Iluminando el camino por delante con nuevos materiales

Encontrar materiales más limpios e inteligentes para el diseño de faros de automóviles nunca ha sido tan fácil.

Con el software de gestión de datos de materiales Ansys Granta MI, tiene acceso a datos completos, como el conjunto de datos MaterialUniverse™, que incluye materiales técnicos, económicos y ambientales para miles de materiales de ingeniería, y la biblioteca avanzada de polímeros globales con información detallada sobre más de 100.000 grados de polímeros, incluidos polímeros de SABIC.

SABIC es un fabricante petroquímico líder a nivel mundial que crea polímeros de alto rendimiento que están bien equipados para aplicaciones de faros. Mediante el uso de herramientas de simulación multifísica de Granta y Ansys, la selección de materiales es perfecta durante todo el proceso de diseño para proyectos automotrices y más.

SABIC produce una amplia gama de soluciones de materiales, incluida la familia de resinas ULTEM™ de soluciones de alta temperatura, compuestos LNP™ y resinas de copolímero PC, resinas NORYL™, etc. Los datos de estos materiales están disponibles en las bibliotecas de materiales de Granta MI Enterprise y Ansys Granta Selector, y se puede exportar fácilmente a una amplia gama de plataformas de simulación Ansys.

Una razón para la resina

La resina de polieterimida (PEI) ULTEM se utiliza en una variedad de aplicaciones que abarcan una amplia variedad de industrias, incluidas la electrónica, la automotriz, la atención médica, los equipos industriales y la infraestructura. Estos grados de resina generalmente se moldean por inyección en las geometrías requeridas, lo que permite la producción en masa a escala industrial.

Faros LED de matriz digital

Los faros son un componente de estilo importante para los automóviles para el reconocimiento de la marca. Las nuevas tecnologías como los LED proporcionan una iluminación adaptable y de alto rendimiento, pero también nuevos desafíos de diseño para los fabricantes. Los diseños involucran alta complejidad geométrica y muchos componentes. Los LED y los componentes eléctricos pueden generar altas temperaturas que pueden afectar la geometría y, por lo tanto, el rendimiento de la iluminación. Existen especificaciones automotrices estrictas que regulan hasta qué punto se puede desviar el haz de los faros durante el uso para evitar deslumbrar al tráfico que se aproxima.

La resina ULTEM de SABIC aborda los requisitos de diseño de alta temperatura (hasta 230 °C) para los faros de matriz digital. Además, la estabilidad dimensional del material y el bajo rendimiento de desgasificación son comparables a las soluciones de metal y vidrio, pero con un peso menor. Las posibles aplicaciones de los faros LED de matriz digital incluyen cilindros de lentes, espaciadores, soportes, espejos reflectores y tomas de dispositivos de microespejos digitales (DMD).

Diseño más inteligente

El uso de modelos digitales para validar el rendimiento y la capacidad de fabricación antes de la fabricación física y las pruebas se ha convertido en una norma de la industria para reducir los rediseños, garantizar los plazos de desarrollo y cumplir con los objetivos de costos. Con acceso a datos de materiales multipunto comparables, completos y de alta calidad, los ingenieros y diseñadores pueden garantizar la precisión de sus validaciones virtuales, lo que agrega confianza al proceso de diseño y reduce el error de diseño y la falla posterior del producto.

De manera similar, la multifísica es el enfoque deseado entre muchos ingenieros. Afortunadamente, SABIC y Ansys se han unido para proporcionar información detallada sobre los materiales de las resinas ULTEM que se pueden usar directamente en los principales solucionadores de Ansys. Los datos incluyen propiedades mecánicas no lineales, como curvas de tensión-deformación y fluencia, así como propiedades térmicas y eléctricas que representan una amplia gama de temperaturas. Los datos de materiales de ULTEM están disponibles en la biblioteca de materiales de Global Polymers en Granta MI y Granta Selector y se pueden exportar a las plataformas de simulación de Ansys, incluidas Ansys Workbench y Ansys Mechanical.

Los fabricantes de automóviles no son los únicos que exploran la multifísica para sus diseños ópticos. El año pasado, un equipo de estudiantes universitarios diseñó un auto de carrera solar utilizando herramientas multifísicas de Ansys, incluido Speos para el diseño de faros. Usando Speos, el equipo diseñó luces que cumplían con las normas de la competencia y usaban menos energía. Esto no solo permitió un motor más potente, sino que también redujo significativamente la preocupación por el sobrecalentamiento. La elección más inteligente de los materiales condujo a luces más pequeñas y económicas. El equipo también utilizó Mechanical para análisis estructurales y Ansys Fluent para simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD).

Selección de materiales en cinco sencillos pasos

Exploremos el flujo de trabajo Granta-SABIC usando una selección de resina ULTEM como ejemplo.

Mediante el uso de datos de materiales listos para la simulación de Granta, incluidos los polímeros de SABIC, con las herramientas de simulación multifísica de Ansys, puede completar un diseño de faro completo.

Pasos:

1. Localice y seleccione la resina ULTEM deseada de la base de datos de materiales de Granta.
2. Vea todos los datos disponibles, incluidos los análisis térmicos.
3. Vaya a la aplicación de simulación de su elección. Por ejemplo, los diseñadores a menudo usan la plataforma de integración de simulación Workbench para incorporar Mechanical para dependientes estructurales y de temperatura.
4. Integre otras herramientas multifísicas según sea necesario, como el software de simulación de enfriamiento de electrónica Ansys IcePak o el software de validación y diseño óptico Ansys Speos.
5. Asigne la resina como material preferente en Granta MI.

Con la capacidad de seleccionar materiales y crear modelos desde la misma plataforma, los diseñadores pueden lograr diseños de alta calidad, comparar materiales entre aplicaciones durante todo el proceso de diseño para garantizar la mejor selección de materiales y aumentar la precisión de las validaciones virtuales.

La resina ULTEM, por ejemplo, admite diseños de productos exigentes que se pueden procesar a escala. Comprende una combinación única de alta resistencia al calor, dieléctricos estables, fuerza, rigidez y estabilidad dimensional. Es inherentemente libre de halógenos y resistente a las llamas, a la vez que es transparente al infrarrojo (IR), hidrolítico y químicamente estable.

Soporte de materiales de principio a fin

Granta MI Enterprise está totalmente integrado con los principales sistemas, incluidos el diseño asistido por computadora (CAD), la ingeniería asistida por computadora (CAE) y la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), para garantizar la aplicación precisa de los datos y las propiedades de los materiales en cada proceso de diseño.

Además, desde los datos de prueba hasta el software de simulación, Granta garantiza que los datos y los resultados permanezcan completamente rastreables. Los datos permanecen vinculados a modelos de simulación, lo que permite a los usuarios rastrear el historial de datos y análisis que alimentaron su simulación. Esto brinda a los ingenieros y diseñadores confianza en sus resultados, al tiempo que facilita la ejecución de análisis posteriores y protege la propiedad intelectual (PI) corporativa incorporada en el trabajo de simulación.