Simulación numérica de procesos de estampación en frío y su aplicación a la industria de la automoción

Resumen

Dentro de la industria de automoción, hoy por hoy, no se entiende la realización de cualquier componente o sistema sin el apoyo, durante las etapas tempranas de su desarrollo, de las herramientas de simulación por ordenador. Estas herramientas abarcan cualquiera de los campos implicados para todas las etapas de desarrollo de los componentes de un automóvil: simulación de procesos de fabricación, de diversos estados de carga, escenarios logísticos, etc. En la actualidad, el reto consiste en interconectar varias etapas, de modo que se puedan emplear los datos proporcionados por una de las etapas como alimentación de otra. Este paso directo de información supondría un valor añadido ya que las simulaciones de procesos aportarían las tensiones, deformaciones y demás parámetros geométricos que definirían un estado inicial, a partir del cual se simularían los estados de carga requeridos. En consecuencia se mejorarían las correlaciones numérico-experimentales dado que es conocido que en numerosas ocasiones se ha detectado discrepancia entre ensayos estructurales físicos y sus simulaciones, para piezas metálicas que provienen de un proceso de conformado en frío. Tras un análisis detallado de los diferentes factores que influyen en este comportamiento, se puede concluir que la variación de propiedades sufrida durante el conformado no se tiene en cuenta, en general, al lanzar las simulaciones estructurales o de crash, lo que provoca la falta de correlación numérico- experimental en demasiadas ocasiones. Hoy en día ya existen herramientas comerciales que permiten realizar ese paso de trasladar ciertas características, resultado de las simulaciones de proceso, como datos de entrada para las simulaciones estructurales. Lo que no es tan claro de interpretar es en qué manera trata el programa “receptor” de los datos, el que se empleará para la simulación estructural, la entrada de deformaciones plásticas provenientes de la simulación de estampación. En consecuencia, la presente Tesis tiene como motivación y objetivo principal el controlar y definir la manera óptima de transferir los resultados de la deformación, producida durante las simulación del proceso de estampado en frío de un componente en el sector de la automoción, hacia los programas de simulación estructural, para poder así tenerla en cuenta al realizar las simulaciones de los casos de carga a que esté sometido dicho componente. Este objetivo se ha traducido en la definición de una metodología de trabajo, aplicable a nivel industrial, con la que enfrentarse a la estimación mediante simulación de la rigidez estructural de componentes estampados. Para el desarrollo de dicha metodología se han empleado superficies de respuesta, ensayos de embutibilidad Marciniak y de tracción uniaxiales, así como simulaciones de estampación, inversas y estructurales.