Gemelos virtuales en la industria del empaque: nueva era de diseño y validación sin prototipos físicos

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Gemelos virtuales en la industria del empaque: nueva era de diseño y validación sin prototipos físicos

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La metodología de modelado y simulación (MODSIM) mediante el uso de gemelos virtuales está resolviendo los principales dolores de cabeza en el desarrollo de empaques: aligeramiento estructural, validación de nuevos materiales, experiencia del consumidor y desempeño logístico. Yamil Zarur, director de negocios para el Norte de Latinoamérica en Dassault Systèmes, revela cómo las tecnologías MODSIM permiten reducir tiempos, costos y riesgos, facilitando un diseño más inteligente, colaborativo y sostenible.

El diseño y desarrollo de empaques en la industria de envasado para bienes de consumo masivo vive un crecimiento sostenido, impulsado por la combinación de factores como el auge en la demanda de estos productos, la llegada continua de soluciones tecnológicas innovadoras y la preocupación constante por la sostenibilidad.

Sin embargo, en este mismo contexto, las empresas se ven enfrentadas a nuevos desafíos para mantenerse competitivas, algunos de ellos incluyen cómo reducir el peso y volumen del empaque sin comprometer la resistencia o funcionalidad; cómo incorporar materiales más sostenibles sin que se disparen los costos o surjan fallas en planta; y cómo garantizar una experiencia satisfactoria para el consumidor sin repetir iteraciones eternas ni depender exclusivamente de prototipos físicos.

Estos retos son comunes a casi cualquier empresa que produce millones de unidades de empaque al año. Y, aunque el contexto latinoamericano añade desafíos propios —como condiciones logísticas dispares o normativas cambiantes—, el fondo del problema es compartido a nivel global.

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“Una botella puede verse perfecta en la computadora, pero al pasar diez horas en una caja dentro de un camión que va por carreteras irregulares, se fractura. Lo que parecía un pequeño detalle de diseño termina afectando todo el lanzamiento”, comenta Yamil Zarur. “Lo mismo pasa con empaques que gotean, se abollan o no se abren correctamente. Son dolores de cabeza frecuentes para las marcas que hoy podemos evitar y gestionar desde el entorno digital”.

“82 % de los consumidores buscan empaques más sostenibles”, Yamil Zarur, director de negocios para la región norte de América Latina en Dassault Systèmes.

Gemelos virtuales de MODSIM y cómo impacta mi negocio

Un gemelo virtual (parecido a un gemelo digital) no es simplemente un modelo en 3D. Es una representación dinámica que incorpora las propiedades físicas, químicas y funcionales del empaque, permitiendo, a través de un software, simular su comportamiento en condiciones reales: desde su resistencia a caídas y apilamiento, hasta su capacidad para mantener la integridad del producto durante el transporte, almacenamiento y consumo.

Gracias a la tecnología MODSIM (modelado y simulación unificados), es posible validar virtualmente cada detalle del diseño sin necesidad de fabricar prototipos físicos. Esto significa que se pueden ejecutar cientos de iteraciones en cuestión de días, algo que antes requería semanas o incluso meses de pruebas manuales.

Una de las grandes ventajas operativas de esta tecnología es la posibilidad de alimentar el gemelo digital con datos reales del proceso de fabricación, pruebas de laboratorio y propiedades específicas de los materiales. Plataformas como 3DEXPERIENCE® de Dassault Systèmes, permiten importar desde modelos CAD hasta parámetros físicos, datos reológicos, resultados de pruebas de compresión o elasticidad, e incluso condiciones ambientales de la cadena logística.

Esta integración de datos asegura que las simulaciones no se basen en estimaciones genéricas, sino en información específica del entorno del cliente. Según Yamil Zarur, esto permite alcanzar niveles de precisión superiores al 90 % en la predicción del comportamiento del empaque respecto a lo que ocurriría en condiciones reales. “Si el cliente nos da buenos datos, podemos replicar con exactitud cómo se va a deformar un envase con determinada carga, o cómo se comporta un material reciclado frente al calor del llenado en caliente”, explica. Esta capacidad es especialmente relevante en mercados como el de Latinoamérica, donde la diversidad de condiciones climáticas, logísticas y de consumo exige empaques robustos, livianos y eficientes.

