simulaciones multicuerpo se determinan las interacciones cinemáticas y dinámicas de sistemas con varios componentes conectados. Esta aplicación CAE puede incluir cuerpos rígidos o flexibles. Por lo tanto, Las simulaciones multicuerpo se utiliza, por ejemplo, en campos como la biomecánica, la simulación de partículas y la robótica. También en este caso, la simulación se utiliza principalmente para descartar la costosa producción de prototipos y los consiguientes daños.
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