"Es como ser un chef": el fabricante de imanes personalizados se mantiene a la vanguardia de las tendencias de diseño de la industria con IA

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Este artículo está patrocinado por Triad Magnetics, una empresa que ha impulsado la electrónica en los mercados de consumo, comerciales e industriales con tecnología magnética innovadora durante más de 75 años.

Al comprar componentes magnéticos, hay miles de productos listos para usar disponibles. Pero, ¿y si un cliente necesita un requisito específico que requiere un diseño personalizado? Pasar por múltiples iteraciones de un prototipo, con tantas opciones, decisiones y cálculos involucrados, a menudo puede hacer que el proceso de diseño se sienta abrumador y lento.

"Lo considero como una especie de chef", dice Lázaro Rodríguez, gerente de ingeniería de Triad Magnetics. "Estás tratando de encontrar una receta estándar, pero hay todo tipo de ingredientes diferentes disponibles para hacerla. Puedes pensar en el magnetismo como solo un cable y un núcleo, pero hay tantos tipos diferentes. Depende de la ingeniero de diseño para elegir entre los materiales disponibles y encontrar la mejor solución para el cliente. Es una especie de arte".

Casi todo lo que usa electricidad requiere algún tipo de transformador o inductor magnético, explica el presidente de Triad, Bill Dull. Esto se aplica a una variedad de industrias, incluidas la médica, el procesamiento de alimentos, las comunicaciones y la aviónica. "Cada aplicación tiene un tamaño, rendimiento, entorno y requisitos de seguridad diferentes", dice Dull. "Y cada fabricante aborda su proyecto de manera diferente para diseñar algo que nunca antes se había construido con infinitas posibilidades para resolver un problema específico. Continuamente buscamos formas de ayudar a nuestros ingenieros a mejorar sus 'recetas' y perfeccionar el arte del diseño personalizado".

Triad Magnetics se especializa en transformadores e inductores para la industria electrónica, con servicios que van desde el diseño personalizado y la creación de prototipos hasta las pruebas. Recientemente, Triad se asoció con Frenetic, una empresa con sede en Europa que utiliza inteligencia artificial (IA) para optimizar procedimientos de ingeniería obsoletos. El objetivo es adelantarse a las tendencias de diseño de la industria simplificando el camino inicial hacia un diseño personalizado.

Bill aburrido (BD): Siempre estamos tratando de equilibrar el costo, la capacidad de fabricación y la eficiencia. Con el magnetismo, las personas no pueden simplemente usar lo que está en el estante de la tienda porque necesitan productos existentes nuevos o modificados con materiales que cumplan con los requisitos de la aplicación. Pero no hay un libro de texto que te diga qué hacer, y no hay materiales estandarizados. La mayor parte de lo que saben nuestros ingenieros lo han aprendido a través de la capacitación en el trabajo y años de experiencia.

Lazaro Rodriguez (LR): Nuestros ingenieros de diseño sénior mantienen conversaciones en profundidad con los clientes para comprender mejor lo que necesitan. A partir de ahí, crearemos un prototipo para probar nuestra salida. Es posible que ese intento inicial aún no sea exactamente lo que necesitan, pero ahora hemos creado un punto de referencia, por lo que será más fácil hacer ajustes que nos acerquen a la solución final.

Históricamente, no ha habido un programa simple o una base de datos infinita en la que simplemente pueda ingresar algunos números y le diga: "Aquí está la solución óptima". Siempre es una gran cantidad de prueba y error basado en la experiencia para acercarse a donde necesita estar antes de pasar por otra iteración o dos para lograrlo perfectamente. La eficiencia del proceso de diseño depende de qué tan cerca esté en ese primer paso.

BD : Hace un año, comenzamos a utilizar el software de modelado magnético de Frenetic. Utilizando nuestro conocimiento y experiencia en diseño, tomamos los variados requisitos de los clientes e ingresamos datos específicos en el software. Luego se le ocurre una solución aproximada casi instantáneamente.

Por ejemplo, el software puede determinar cuánto cable tomará una bobina y cuántas vueltas caben en esa bobina, basando una solución de diseño en todos esos factores diferentes. La idea es hacer que la ingeniería sea más eficiente, ya que es la parte más costosa del diseño magnético.

LR: Lo que Frenetic nos permite hacer es idear el diseño y luego hacer iteraciones de ese diseño más rápidamente. Cada vez que alguien ingresa información, la plataforma de IA de Frenetic puede crear más posibilidades con diferentes variaciones de cables, núcleos, materiales de aislamiento y otros parámetros. Obtendrá mejores diseños y cálculos a medida que continúe utilizando el software.

BD: Nuestros competidores que no usan el software deben hacer estos cálculos manualmente, mientras que el software de Frenetic nos proporciona todos estos factores. No solo podemos diseñar de manera más rápida y eficiente según las especificaciones del cliente, sino que también contamos con las personas y la maquinaria para seguir siendo competitivos mediante la creación de unidades más pequeñas y eficientes. Nos estamos preparando para el futuro: aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia que funcionan a 500 kilohercios (kHz) o más.

BD: Teníamos un cliente que necesitaba un transformador resonante LLC para vehículos eléctricos (VE). El software Frenetic es particularmente experto en el diseño de LLC de alta frecuencia, por lo que al usarlo podríamos satisfacer las necesidades del cliente de manera más eficiente.

LR: Primero hicimos un prototipo y luego una revisión de ese prototipo inicial para que coincidiera con los requisitos del cliente para la inductancia de fuga. Los transformadores LLC ayudan a crear sistemas de inversores que los sistemas de carga EV están utilizando ahora. Normalmente, esas aplicaciones requieren más energía que los productos electrónicos de consumo e industriales. La topología LLC permite una mayor eficiencia en estas potencias más altas.

BD: En aplicaciones de alta potencia, como la carga de baterías, una ineficiencia mínima aún puede resultar en una gran pérdida de potencia debido a que la cantidad de potencia involucrada es sustancial. El mundo se está moviendo hacia baterías de mayor potencia, vehículos eléctricos y aplicaciones de energía alternativa. Ahí es donde Frenetic está enfocando su modelado de software. Tratar de hacer las cosas más pequeñas y más eficientes requiere operar a una frecuencia más alta y mientras los dispositivos se mueven en esa dirección, Triad Magnetics también se mueve en esa dirección.

BD: Nuestro legado de productos de catálogo listos para usar que funcionan en el rango de transformadores de potencia estándar de 50 a 60 hercios es por lo que la gente nos conoce. No se dan cuenta de que la mayor parte de nuestro negocio está en el trabajo de diseño personalizado en magnetismo de alta frecuencia.

En el magnetismo basado en ferrita, generalmente no hay muchas vueltas de alambre alrededor de la bobina. Es un proceso que requiere mucha mano de obra porque se trata de unas cuantas vueltas de alambre pesado, algo de aislamiento, un alambre más pequeño, tal vez más aislamiento, y luego cinta adhesiva para crear un espacio de seguridad. Se necesita mucha habilidad y es un desafío automatizar el magnetismo de alta frecuencia para aplicaciones de alta potencia.

Sin embargo, nuestro equipo de fábrica es muy adecuado para este tipo de bobinado. Nuestras máquinas CNC ayudan con el proceso, manteniendo una calidad constante y acelerando la producción. También contamos con equipos de separación de núcleos de ferrita, y podemos colocarles diferentes separaciones para cambiar la inductancia y el rendimiento de una pieza. Estas máquinas nos permiten estandarizar ciertos núcleos y materiales y luego hacer ajustes internos según sea necesario para diferentes aplicaciones.

Crédito de la imagen: Triad Magnetics