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Cómo se Acelera la Innovación Aeroespacial en el Centro 3DEXPERIENCE de la WSU

Para ver cómo es probable que las empresas aeroespaciales diseñen productos de fabricación en el futuro, no busque más allá del Centro 3DEXPERIENCE que Dassault Systèmes y el Instituto Nacional de Investigación Aeronáutica (NIAR) gestionan de forma conjunta en la Universidad del Estado de Wichita.

Su objetivo principal es acelerar el proceso de innovación, y en los 18 meses desde que esta instalación comenzó a funcionar, al menos 150 empresas, tanto aeroespaciales como no aeroespaciales, han visitado el Campus de Innovación de la WSU. Su objetivo: aprender de primera mano cómo el centro podría ayudarles a replantearse su enfoque de la fabricación avanzada y el diseño de productos en la era de la transformación digital.

Mediante la integración de tecnologías inmersivas, investigación de materiales, herramientas y técnicas de fabricación avanzadas y la plataforma 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, la instalación ha creado un entorno de colaboración en el que las empresas pueden experimentar y validar nuevos conceptos antes de tener que invertir recursos.

“Creemos que tenemos el modelo de aprendizaje aplicado para demostrar el arte de lo posible”, dijo Jeff Smith, director del Laboratorio de Ideas Aeroespaciales y de Defensa de Dassault Systèmes.

En la visión de la WSU de la colaboración académica y corporativa, una variedad de fabricantes aeroespaciales está tan convencidos de ello que también se han establecido en el Campus de Innovación. En 2017, Airbus Americas trasladó allí su Centro de Ingeniería de Wichita para aprovechar el modelo de aprendizaje aplicado, que involucra a los estudiantes en proyectos de ingeniería del mundo real. Spirit AeroSystems será la próxima empresa en establecerse.

Experimentando con la realidad virtual
Experimentando con la realidad virtual

En cualquier etapa de la concepción, los equipos de diseño pueden utilizar la realidad virtual para ver los nuevos diseños en 3D antes de que existan en la realidad y ver los resultados de múltiples simulaciones. Pueden optimizar y certificar los procesos de fabricación de principio a fin. Un laboratorio de fabricación aditiva permite a los ingenieros estudiar las piezas estándar por coste y peso, y producir prototipos complejos de forma rápida y económica sin necesidad de herramientas. Un laboratorio de fabricación avanzada multirobótica les permite experimentar con procesos de fabricación flexibles y escalables mediante la automatización de la planta de producción. Un laboratorio de ingeniería inversa permite a los ingenieros crear modelos a partir de piezas físicas existentes utilizando tecnologías de digitalización en 3D, lo que les permite generar un modelo de diseño asistido por ordenador para el análisis detallado de simulación, la creación de prototipos, las pruebas y el análisis de fallos.

Robot jugando al ajedrez
Robot jugando al ajedrez

Lo que hace que el Centro 3DEXPERIENCE sea verdaderamente único no es que todas las herramientas y funcionalidades estén ensambladas en un solo lugar, sino que todo está integrado digitalmente, lo que permite el acceso centralizado a los datos del proyecto por parte de múltiples equipos en toda la instalación. Otra característica que lo distingue de los cerca de 20 centros de innovación en todo el mundo es que el Centro 3DEXPERIENCE existe dentro del ecosistema del Campus de Innovación de la WSU, que fue diseñado para apoyar el aprendizaje aplicado.

Prototipo en el Centro 3DEXPERIENCE de la WSU
Prototipo en el Centro 3DEXPERIENCE de la WSU

La calidad, la asequibilidad y los costes del ciclo de vida son extremadamente importantes para los clientes comerciales y gubernamentales de las empresas aeroespaciales, que se encuentran bajo una enorme presión para mejorar todas estas medidas de valor. Pero si hay un objetivo general del Centro 3DEXPERIENCE que se alinea con lo que los clientes tal vez están pidiendo más, es reducir drásticamente el tiempo que las empresas necesitan para guiar un producto desde el concepto hasta el prototipo en funcionamiento.

Al menos dos proyectos reales han demostrado lo que un equipo dedicado puede lograr trabajando en un entorno de intercambio de información y utilizando un modelo de datos común, una interfaz de usuario común y un conjunto de herramientas de fabricación altamente automatizadas e interconectadas diseñadas para explotar la información a través de toda la gama de actividades de valor añadido. Ambos proyectos tenían como objetivo comprimir el ciclo de desarrollo de un sistema, desde el concepto hasta el prototipo en funcionamiento, en un plazo de 90 días o menos.

El primero, implementado en 2017, consistió en la creación de un Sistema Aéreo No Tripulado (UAS) multivariante adecuado para misiones de búsqueda y rescate. Su envergadura es de unos 12 pies y está equipado con un tren de aterrizaje retráctil y propulsión híbrida.

Si bien este proyecto dirigido por los estudiantes tardó unos nueve meses en completarse en lugar de los tres deseados, aun así, fue un gran logro, considerando que el ciclo de desarrollo típico de una empresa de este tipo es de tres a cinco años. La clave estaba en eliminar tantas pruebas físicas como fuera posible, confiando en las pruebas virtuales en 3D para perfeccionar el diseño de los UAS. Esto permitió a los ingenieros asegurarse de que las piezas fueran perfectas antes de ser fabricadas físicamente. Otro factor fue la renuncia a los métodos de fabricación convencionales en favor de la utilización de la fabricación aditiva para la producción de utillaje.

El segundo proyecto “sprint” consistió en el diseño y la producción de un prototipo de inversor de empuje totalmente operativo, con la colaboración de ingenieros de Airbus de todo el mundo y proveedores locales con Dassault Systèmes y NIAR. Un equipo de 10 miembros cumplió su misión en sólo 84 días.

“Las capacidades de esta instalación son sorprendentes, y lo que logramos fue abrir los ojos”, dijo Rui Figuriredo, ingeniero principal de Airbus Americas. “El proyecto consistía en descubrir cómo hacer prototipos más baratos y rápidos, y logramos nuestro objetivo. Las lecciones aprendidas se están aplicando a otros proyectos en Toulouse (Francia)”.

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