Prototipado virtual

El prototipado virtual es un método del proceso de desarrollo de productos . Consiste en utilizar software de diseño asistido por ordenador (CAD), diseño automatizado por ordenador (CAutoD) e ingeniería asistida por ordenador (CAE) para validar un diseño antes de fabricar un prototipo físico . Esto se logra creando formas geométricas generadas por ordenador (generalmente en 3D) y combinándolas en un conjunto para probar diferentes movimientos mecánicos, ajuste y funcionamiento. El conjunto o las piezas individuales se pueden abrir en software CAE como gemelos digitales para simular el comportamiento del producto en el mundo real.

El proceso de diseño y desarrollo de productos solía basarse principalmente en la experiencia y el criterio de los ingenieros para la creación de un concepto inicial. Posteriormente, se construía y probaba un prototipo físico para evaluar su rendimiento. Sin una forma de evaluar su rendimiento de antemano, era muy improbable que el prototipo inicial cumpliera las expectativas. Por lo general, los ingenieros tenían que rediseñar el concepto inicial varias veces para corregir las deficiencias detectadas durante las pruebas físicas.

Hoy en día, los fabricantes se ven presionados a reducir el tiempo de comercialización y optimizar sus productos para alcanzar mayores niveles de rendimiento y fiabilidad. Un número mucho mayor de productos se desarrolla en forma de prototipos virtuales, en los que se utiliza software de simulación de ingeniería para predecir el rendimiento antes de construir prototipos físicos. Los ingenieros pueden explorar rápidamente el rendimiento de miles de alternativas de diseño sin invertir el tiempo y el dinero necesarios para construir prototipos físicos. La capacidad de explorar una amplia gama de alternativas de diseño conduce a mejoras en el rendimiento y la calidad del diseño. Sin embargo, el tiempo necesario para lanzar el producto al mercado suele reducirse sustancialmente porque los prototipos virtuales se pueden producir mucho más rápido que los prototipos físicos. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El prototipado integral considera por completo cómo se fabrica y ensambla un producto o componente, y vincula las consecuencias de esos procesos con el rendimiento. La disponibilidad temprana de prototipos virtuales físicamente realistas permite realizar pruebas y confirmar el rendimiento a medida que se toman las decisiones de diseño; lo que acelera la actividad de diseño y proporciona una visión más profunda de la relación entre la fabricación y el rendimiento que la que se puede obtener mediante la construcción y prueba de prototipos físicos. Entre los beneficios se incluyen la reducción de costes tanto en el diseño como en la fabricación, ya que el prototipado y las pruebas físicas se reducen drásticamente o se eliminan, y se seleccionan procesos de fabricación eficientes pero robustos. ^{[ 5 ]}

La firma de investigación Aberdeen Group informa que los fabricantes líderes, que utilizan ampliamente la simulación desde las primeras etapas del proceso de diseño, alcanzan los objetivos de ingresos, costos, fecha de lanzamiento y calidad para el 86 % o más de sus productos. ^{[ 6 ]} Los fabricantes líderes de los productos más complejos llegan al mercado 158 días antes con costos $1.9 millones más bajos que todos los demás fabricantes. Los fabricantes líderes de los productos más simples llegan al mercado 21 días antes con costos de desarrollo de producto $21,000 más bajos. ^{[ 7 ]}

Fisker Automotive utilizó el prototipado virtual para diseñar la estructura trasera y otras áreas de su híbrido enchufable Karma para garantizar la integridad del tanque de combustible en un choque trasero, como lo exige la certificación de las Normas Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados (FMVSS) 301. ^{[ 8 ]} Agilent Technologies utilizó el prototipado virtual para diseñar sistemas de refrigeración para el cabezal de calibración de un nuevo osciloscopio de alta velocidad . ^{[ 9 ]} Miele utilizó el prototipado virtual para mejorar el desarrollo de sus máquinas lavadoras-desinfectadoras simulando sus características operativas al principio del ciclo de diseño . ^{[ 10 ]} Varias soluciones de software CAE (por ejemplo, Working Model y SimWise) ofrecen la posibilidad de comprobar los beneficios del prototipado virtual incluso para estudiantes y pequeñas empresas, y hay una colección de estudios de caso disponibles desde 1996. ^{[ 11 ]}

• Simulación de choque
• Análisis de elementos finitos
• Simulación por ordenador
• Prototipado en papel