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Prototipado PCB y simulación virtual

Cómo conseguir mejores productos más rápidamente con un software de simulación.

Qué son el prototipado PCB y la simulación virtual

El prototipado PCB y la simulación virtual son actividades cruciales en los mercados actuales. Las industrias manufactureras están sometidas a la presión de una competencia cada vez más global, que les exige reducir el tiempo de comercialización y optimizar las características de sus productos para que sean fiables y tengan un rendimiento competitivo.

Estas industrias recurren cada vez más a la simulación y a la creación de prototipos virtuales, que consisten en la creación de modelos virtuales en 3D de los productos para simular su comportamiento en el mundo real. Los programas de simulación permiten predecir el rendimiento de los productos antes de fabricar los prototipos físicos. Los diseñadores pueden valorar rápidamente un gran número de alternativas de diseño diferentes sin necesidad de invertir tiempo y dinero en la fabricación de prototipos físicos.

La posibilidad de probar muchas alternativas diferentes mejora la calidad del diseño y el rendimiento del producto. De esta manera, el tiempo necesario para sacar al mercado un producto que cumpla los requisitos necesarios se reduce considerablemente en comparación con la fabricación de prototipos físicos.

simulazione e prototipazione virtuale

Definición

Prototipado virtual

El prototipo virtual consiste en una simulación digital de un producto físico que puede presentarse, analizarse y probarse en relación con aspectos de su ciclo de vida como el diseño, la ingeniería, el mantenimiento o el reciclaje, como si fuera un modelo físico real.

Prof. G. Wang, Dept. Of Mechanical and Industrial Eng., University of Manitoba.

Prototipado PCB, simulación virtual y producción virtual

La creación de prototipos virtuales se integra con la "producción virtual" para que las empresas puedan hacer frente a los principales problemas que caracterizan la introducción de nuevos productos (NPI) en el mercado electrónico actual: la necesidad de reducir el tiempo de comercialización; la necesidad cada vez más urgente de contener los costes en la fase de diseño; la necesidad de diferenciar el producto para hacerlo más competitivo.

prototipado pcb, simulación virtual y producción virtual

Ya no hay barreras entre el diseño y la producción

La creación de prototipos virtuales es un elemento discriminatorio clave en la industria electrónica. Su adopción debe superar obstáculos más culturales (conciencia del problema) que prácticos. Entre el éxito y el fracaso de un proyecto existe una delgada línea.

Podemos imaginar esta delgada línea como un límite que separa las distintas etapas que conducen a la realización de un producto:

prototipazione virtuale - la sottile lina rossa

Las distintas fases indicadas en el diagrama son gestionadas por diferentes actores, que suelen actuar con total autonomía y con diferentes herramientas, en una alternancia entre lo físico y lo virtual.

La creación de prototipos virtuales establece un estrecho vínculo entre el diseño y la producción. Con el objetivo de evitar los ciclos de rediseño, se crean prototipos virtuales que simulan diferentes condiciones desde el punto de vista mecánico, térmico o eléctrico. De este modo, se pueden evaluar diferentes soluciones para elegir la menos costosa y más eficaz. Y, también, la que permita a tu producto diferenciarse en el mercado.

Las ventajas del diseño basado en la simulación

La empresa de investigación Aberdeen Group ha publicado un informe en el que se muestra que las empresas líderes de la industria utilizan prototipos virtuales en todas las fases de desarrollo y fabricación de sus productos, y son capaces de alcanzar sus objetivos en términos de calidad, costes y tiempo de producción. El 86% de los productos alcanza los objetivos de calidad.

  • Las empresas que utilizan prototipos virtuales para proyectos complejos son capaces de lanzar el producto una media de 158 días antes que las demás, lo que les permite ahorrar 1,9 millones de dólares.
  • En los proyectos más sencillos, el ahorro es de 21 días y 21.000 dólares.
Virtual simulation

Las ventajas de las herramientas de prototipado virtual

  • Reducción del tiempo de comercialización.
  • Posibilidad de realizar pruebas en fases tempranas.
  • Posibilidad de realizar pruebas que de otro modo serían imposibles o demasiado costosas.
  • Reducción de la necesidad de prototipos físicos.
  • Mayor seguridad y comodidad para los operadores.
  • Eliminación de las barreras gráficas.
  • Disponibilidad de una norma común de diseño y lenguaje.
  • Protección de los márgenes de beneficio.
  • Mayor agilidad empresarial.
  • Reducción de los costes de desarrollo.
  • Reducción de los cambios a nivel de ingeniería.
  • Resultados correctos a la primera.
  • Simplificación de los proyectos.
  • Posibilidad de que todos los interesados participen en el proceso de desarrollo.

Fuente: Andrew Norton, 2001.

Ejemplo práctico: simulación del faro delantero de un coche

Los coches pueden estar sometidos a una gran variedad de condiciones, según el país en el que se utilicen, la estación del año, el clima y, por supuesto, el conductor.

En este ejemplo, vemos cómo, para el diseño del faro delantero del Renault Laguna, el uso de un software de simulación como Simcenter FLOEFD permitió probar el comportamiento de varios materiales en todas las condiciones ambientales posibles.

simulación virtual
Simulación térmica del faro del Renault Laguna con FLOEFD.
simulación virtual
Estudio del flujo de aire aplicado a una variante del proyecto.
faro renault laguna
Versión final de la luminaria, construida tras haber sido probada en múltiples condiciones.

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Stefano Morlacchi

Stefano
Morlacchi

Product Manager

Stefano es el responsable de producto de las áreas de simulación térmica y cableado. Lleva más de 10 años trabajando en el campo del análisis FEM y CFD en los sectores de la electrónica, la automoción, el petróleo y el gas.




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