Cast Iron Case Studies

Hoy en día, la simulación de procesos de fundición ofrece un banco de pruebas virtuales para llevar a cabo ensayos de fundición con ilimitados grados de libertad y sin riesgos económicos o de producción significativos. Durante el desarrollo de la carcasa del motor eléctrico “E-Traction” del VW Golf, Volkswagen AG decidió sistemáticamente utilizar MAGMASOFT^® para el diseño y la validación temprana de un producto y un proceso de producción altamente robustos.

El equipo de Volkswagen AG, formado por expertos de desarrollo, diseño, producción y herramientas, aplicó MAGMASOFT^® de forma “clásica”, utilizando la simulación de llenado y solidificación para analizar la efectividad de diferentes cambios realizados paso a paso. Debido a los estrictos requisitos técnicos para la pieza y al tiempo disponible extremadamente limitado, el objetivo era evaluar virtualmente todos los riesgos relevantes y minimizarlos de manera demostrable e, idealmente, eliminarlos antes de fijar el diseño de la pieza y el molde.  

Basándose en la trayectoria de solidificación de la carcasa del motor eléctrico, los ingenieros de Volkswagen utilizaron iterativamente MAGMASOFT^® para hacer cambios que optimizaron el diseño de la pieza. Para esta propuesta, el equipo analizó sistemáticamente medidas para mejorar el llenado mediante modificaciones en los sistemas de ataques, así como investigó cambios en los tamaños y posiciones de las alimentaciones para optimizar la solidificación. Adicionalmente, se evaluó la influencia de integrar caminos de alimentación adicionales en la geometría de la pieza fundida y de mejorar el control de temperatura en el molde de la pieza.

Los cambios que conducían a mejoras se adoptaron para la siguiente iteración, mientras los cambios ineficaces fueron descartados. En 19 pasos, los ingenieros llegaron a una versión que cumplía con los altos criterios de calidad, que luego fue utilizado como base para el mecanizado de las herramientas e implementarlos con éxito en la producción.

El uso de áreas de evaluación, que el usuario puede definir en la pieza en MAGMASOFT^®, ayuda a enfocarse en áreas funcionales criticas de la pieza fundida o de la herramienta. Este enfoque metodológico garantiza una evaluación coherente de las posibles áreas de riesgo durante toda la duración del proyecto, desde el primer diseño conceptual hasta la configuración del proceso aprobado. Al visualizar y analizar continuamente diferentes criterios de calidad para todas las áreas criticas de la pieza, es posible evaluar fácilmente el efecto de un cambio determinado en el éxito del proyecto.

Durante el desarrollo de una pieza compleja, como la carcasa “E-Traction”, es fácil perder la perspectiva al realizar un análisis de simulación iterativo clásico. Cuando se adopta un enfoque paso a paso, es natural centrarse únicamente en las áreas o problemas críticos individuales. Por lo tanto, no es fácil determinar cómo las modificaciones seleccionadas afectan a otras áreas de la pieza fundida. En retrospectiva, a menudo no es posible encontrar respuestas concretas a preguntas como: “¿Qué aprendizajes se ganaron con la versión 2?“ o “¿Cuáles fueron los resultados reales de los cambios realizados en la versión 8 y qué efecto tuvieron en los costos?”. Revisar estas preguntas a posteriori suele ser una tarea tediosa. En este caso, los ingenieros de Volkswagen AG utilizaron MAGMASOFT^® para poder evaluar y hacer un seguimiento de la efectividad y rentabilidad de las mejoras conseguidas mediante numerosos cambios realizados a lo largo del proyecto completo.

La perspectiva de evaluación (Assessment Perspective) en MAGMASOFT^® permite la combinación definida por el usuario de resultados ejecutados de las simulaciones individuales, diseños virtuales de experimentos u optimizaciones autónomas. Estos resultados pueden provenir de uno o varios proyectos desarrollados, y estos pueden compararse en función de diferentes criterios de una manera sencilla. Gracias al uso de métodos estadísticos, la comparación cuantitativa de todas las alternativas de proyectos importados produce resultados solidos sin ninguna influencia subjetiva. Con esta herramienta, las soluciones y las opciones adecuadas pueden identificarse y evaluarse rápida y fácilmente. Estas posibilidades son particularmente útiles no sólo para identificar criterios de calidad relevantes, sino también como base para la toma de decisiones económicas en la gestión de proyectos.

Esto permitió una visualización temprana y continua del progreso del proyecto de la carcasa de motor de “E-Traction”, logrando un compromiso óptimo entre calidad, uso de materiales y rentabilidad. El cambio esperado en los costos de producción, debido a la reducción del volumen del alimentador y a la mejora del rendimiento, como resultado de las modificaciones del enfriamiento en el molde, pudo observarse claramente a partir de la versión 12 (figura abajo).