TLG Aerospace logró reducir sus costos en 300 mil USD por aeronave usando simulación en lugar de pruebas en túneles de viento
La mayoría de las empresas usan en la actualidad herramientas de simulación para reducir tiempos y costos al producir sus componentes, explicó Óscar Nolasco, responsable del portafolio de Simulation and Test Solution en Siemens Digital Industries Software.
En una conferencia organizada por la Federación Mexicana de la Industria Aeroespacial (FEMIA), Nolasco presentó casos de éxito como el de TLG Aerospace, compañía que logró reducir sus costos en 300 mil USD por aeronave usando simulación en lugar de pruebas en túneles de viento.
La herramientas de simulación pueden emplearse a nivel sistema de toda la aeronave o en ciertos componentes como sistemas de ventilación de cabina o sistemas de localización.
Hace unos años solo Airbus y Boeing dominaban el mercado pero "ahora la competencia en el ambiente aeroespacial ha ido aumentado (...) lo que lleva a desarrollar conceptos de aeronaves que sean más eficientes", explicó Oscar Nolasco, quien cuenta con más de cinco años de experiencia en software de simulación CAE y hardware para pruebas físicas de Siemens. Además, "sacar el producto antes que la competencia es algo esencial".
Al mismo tiempo, cada vez hay regulaciones más estrictas en temas de CO2, y mayor presión para considerar el impacto ambiental de las aeronaves. Incidentes como el accidente de un A332 en Karachi, Pakistán, en 2014, hicieron que se "incorporaran nuevos estándares en la parte de diseño de las baterías APU" para poder predecir cortos circuitos. Las regulaciones de la FAA cambiaron para promover que se detecten estas fallas antes y no cuando las baterías están ya en operación, explicó Nolasco, quien es experto en distintos softwares como Nastran, Simcenter y Star-CCM y ha colaborado en proyectos de diseño de aeronaves no tripuladas.
Sobre el costo de seguir usando las mismas tecnologías, el ingeniero citó a Elon Musk: "Cualquier compañía que permanece estática en su tecnología va a ser excedida por sus competidores". Explicó que existen tres pasos en el uso de simulación:
1. Ideas: gemelos digitales de producto para definir características del diseño y su rendimiento.
2. Realización: cómo se va a producir digitalmente el proceso de fabricación del producto. Todo el ensamblaje puede ser predecible.
3. Utilización: Garantizar que el producto funcione tal cual lo diseñamos desde la primera etapa
Cuando se realizan todos los procesos de manera integral, se genera un gemelo digital holístico que permite reducir el tiempo de desarrollo de nuevos productos. "Es importante sacar productos de manera confiable, pero también de manera rápida", destacó Oscar Nolasco.
Otro cliente de Siemens que ha usado con éxito la simulación es Joby Aviation, empresa que pudo evaluar el performance aerodinámico de aeronaves no tripuladas para validar el diseño de los rotores y lograr el diseño que les diera el mejor performance.
Futuro de la simulación: automatizar y explorar nuevos diseños
De acuerdo a Nolasco, la propuesta de Siemens es explotar aún más los beneficios de la tecnología y aprovechar las herramientas que muchas empresas ya tienen para no solo predecir, sino automatizar y explorar opciones para resolver problemas como reducir peso, reducir costos y generar automáticamente cambios de diseño que se adapten a las necesidades de las compañías.
Por ejemplo, en el Airbus A320 se logró analizar e identificar el diseño óptimo para generar mejoras. Gracias a esto fue posible acortar el ciclo de diseño de los sistemas de ventilación de seis meses a dos semanas, y reducir las variaciones de temperatura en 91%.
"Se piensa muchas veces cuando implementamos un algoritmo que debe hacerse por alguien que sepa configurarlo, y (las compañías) lo ven muy retador. Muchas empresas todavía tienen ese miedo de no querer implementarlo", explicó Nolasco a A21. Pero la idea de estas herramientas es que "un ingeniero, un doctor (y personas con diferentes perfiles) puedan usar la herramienta para hacer una simulación".
El uso de software de simulación permite que cuando se realicen las pruebas físicas en tierra y en aire para mejorar temas de vibración y acústica los datos obtenidos en el mundo real puedan combinarse con los modelos digitales. Bombardier ha utilizado esta tecnología para determinar los modos de vibración del avión y mejorar la estabilidad en su Serie C.
Aunque no todas las compañías tienen este tipo de gemelos digitales, estos permiten "generar cambios de diseño de manera más rápida". El objetivo es conectar la parte de simulación y pruebas físicas con la parte de desarrollo de producto". Esto puedo aplicarse al análisis de fluidos, temperatura, estructuras, vibración durabilidad, sistemas eléctricos o mecánicos y más.
Sobre el potencial de la simulación para reemplazar a las pruebas destructivas, Oscar Nolasco aclaró que herramientas como Samset permiten saber a las cuántas revoluciones puede fallar un motor para evitar pruebas destructivas. Pero "las pruebas físicas no es algo que se pueda dejar de lado, ya que también los organismos reguladores requieren estas pruebas para certificar las aeronaves". Además, "hay que considerar que siempre va a existir el error humano Siempre se puede omitir algo dentro de la simulación".
Hasta ahora en nuestro país la tecnología de simulación se usa principalmente para analizar dinámica de rotores y fatiga para motores; así como
temas de acústica que involucran propagación de ruido y disipación de materiales aislantes.
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