Ansys y Rolls-Royce agilizan la fase ecológica del diseño aeroespacial

La amenaza del cambio climático es cada vez más grave. Las industrias y las empresas responden cada vez más buscando formas de reducir su huella de carbono y dar prioridad a la sostenibilidad.

La aviación comercial representa aproximadamente el 2-3% de las emisiones mundiales de carbono. Los fabricantes del sector aeroespacial están fijando objetivos para reducir las emisiones -como el compromiso de Rolls-Royce de alcanzar el nivel cero en 2030 para sus propias operaciones-, lo que permitirá a los actores del sector alcanzar el nivel cero en 2050.

El ochenta por ciento de los costes de la vida útil del producto en la industria aeroespacial se fijan en la fase de diseño conceptual, cuando se toman las decisiones sobre materiales y fabricación, y se revela la eficiencia del sistema global. Por eso es fundamental integrar los procesos de ecodiseño durante esta fase, garantizando que la energía incorporada y el CO2 asociados a los materiales y su fabricación se identifiquen y optimicen, de modo que el producto final pueda entenderse en términos de su impacto sostenible con mínimas limitaciones de tiempo o coste.

El Proyecto para liderar la integración del ecodiseño con los sistemas de desarrollo e ingeniería aeroespacial (PLEIADES) es un importante esfuerzo para aumentar la sostenibilidad en la industria aeroespacial. Coordinado por Ansys y patrocinado por Rolls-Royce PLC, PLEIADES aborda el tema del «ecodiseño centrado en la industria», que se enmarca en el programa CleanSky2 del demostrador tecnológico integrador de motores (ITD). El proyecto ha desarrollado un flujo de trabajo para incluir las evaluaciones medioambientales de los materiales y los procesos de fabricación de los productos aeroespaciales en la fase de diseño conceptual, de modo que los fabricantes puedan producir productos más sostenibles en el momento oportuno.

El proyecto PLEIADES tiene cuatro objetivos principales:

• + Combinar consideraciones de ingeniería, medioambientales, de sostenibilidad y empresariales, todas ellas aplicables a la selección de materiales y procesos en los flujos de trabajo de diseño.
• + Integrar y utilizar los datos medioambientales primarios y secundarios disponibles en todo el proceso.
• + Garantizar una mayor coherencia, interoperabilidad y comprensión de la incertidumbre en los distintos niveles del análisis del ciclo de vida (ACV).
• + Integrar con los flujos de trabajo de ingeniería para permitir un diseño ecológico práctico.

Evaluación del impacto ambiental y de la sostenibilidad

A lo largo de cuatro años, desde agosto de 2016 hasta diciembre de 2020, el equipo de Ansys Materials analizó, desarrolló y probó un flujo de trabajo para el ecodiseño industrial con el fin de evaluar el impacto medioambiental y de sostenibilidad de los componentes de las aeronaves durante la fase de diseño conceptual. Rolls-Royce proporcionó especificaciones internas, material y datos de proceso que se almacenaron en la suite de software de gestión de información de materiales Ansys Granta MI Enterprise. Granta MI Enterprise, mediante el módulo de sustancias restringidas, permite examinar las listas de materiales en función de la normativa sobre sustancias restringidas, materiales críticos y aspectos de responsabilidad social de los materiales conflictivos. Además, la asignación de datos de materiales y procesos procedentes de MaterialUniverse incluye información como el impacto del CO2, los residuos de la fabricación de energía y el agua, que se suma a los datos de rendimiento técnico que permiten los procesos de diseño ecológico. Ansys utilizó MaterialUniverse, un conjunto de datos que contiene más de 4.000 materiales disponibles en el mercado, para asignar los datos de referencia a las especificaciones de Rolls-Royce. MaterialUniverse contiene datos técnicos, de costes y medioambientales, así como información más amplia sobre la sostenibilidad, lo que es fundamental para tomar decisiones informadas sobre la selección y sustitución de materiales y procesos lo antes posible en el proceso de diseño. Utilizando estos datos de referencia fácilmente disponibles, los ingenieros evaluaron el rendimiento técnico y el impacto medioambiental, reduciendo el tiempo de asignación de datos medioambientales a diseños complejos en una cantidad estimada entre 10 y 100 veces.

«Rolls-Royce está muy satisfecha con el trabajo realizado por el consorcio liderado por Ansys como parte del programa CleanSky 2 PLEIADES para construir una solución que integre las mejores prácticas de diseño ecológico dentro de los flujos de trabajo de la ingeniería aeroespacial», afirma Amandeep Singh Mhay, especialista en ingeniería de datos de materiales de Rolls-Royce. «La entrega de métricas medioambientales, normativas y de ingeniería clave y la trazabilidad de los materiales es cada vez más importante. Las herramientas y los métodos diseñados a través del programa PLEIADES se integran con la completa base de datos de materiales existente en Ansys Granta para proporcionar la tan necesaria evaluación adicional de la sostenibilidad. Con este enfoque, los ingenieros y diseñadores pueden tomar mejores decisiones y asegurarse de que la sostenibilidad es una consideración incorporada».

Un futuro más sostenible para la industria aeroespacial

La automatización y estandarización del proceso de datos medioambientales en la industria aeroespacial es un proceso complejo, especialmente desde la perspectiva del usuario final, y aún queda mucho camino por recorrer. Ansys apoya el futuro sostenible de la industria aeroespacial proporcionando un proceso que no solo acelera la toma de decisiones de diseño, sino que también permite a los fabricantes impulsar los esfuerzos de sostenibilidad dentro de sus organizaciones, impulsando en última instancia el negocio y la industria hacia un futuro mejor.