El Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN ha desarrollado el nuevo software de simulación predictiva para fundición de hierro KASANDRA®. Un desarrollo que, en tiempo real, permite conocer el riesgo real de generación de rechupes, micro-rechupes y otros defectos de contracción en pieza. ¿La clave? incorporar las características específicas y la calidad metalúrgica del metal de la planta o de cada colada en la simulación. Una ventaja que, en palabras de sus creadores, aporta beneficios tanto a la oficina técnica como a la línea de producción.
José Manuel Gutiérrez, responsable del Centro de Modelización AZTERLAN profundiza en algunos de estos conceptos.
¿En qué se diferencia KASANDRA® de otros simuladores?
Para entender la ventaja que aporta de KASANDRA® a la fundición respecto a otros simuladores, la clave está en sustituir la palabra “simular” por “predecir”, con la asertividad respecto al resultado final que ello implica.
La simulación es una herramienta que busca representar una realidad a partir de un modelo construido sobre una serie de variables y de las interacciones que se dan entre ellas. Cuanto más completa es la cantidad y la calidad de los datos que pueden aportarse a este modelo, más realista y fiable será su representación final.
La mayoría de las herramientas de simulación se basan en unas características teóricas del metal y del proceso de fundición, así como en un modelo teórico lineal del enfriamiento del metal que, aunque se complementan con otros parámetros relevantes, no representa el comportamiento real del material una vez en el molde.
¿Por qué y cómo nace KASANDRA®?
KASANDRA® nace como resultado de una necesidad y de una oportunidad.
La necesidad, como es lógico, proviene de las empresas de fundición, de su necesidad de estabilizar y controlar sus procesos para asegurar resultados de calidad repetibles, en tiempos y costes eficientes. La oportunidad nos la ofrecen, sobre todo, los desarrollos tecnológicos y el nuevo conocimiento generado en torno al proceso de fundición y solidificación, ámbito en el que la investigación es un aspecto clave.
Aunque en los últimos cincuenta años la industria de fundición ha avanzado en conocimiento y desarrollo tecnológico más que en los doscientos años precedentes, algunos problemas no han sido resueltos de forma definitiva y es nuestra obligación interconectar necesidad y nuevos desarrollos/conocimiento para ofrecer soluciones que aportan valor a la fundición.
En referencia al proceso de solidificación, la “no-linealidad” de la relación entre pérdida de calor y pérdida de volumen es uno de los principales orígenes de fallos como rechupes y micro-rechupes… Hoy en día, tenemos conocimiento y herramientas, como el análisis térmico, que nos permiten saber qué le ocurre al metal en cada paso del proceso de enfriamiento y esa es, precisamente, la información crítica a incorporar para hacer predicciones realistas respecto a la calidad final de las piezas.
En este punto crítico, en el que resto de software del mercado fallan, es donde hemos basado el desarrollo de KASANDRA®.
¿A qué fundiciones aporta valor KASANDRA®?
KASANDRA® está ideado para aquellas fundiciones que cada día lidian con la presencia de problemas metalúrgicos tales como rechupes, micro-rechupes, porosidades, carburos… o que, en general, puedan encontrarse con problemas de calidad relacionados con las propiedades mecánicas podrían conseguir un importante salto cualitativo con la incorporación de KASANDRA®.
A nivel de oficina técnica, KASANDRA® permite definir la calidad metalúrgica mínima necesaria para fabricar las piezas sin defectos en base a las características específicas de su geometría, así como definir los requisitos de alimentación existentes en cada módulo de la pieza para diseñar sistemas de alimentación más eficientes. Y, a la inversa, ya a pie de colada, KASANDRA® permite conocer el riesgo asociado a la calidad metalúrgica específica de cada colada con respecto a la aparición de defectos en pieza… Lo cual permite implementar acciones correctivas actuando sobre el metal, colada a colada.
En estos casos, a la reducción de pérdidas directas por la aparición de defectos, habría que añadirles el ahorro directo en términos de consumo de energía, materias primas, mano de obra o, incluso, de controles secundarios.
¿Podríamos decir que las herramientas de simulación y modelización están en auge?
Poco a poco, la fundición se ha ido dando cuenta de la importancia del Dato para la mejora de sus procesos. El “auge” de la modelización y la simulación van de la mano de este fenómeno. Tenemos la necesidad de entender y correlacionar los procesos y sus resultados.
Con este fin, nuestro rol como investigadores es diseccionar el proceso; entender la influencia de la física y la química sobre el comportamiento de los metales y definir la influencia de las diferentes variables sobre el resultado final, pues, solo así podremos “manipularlo” para nuestro beneficio.
En fundición, junto con la composición química, el proceso de solidificación es especialmente crítico por ser cuando se suelen producir los problemas de contracción y defectos relacionados con falta de material. Cuanto más realista y completo sea el modelo de solidificación desarrollado y mejor calidad tengan los datos que lo alimentan, obtendremos una representación más o menos fiel de un posible final.
En la actualidad, la transformación o (al menos) inmersión digital que se está produciendo en las fundiciones nos provee de datos de alto valor que, bien interpretados y aplicados, abren las puertas a que las empresas de fundición puedan dar un gran salto tecnológico. Por tanto, si parece que la modelización y la simulación están en auge es porque la fundición ha entendido el rendimiento que puede obtener de ellas.
Adjuntamos también un artículo científico-divulgativo sobre cómo funciona la herramienta de simulación predictiva para fundición KASANDRA, podéis acceder a él pinchando aquí.
Noticia propuesta por FUNDIGEX – Asociación Española de Exportadores de Fundición