Sin duda el conformado de metales es uno de los métodos mas utilizado para la manufactura de piezas metálicas. Desde partes automotrices, carcasas de dispositivos electrónicos, materiales para construcción. Es difícil mirar a nuestro alrededor sin ver cuando menos tres artículos con al menos un componente fabricado por un método de conformado de metales.

Ejemplos de piezas metálicas conformadas

Bien sea que estampado, troquelado, doblado, embutido, etc. Todos estos procesos tienen algo en común y es que el material sufre deformaciones permanentes. Es decir, deformaciones plásticas.

Generalmente, la ingeniería y desarrollo de este tipo de componentes no basta con el diseño de la pieza, si no que será necesaria la fabricación de algún tipo de herramental necesario para la manufactura de estos componentes (matrices, dados, punzones, troqueles, por mencionar algunos). En muchas ocasiones, la propia ingeniería de estos herramentales llega a ser mas compleja que la misma pieza fabricarse, por lo cual un retraso o un error en el diseño de estas herramientas puede traer impactos importantes en el desarrollo del proyecto.

A continuación, me gustaría mencionar algunas de las herramientas que tienes disponibles en SOLIDWORKS y 3D EXPERIENCE:

Sheet Metal. Con esta herramienta te concentras en el diseño de tus piezas por chapa metálica. Cuenta con funciones especificas para asegurar el diseño como operaciones de embutido o compensación de dimensiones al momento de realizar los dobleces de la pieza. Por supuesto con la herramienta de chapa metálica es posible generar los “flat” de las láminas para posteriormente programar nuestras maquinas de corte. Si eres desarrollador de troqueles progresivos, será fundamental utilizar esta herramienta para el diseño de la tira. Conoce más detalles sobre esta funcionalidad.  Construye fácilmente ensambles de chapa metálica - Blog - Intelligy

Tira de chapa metálica para troquel progresivo.

Diseño en contexto.  Con la posibilidad de realizar diseño de piezas en el contexto de un ensamble tenemos la ventaja de poder utilizar como referencia geométrica piezas existentes en un ensamblaje. ¿De que nos sirve esta funcionalidad?   Nos ayuda y facilita mucho el trabajo para definir geometrías nuevas. Por ejemplo, el utilizar cierta geometría de la tira del troquel para definir el punzón o herramentales. Pasos para un troquel progresivo - Blog - Intelligy 

Superficies. En muchas ocasiones es necesario el uso de formas orgánicas, o bien el solo hecho de “copiar” una superficie para crear otro solido es una actividad recurrente para la definición de las preformas que serán utilizadas para el diseño de los herramentales necesarios para la manufactura.

Con estas funcionalidades (sheet metal, diseño en contexto, superficies) definitivamente nos volvemos mas eficientes en el proceso de diseño y desarrollo de herramientas para el conformado de metales, pero ¿es posible ir mas allá en el uso de tecnologías 3D?  ¡Definitivamente!

El siguiente paso sería tener la capacidad de realizar simulaciones del proceso de conformado, de esta manera es posible asegurar el diseño de los herramentales asegurando que tendemos las dimensiones y calidad necesaria en nuestras piezas a manufacturar.

 El reto en esta etapa está asociado al proceso mismo del conformado de metales, en el que, como mencionamos al inicio, estos procesos implican deformaciones y permanentes en el metal, es decir deformaciones plásticas.  A decir verdad, simular procesos de conformado puede ser una tarea difícil. Por lo general, porque involucran no linealidades geométricas, materiales y de contacto.

Sin embargo, las simulaciones de conformado pueden reducir tanto el costo como la duración del ciclo de desarrollo de un producto mediante la identificación de problemas potenciales antes del mecanizado o la fabricación.

La simulación también puede mejorar la calidad de la pieza que se está fabricando a través de pruebas para garantizar que los procesos de fabricación tengan en cuenta adecuadamente el retorno elástico, el estiramiento de las piezas y la reducción del espesor.

Validar sobre la marcha

Las herramientas de simulación de conformado en la plataforma 3DEXPERIENCE recrean los procesos de fabricación virtualmente para verificar problemas potenciales como adelgazamiento, arrugas o agrietamiento. Esto le permite adaptarse sobre la marcha durante el desarrollo, lo que a menudo elimina la necesidad de múltiples prototipos físicos. Además, puede experimentar con diferentes tipos de materiales para ver cómo se comportan en el mundo real (virtualmente) y luego decidir qué material funciona mejor para su aplicación en función del rendimiento real.

Ciclo de pruebas físicas costoso

En un entorno de producción tradicional, sin simulación de conformado de metales, debe desarrollar herramientas físicas a lo largo del camino para validar su diseño. Y este proceso puede requerir varias iteraciones antes de llegar a una versión final, un proceso muy lento y costoso, sin duda. Sin embargo, las pruebas de análisis de elementos finitos (FEA) le muestran cómo funcionarán sus productos, sin necesidad de realizar una prueba física. Puede eliminar los ciclos de iteración, ya que puede probar diseños y materiales para validar lo que sucederá durante el proceso de conformado.

Herramientas de simulación disponibles

Las simulaciones de conformado de metales son un desafío numérico porque a menudo verá grandes deformaciones, plasticidad o situaciones de contacto complejas (con grandes interacciones de deslizamiento y fricción) lo que hace que los estudios de simulación sean altamente no lineales.

La cartera de soluciones de simulación 3DEXPERIENCE proporciona herramientas adicionales para su cinturón de herramientas FEA. Cuando encuentre simulaciones en SOLIDWORKS que exijan un nivel más profundo de estudios no lineales, simplemente puede buscar otra herramienta, en este caso, el solucionador explícito dentro de 3DEXPERIENCE para validar los procesos de conformado que aumentarán la eficiencia y la velocidad del proceso de desarrollo de su producto.

Resultado de deformación plástica de una simulación de embutido

Te interesa conocer detalles adiciones sobre estas capacidades. No dudes en ponerte en contacto no nosotros.