Primer programa informático comercial de análisis de elementos finitos para el proceso del conformado.

El conformado en frío por rodillos siempre se ha considerado como un método altamente productivo para la fabricación de tanto perfiles como tubos y tuberías soldados. No obstante, para obtener el mayor rendimiento del proceso de conformado, la gestión de calidad ha de comenzar en el departamento de diseño. Nuevos métodos y tecnologías pueden ayudar al diseñador de utillajes a mejorar la calidad de los diseños y, por consiguiente, la calidad del producto final.

La línea de rodillos virtual

"El lanzamiento al mercado el módulo informático de COPRA® más reciente, Conformado en frío por rodillos FEA de COPRA®, supone un paso decisivo hacia la consecución de una línea de rodillos virtual" Stefan Freitag (director técnico y presidente de data M Software GmbH) manifiesta con orgullo.

El módulo ‘Conformado FEA de COPRA®’ amplía el programa existente DTM (Modelo de tecnología de la deformación) de COPRA® con importantes funciones. En concreto, el programa de resolución no lineal incluido en éste permite tener en cuenta las fuerzas y las condiciones de fricción, y examinar las configuraciones geométricas críticas con más exactitud que en el pasado.

El módulo de conformado FEA de COPRA® no reemplaza al prestigioso módulo de simulación y análisis COPRA® DTM de dataM, sino que lo complementa. Un gran número de estudios realizados ha demostrado que el DTM de COPRA® genera valores sorprendentemente exactos para las deformaciones longitudinales y transversales ocasionadas durante el conformado. Esta herramienta de eficacia probada sigue siendo esencial para un primer procesamiento tras el cual se aplica el análisis de elementos finitos del módulo de conformado FEA de COPRA®. La secuencia de la cadena del proceso es, por lo tanto, la siguiente:

En primer lugar el usuario define los diferentes pasos del conformado (modelo en flor) utilizando las funciones COPRA® y optimiza el diseño con el módulo de tecnología de la deformación (DTM) de COPRA®. Cuando trabaja con diseños críticos o es imperativa una gran precisión, el módulo de conformado FEA de COPRA® es capaz de importar los datos correspondientes sin necesidad de modificaciones. La mayoría de los parámetros requeridos, tomados del DTM se definen automáticamente sin necesidad de ser un experto en FEA.

Ventajas para los productores de tubos, empresas de conformado y fabricantes de utillajes

Dado que el módulo no linear conformado FEA de COPRA® se ha diseñado específicamente para esta gama de aplicaciones, el tiempo máquina necesario es muy reducido, lo que, desde el punto de vista práctico es muy ventajoso. El operador puede calcular un juego completo de herramientas en una sola noche con un ordenador personal convencional (equipado con memoria RAM, naturalmente), abriendo nuevas posibilidades tanto para el productor de tubos como para las empresas de conformado.

La empresa del automóvil, por ejemplo, ha de obtener como producto semiacabado tubos con las deformaciones localizadas antes del conformado electrohidráulico.

Las empresas de conformado serán capaces de predecir posibles defectos o puntos débiles con mucha más exactitud que antes y optimizar así sus productos con eficacia, y los fabricantes de utillajes podrán sacar provecho de esta nueva tecnología de simulación al lograr herramientas mucho más complejas y perfeccionadas que en el pasado.

Simulación del proceso de conformado basada en el FEA
La clave de nuestro éxito reside en el desarrollo continuo de nuestros productos

El módulo Conformado FEA de COPRA® es la cuarta generación de un sistema informático para el cálculo y la simulación del conformado en frío por rodillos perteneciente a la familia de productos COPRA®. Todo comenzó en 1987 con el cálculo sencillo del estiramiento teórico de la fibra externa de la banda (deformación del canto). Dado que este método de cálculo – todavía utilizado en algunos sistemas informáticos del mercado – no era cumplía eficazmente su función con los perfiles en U con reborde (vea la ilustración de abajo), data M pronto desarrolló el llamado modelo alámbrico.

Cálculo de la deformación del canto

En el cálculo de la deformación del canto se tienen en cuenta únicamente aquellos elementos de la sección no problemáticos, sin tener en cuenta el área de máximo estiramiento.

Modelo inalámbrico COPRA®

El principal objetivo de la creación de un modelo alámbrico consistía en conseguir no una bonita representación tridimensional del proceso del conformado sino la visualización de los estiramientos teóricos producidos en cualquier área del perfil. Debemos señalar que este método de cálculo todavía forma parte – junto con otras funciones – del paquete informático de COPRA® "Tecnología de la flor", y que facilita el diseño sencillo y eficaz de la flor del perfil a los fabricantes con prescripciones técnicas menos exigentes.

El usuario de un programa de conformado puede determinar por sí mismo si el programa que utiliza está basado en un enunciado lineal (es decir, según el antiguo enunciado triangular), o si tiene en cuenta parámetros tales como la forma del perfil, el diámetro del rodillo, la distancia de los centros horizontales y el tipo de rodillo (rodillo superior, inferior o de ataque lateral). Así como el diámetro del rodillo afecta el resultado de los estiramientos longitudinales significativamente (los rodillos con diámetros pequeños causan una mayor curvatura, esto es, estiramientos locales más altos), la distancia entre los centros horizontales es de menor importancia (la longitud del conformado depende de otros factores). Si, por ejemplo, modificamos el diámetro del rodillo, observaremos un cambio considerable en los correspondientes diagramas y podremos verificar los resultados directamente en la máquina.

