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Simulación Cloud multifísica para el diseño de controles de flujo muy dinámicos y exactos para aplicaciones de microfluidos
Nombre organización: ELVESYS
Otras organizaciones participantes

GOMPUTE.

ITAINNOVA.

Sitio web otros participantes
Fuente de financiación:

Comisión Europea Horizonte 2020.

Tipo de problema / sector: FluidosMultifísica

Aplicación: Cloud-Simulación.

Empresa:

ELVELYS es una pyme innovadora francesa que comercializa la marca de productos de control de flujo más ampliamente utilizada en el mundo, y promueve la transferencia tecnológica de innovaciones en el campo de la microfluídica. GOMPUTE, es un proveedor de soluciones HPC sueco líder en simulaciones. ITAINNOVA es un centro de tecnología español sin ánimo de lucro, cuya misión es ayudar al logro de un nuevo futuro a través de la innovación y el desarrollo tecnológico.

Reto:

La microfluídica abarca tanto el estudio del comportamiento de fluidos a través de microcanales, normalmente a escala submilimétrica, como la tecnología de fabricación de los componentes relacionados. El control adecuado de estos sistemas es complicado, ya que los chips son extremadamente sensibles a variaciones externas, los sistemas tienen volúmenes muertos de fluido que ralentizan el tiempo de reacción para el controlador y los sensores más adecuados no están siempre disponibles. Por ello, el propósito del experimento fue generar una simulación por ordenador a tiempo real que reprodujese el dispositivo físico para permitir la mejor controlabilidad dinámica posible (tanto en el modelo como en el mundo real), es decir, un control rápido con alta precisión.

Solución:

La solución está basada en el desarrollo de modelos de simulación que pueden ser utilizados tanto para el testado del sistema virtual como para el control del sistema real. Estos modelos se utilizan para mejorar las estrategias de control de dos maneras:
1. Posibilitan estrategias de control avanzado, ya que las predicciones pueden ser utilizadas para predecir el comportamiento del sistema, que puede contrarrestar los efectos de la sensibilidad y los volúmenes muertos.
2. El modelo puede proporcionar características de flujo no disponibles mediante detección, tales como profundidad de flujo, localización de la interfaz o la tensión de cizalla.
El desarrollo de estos modelos requiere HPC. En concreto, simulaciones computacionales de dinámica de fluidos (CFD, Computational Fluid Dynamics) del chip de microfluidos en uso. Es necesario ejecutar lotes de simulaciones CFD en el clúster para poder construir herramientas de simulación en tiempo real basadas en modelos de orden reducido (ROM, Reduced Order Models).

Beneficio:

El mayor logro empresarial es una metodología para el desarrollo de estrategias de control basadas en modelos predictivos precisas, tanto en sistemas microfluidicos reales como virtuales. Con la nueva herramienta desarrollada, se podrá ofrecer a los clientes una oferta más adecuada y rápida, y la información proporcionada por el flujo de trabajo de simulación permitirá una mejora continua de la cadena de valor.
Para ELVESYS, este experimento proporcionará:
1. Fácil acceso a simulaciones de microfluidos para sus clientes a través de un atractivo laboratorio virtual basado en cloud que propiciará la selección y compra de dispositivos microfluídicos.
2. El flujo de trabajo de simulación/análisis HPC-cloud permitirá un conocimiento profundo del rendimiento de productos tanto a nivel de sistema como a nivel de componente.
3. Nuevas oportunidades en la mejora de los controladores de sistema.
4. Un aumento de entre 5-10% en el margen de beneficio por oferta.
5. Acceso a una mayor participación en el mercado objetivo total (TAM, Total Addressable Market), que se espera alcance 112 billones de dólares para 2023.
Para ITAINNOVA, este experimento permitirá:
1. Aumentar y renovar el catálogo de servicios para sus clientes.
2. Demostrar el impacto de herramientas para simulaciones en tiempo real en sectores de fabricación más allá de este experimento.
3. Desarrollar nuevos procedimientos de simulación similares como servicio de consultoría para pymes, focalizados en el uso de servicios de HPC para la construcción y testado virtual de configuraciones mecatrónicas.

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