El prototipado virtual es un método en el proceso de desarrollo de productos . Implica el uso de software de diseño asistido por computadora (CAD), diseño automatizado por computadora (CAutoD) e ingeniería asistida por computadora (CAE) para validar un diseño antes de comprometerse a hacer un prototipo físico . Esto se hace creando formas geométricas generadas por computadora (generalmente 3D) (partes) y combinándolas en un "ensamblaje" y probando diferentes movimientos mecánicos, ajuste y función. El ensamblaje o las partes 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 producir un diseño conceptual inicial. Luego se construía y probaba un prototipo físico para evaluar su rendimiento. Sin ninguna forma de evaluar su rendimiento de antemano, era muy poco probable que el prototipo inicial cumpliera las expectativas. Por lo general, los ingenieros tenían que rediseñar el concepto inicial varias veces para abordar las debilidades que se revelaban en las pruebas físicas.
En la actualidad, los fabricantes se ven presionados a reducir el tiempo de comercialización y optimizar los productos para lograr niveles más altos de rendimiento y confiabilidad. Se está desarrollando un número mucho mayor de productos 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 llevar 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 de extremo a extremo tiene en cuenta plenamente cómo se fabrica y ensambla un producto o un componente, y vincula las consecuencias de esos procesos con el rendimiento. La disponibilidad temprana de estos prototipos virtuales físicamente realistas permite que se realicen pruebas y se confirme el rendimiento a medida que se toman las decisiones de diseño, lo que permite acelerar la actividad de diseño y proporciona más información sobre la relación entre la fabricación y el rendimiento que la que se puede lograr mediante la construcción y prueba de prototipos físicos. Los beneficios incluyen una reducción de los costos tanto en el diseño como en la fabricación, ya que el prototipado físico y las pruebas se reducen o eliminan drásticamente y se seleccionan procesos de fabricación eficientes pero robustos. [5]
La firma de investigación Aberdeen Group informa que los mejores fabricantes, que hacen un uso extensivo de la simulación en las primeras fases 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 mejores fabricantes de los productos más complejos llegan al mercado 158 días antes con costos 1,9 millones de dólares más bajos que todos los demás fabricantes. Los mejores fabricantes de los productos más simples llegan al mercado 21 días antes con costos de desarrollo de productos 21.000 dólares menos. [7]
Fisker Automotive utilizó prototipos virtuales para diseñar la estructura trasera y otras áreas de su híbrido enchufable Karma para asegurar la integridad del tanque de combustible en un choque trasero como lo requiere la certificación de Estándares Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados (FMVSS) 301. [8] Agilent Technologies utilizó prototipos virtuales para diseñar sistemas de enfriamiento para el cabezal de calibración para un nuevo osciloscopio de alta velocidad . [9] Miele utilizó prototipos virtuales para mejorar el desarrollo de sus máquinas lavadoras-desinfectadoras simulando sus características operativas al comienzo del ciclo de diseño . [10] Varias soluciones de software CAE (por ejemplo, Working Model y SimWise) ofrecen la posibilidad de verificar los beneficios del prototipo virtual incluso para estudiantes y pequeñas empresas, y una colección de estudios de casos está disponible desde 1996. [11]