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Según la experiencia de Dassault Systèmes en la región, los problemas más comunes que enfrentan las empresas mexicanas y latinoamericanas en general son:

Empaques que fallan en distribución. Desde botellas que no soportan el apilamiento en camiones, hasta cajas que se deforman por cambios de temperatura o humedad, la simulación permite anticipar estos escenarios y rediseñar sin esperar a que el producto falle en campo. Estas simulaciones incluyen ensayos numéricos de top loading, y dinámica modal y explícita para el transporte.
Aligeramiento que compromete la calidad. “Reducir un gramo de material puede parecer poco, pero en millones de unidades representa ahorro sustancial. El problema es que, si no se valida bien, ese gramo puede causar una falla crítica. Con simulación, podemos confirmar la viabilidad del aligeramiento antes de producir”, señala Zarur. Para hacer frente a este punto se utilizan simulaciones del tipo optimización paramétrica para reducir masa y garantizar que los niveles de esfuerzo se mantienen en los niveles de seguridad deseados.
Validación de nuevos materiales. La inclusión de bioplásticos o materiales reciclados genera incertidumbre en planta: comportamiento térmico, flexibilidad, resistencia al impacto. Con modelado molecular y simulación de proceso, es posible anticipar si ese nuevo material funcionará sin sorpresas durante el envasado. Aquí es fundamental el uso de software que permita obtener los parámetros del modelo del material en función de los datos de ensayos físicos.
Experiencia del consumidor final. La apertura fácil, el dispensado adecuado, el sellado hermético… todo eso se puede simular. “Un buen diseño técnico no siempre es una buena experiencia para el usuario. La simulación ayuda a equilibrar los dos mundos desde el principio”, afirma Zarur. Casos típicos son el cerrado de tapas plásticas que incluyen simulaciones no lineales y de dinámica explicita.

La simulación puede integrarse directamente con las condiciones específicas de las líneas de producción existentes en planta, lo que permite evaluar si un nuevo diseño de empaque o un nuevo material podrá ser procesado sin generar cuellos de botella o fallos en maquinaria.

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Zarur indica que uno de los usos más valiosos de la tecnología es simular cómo se comportará un material alternativo —por ejemplo, un bioplástico o un plástico reciclado— en procesos como el llenado en caliente, el moldeo por inyección o el sellado. Esto es posible porque el gemelo digital no solo modela el empaque, sino también el entorno de manufactura, incluyendo temperatura, presión, velocidad de la línea y otras variables específicas.

Destacado: “Podemos decirle al cliente: con esta nueva mezcla de material, tu línea actual va a necesitar bajar la velocidad en 10 %, o deberás ajustar el tiempo de enfriamiento antes del etiquetado”, comenta Zarur. Esta capacidad de anticipar ajustes es clave para evitar tiempos muertos, rechazos en calidad o inversiones innecesarias en adaptación de maquinaria.

Los beneficios de esta transformación digital no son teóricos. En la práctica, empresas como Unilever han logrado una reducción promedio del 12 % en el peso de sus empaques gracias al uso de MODSIM con la plataforma 3DEXPERIENCE. Esta reducción no solo representa menos consumo de material, sino también una mejora significativa en eficiencia logística y reducción de emisiones.

RETAL, fabricante de soluciones de empaque, implementó esta tecnología para ajustar con precisión la relación entre peso y resistencia de sus preformas. Esto les permitió ofrecer a sus clientes múltiples alternativas funcionales sin haber producido una sola unidad física, lo cual acortó el tiempo de desarrollo y redujo riesgos de fallos estructurales en campo.

Del mismo modo, la bodega española Familia Torres disminuyó a la mitad el tiempo de aprobación de sus proyectos de empaque gracias a flujos de trabajo integrados, visibilidad completa y control digital del proceso de validación. La clave en estos casos fue una combinación de modelado 3D, simulación de procesos reales, y colaboración fluida entre áreas técnicas y de negocio.

Contrario a lo que algunos podrían pensar, la adopción de estas herramientas no está reservada para grandes corporaciones. “Tenemos clientes que arrancaron con un solo reto: un empaque que se estaba fracturando en el transporte. Hicimos un piloto de tres meses, validamos el rediseño en entorno digital, y el retorno fue tan claro que escalaron el uso a toda su línea de productos”, cuenta Zarur.

Además del modelo de licencia tradicional, Dassault Systèmes también ofrece esquemas de simulación como servicio. Es decir, empresas sin infraestructura interna pueden acceder a estas capacidades de forma tercerizada, obteniendo los resultados sin necesidad de adquirir la plataforma completa.

Uno de los mayores avances que permite el uso de gemelos digitales es la colaboración transversal. Equipos de diseño, ingeniería, sostenibilidad, marketing y producción pueden trabajar en paralelo sobre el mismo modelo, con trazabilidad completa. Un cambio en el diseño se refleja en el análisis de reciclabilidad, en la evaluación de impacto ambiental y en la validación de experiencia de uso, todo en tiempo real.

Esto no solo reduce errores y retrabajos, también acorta el camino al mercado y permite tomar decisiones más informadas. En un entorno donde la velocidad es clave y cada gramo cuenta, este tipo de inteligencia aplicada al diseño se convierte en una ventaja competitiva real.

Zarur lo resume así: “Simular no es solo probar, es entender profundamente. Cuando entiendes cómo se comporta tu empaque desde que se diseña hasta que llega al consumidor, puedes innovar con confianza. Y eso, hoy, es lo que más valoran los líderes de esta industria”.