En un mundo hiperconectado donde el 5G, los vehículos eléctricos y los objetos IoT (Internet de las cosas) se están convirtiendo en la norma, la gestión de los campos electromagnéticos ya no es una opción. Para los ingenieros, el desafío es doble: garantizar el rendimiento de la señal y asegurar, al mismo tiempo, la compatibilidad electromagnética (CEM).
El uso de software de simulación en la plataforma 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes, concretamente CST Studio Suite y Opera, permite transformar el ciclo de diseño sustituyendo los costosos prototipos físicos por gemelos digitales de alta fidelidad.
1. CST Studio Suite: la excelencia para la alta frecuencia y la conectividad
El software CST Studio Suite, integrado en el ecosistema SIMULIA, es la referencia para el análisis de fenómenos electromagnéticos de alta frecuencia (HF). A diferencia de los métodos de prueba tradicionales, la simulación permite visualizar lo invisible: la propagación de las ondas.
Optimización de antenas e integración 5G
Uno de los mayores desafíos actuales es la integración de antenas de alto rendimiento en carcasas cada vez más compactas y a menudo compuestas por materiales que generan interferencias (aluminio, carbono).
- Análisis de ubicación: CST permite simular el diagrama de radiación de una antena una vez instalada en su entorno final (p. ej., un smartphone o el ala de un avión).
- Rendimiento MIMO: para el 5G, el software ayuda a diseñar redes de antenas capaces de formar haces precisos (beamforming).
Integridad de la señal (SI) y de la potencia (PI)
En una placa de circuito impreso (PCB), las pistas están tan próximas que los fenómenos de diafonía (crosstalk) pueden corromper los datos. Basándose en los recursos técnicos de Ohmycad, se observa que la simulación predictiva reduce las iteraciones de diseño de PCB en casi un 30%. CST Studio Suite analiza el comportamiento de la corriente para evitar caídas de tensión y pérdidas de energía innecesarias.
2. SIMULIA Opera: el dominio de la baja frecuencia y la magnetostática
Si CST destaca en las ondas rápidas, SIMULIA Opera es el maestro indiscutible de la baja frecuencia, indispensable para el diseño de motores eléctricos, transformadores y dispositivos de imagen médica (IRM).
Diseño de motores eléctricos de alta eficiencia
En el marco de la movilidad eléctrica, la optimización de los imanes permanentes es crucial. Opera permite:
- Simular el par y las corrientes de Foucault: para maximizar la potencia minimizando al mismo tiempo el calentamiento.
- Analizar la desmagnetización: para asegurar que los imanes no pierdan su eficacia bajo el efecto del calor o de campos opuestos.
Blindaje magnético y seguridad
Los imanes potentes pueden perturbar los sensores circundantes. Opera se utiliza para diseñar blindajes eficaces, garantizando que un motor de tracción no interfiera con los sistemas de frenado ABS o las unidades de control de a bordo. Es un aspecto crítico para la homologación de los vehículos autónomos.
3. La ventaja colaborativa de la plataforma 3DEXPERIENCE
La integración de estas herramientas en la plataforma 3DEXPERIENCE cambia las reglas del juego para la gestión de proyectos. Ya no hablamos de software aislado, sino de una continuidad digital total.
Multifísica: ondas, calor y estructura
Un dispositivo que emite ondas suele acabar calentándose. En la 3DEXPERIENCE, puede acoplar una simulación electromagnética (CST) con una simulación térmica (Simulia Abaqus). Si su antena calienta demasiado la carcasa, lo sabrá incluso antes de haber fabricado la primera muestra.
Cloud y continuidad digital
Gracias a la nube, los datos de CAD procedentes de SOLIDWORKS o CATIA son directamente utilizables para la simulación. Como se destaca en Ohmycad, esta centralización permite una trazabilidad perfecta de las modificaciones y facilita el trabajo colaborativo entre los departamentos de RF (radiofrecuencia) y mecánica.
¿Por qué elegir la simulación en lugar de la prueba física?
El coste de una cámara anecoica (para probar las ondas) es prohibitivo para muchas pymes. La simulación ofrece:
1. Reducción de costes: menos prototipos físicos destruidos.
2. Rapidez de comercialización (Time-to-Market): identificar los errores de CEM desde la fase de diseño.
3. Innovación: probar configuraciones audaces que serían imposibles de fabricar manualmente.
Conclusión y conversión
Dominar las ondas y los imanes es el pilar de la innovación tecnológica moderna. Ya sea que trabaje en la próxima generación de objetos conectados o en la propulsión eléctrica, las soluciones de simulación de la 3DEXPERIENCE le ofrecen la precisión necesaria para alcanzar el éxito.
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