El origen se remonta a un proyecto de investigación en el que los ensayos prácticos de conformado realizados en la universidad técnica de Darmstadt se evaluaron con el fin de conseguir representar en una computadora los resultados obtenidos. Albert Sedlmaier (ingeniero de investigación de la universidad técnica de Munich y miembro fundador de la empresa data M) colaboró en la representación computadorizada de las áreas de deformación en las líneas de conformado durante los últimos años de la década de 1980. El procedimiento permitió el análisis de los ensayos prácticos del conformado para determinar los números característicos. Partiendo de los resultados, data M desarrolló un prestigioso método de simulación para el cálculo de los estiramientos longitudinales y transversales que se producen durante el conformado: el módulo de tecnología de la deformación (DTM) de COPRA®.

Módulo de tecnología de la deformación de COPRA®

El modulo de tecnología de la deformación de COPRA tiene en cuenta parámetros tales como el diámetro y posición del rodillo, el tipo de material, el espesor de la chapa o la complejidad de la sección, y calcula la curva de deformación teórica. Por primera vez se pudieron determinar los estiramientos en el centro del material (deformación homogénea) así como los producidos en las caras superior e inferior del mismo (deformación no homogénea determinada por el espesor de la chapa). El programa era capaz de calcular estos estiramientos con mayor exactitud que ningún otro tipo de programa informático para conformado del mercado.

El DTM de COPRA® disfrutó de un rápido éxito comercial gracias a la exactitud de los resultados y a la rapidez del cálculo (realizado en cuestión de minutos). Un considerable número de usuarios (en especial los fabricantes de aceros) se decantó por este método a pesar de haber utilizado hasta entonces el método de cálculo de elementos finitos. La principal razón de este cambio fue y sigue siendo la lentitud del cálculo de los sistemas de FEA no lineales disponibles en la actualidad. El tiempo de cálculo del FEA puede extenderse – en función del perfil y del equipo utilizado – desde unos días hasta varias semanas

Conformado en frío por rodillos FEA de COPRA®

Si el objetivo consiste en obtener más información sobre las fuerzas en acción, el momento de torsión o la forma real de la sección en cada pasada por separado, no es suficiente un enunciado geométrico. Para aplicaciones tales como el proceso de conformado electrohidráulico es fundamental conocer la distribución de las tensiones en la sección final para determinar la formabilidad restante. En data M hemos continuado, como siempre, realizando extensos ensayos con métodos de cálculo no lineales basados en el FEA, obteniendo, lamentablemente, tiempos de cálculo excesivamente largos.

Por esta razón, data M Software GmbH ha desarrollado, en colaboración con una empresa especializada en el cálculo FEA, un modelo que consigue los objetivos arriba mencionados. Este nuevo programa de simulación se llama Conformado en frío por rodillos FEA de COPRA®. Con él no sustituimos el módulo comprobado DTM de COPRA® sino que éste se utiliza en el posprocesamiento de la simulación por elementos finitos. La simulación basada en el FEA se concibió especialmente para el proceso de conformado y es muy fácil de usar.

Gracias a su estrecho vínculo con la base de datos COPRA, el modelo basado en el FEA permite la optimización de precisamente los elementos problemáticos, lo que acelera el cálculo y simplifica el uso. Además, su precio razonable hace que esté al alcance de la mediana empresa.

Gestión rentable de las existencias de rodillos

El sistema de gestión de la base de datos COPRA® – que contiene toda la información necesaria sobre los productos – se convierte en el elemento central de la cadena del proceso de "conformado". Durante el diseño no sólo simplifica la localización de formas de perfil similares entre sí (recuperación de partes similares mediante en análisis Fourier) sino también la administración de las existencias de rodillos. Otro elemento en esta cadena de proceso es el escáner de rodillos COPRA®, un dispositivo de medición óptica para piezas torneadas. Esta máquina totalmente automatizada no solo facilita el procesamiento de datos y la gestión de las existencias de rodillos sino el control continuo de la calidad de los utillajes empleados. El tamaño nominal y forma de un rodillo guardado en la base de datos se compara con el contorno explorado y el resultado se imprime en un informe de calidad.

Escáner de rodillos 200 de COPRA®

data M Software GmbH pone a su disposición un nuevo escáner de rodillos con un precio inferior a los 100.000 marcos alemanes. Este dispositivo de medición se asienta sobre un tablero de piedra, posee dos ejes controlados y se puede utilizar con rodillos de hasta 450 mm (18"). El escáner de rodillos COPRA viene dotado con una interfaz de red y una interfaz DXF/COPRA como equipamiento de serie.

Escáner de rodillos 200 

Servicios facilitados por data M

Además de potentes programas informáticos para los sectores de la chapa y del conformado, las empresas data M Software y Engineering facilitan servicios adicionales de los que puede beneficiarse:

Cursos de capacitación profesional para la utilización eficaz de los paquetes informáticos CAD/CAM para chapa.

Talleres de trabajo para desarrollar al máximo el dominio de su especialidad, adaptados y proyectados en función a las necesidades del usuario. En palabras de uno de nuestros clientes: "después de atender un taller para la simulación del conformado, pudimos sacar partido de las posibilidades del programa de conformado COPRA. Las cuatro secciones que fabricamos durante la duración del taller salieron bien sin necesidad de modificar los rodillos a posteriori".

Análisis y reprogramación de los juegos de herramientas ya existentes con nuestro dispositivo de medición óptica, el escáner de rodillos COPRA (que por supuesto también está a la venta). El escáner viene con una interfaz de base de datos en la que se pueden almacenar tanto rodillos como secciones de perfil. Además, data M facilita soluciones informáticas automatizadas para el control de calidad y la recuperación de partes y piezas repetidas o similares entre sí.

Arreglo y optimización de los juegos de rodillos existentes.

Servicios de diseño de rodillos y su maquinado si así lo desea.

Servicios de desarrollo de programas informáticos para la resolución de problemas en la automatización y el procesamiento de imagen.

 

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