Az e-Xstream engineering lehetővé teszi a gyártók számára, hogy mérlegeljék a kompozit 3D nyomtatás termelési költségeit

25 január 2021

A Hexagon Manufacturing Intelligence üzletágának részeként működő e-Xtream engineering a mai napon új szimulációs és virtuális gyártási megoldásokat vezetett be, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy elemezzék a polimer alapú adalékok termelési költségeit a konvencionális folyamatokkal szemben, és folyamatosan javítsák virtuális mérnöki folyamataikat a kompozit mikrostruktúrájának validálásával a gyártott alkatrészek CT-vizsgálata révén.

A kompozitokkal végzett adalékgyártás egyre nagyobb lendületet kap a piacon, mivel képes automatizálni a fémnél erősebb és könnyebb komponensek létrehozását, és az adott célnak megfelelően tervezni az alapként használt anyag teljesítményét (pl. folyamatos szálerősítésű polimerrel). A Digimat szoftver legújabb kiadása lehetővé teszi az üzleti vállalkozások számára, hogy szimulálják a 3D nyomtatási folyamatot és kiszámítsák az egyes alkatrészek előállításának összköltségét, beleértve az anyagfelhasználást, az alkalmazottak idő- és energiaráfordítását és a szükséges utófeldolgozási lépéseket. 

A jelen új eszköz használatával a mérnökök holisztikus megközelítést alkalmazhatnak az alkatrészgyártással és a kidolgozási folyamatokkal kapcsolatban, hogy meghatározzák a termeléshez ideális folyamatláncot. Lényeges fontosságú, hogy kötegelt optimalizálás elvégzésére is használható a lehető legtöbb alkatrész párhuzamos nyomtatása céljából, növelve a gyártási kapacitást, egyúttal csökkentve az átfutási időt. Használható a termelés tervezésében is, hogy figyelembe vegye a gépek tulajdonlási költségeit és amortizálja ezeket a tervezett gyártási volumenekre vonatkozóan. Ezen információnak a megjelenítése a felhasználó számára grafikus ábrázolással és kördiagramokkal történik, tehát a költségek lebontása könnyen elemezhető a különböző forgatókönyvek esetén.

A kompozit 3D nyomtatás iránti globális kereslet várhatóan 1,7 milliárd $-ra nő 2030-ra, de az alkalmazások mostanáig korlátozottak voltak a műszaki jellegű kihívások miatt. Mivel a szál irányultsága változik az adott alkatrész különböző területein, ez jelentős hatással van a mechanikai teljesítményre. Jelen információ ismerete segíthet a mérnököknek a minőségi problémák megoldásában, és nagyban javíthatja a teljesítmény-előrejelzések pontosságát. Jelenleg a gyártók elvégezhetik egy adott alkatrész CT-szkennelését és a 3D RAW képet importálhatnak, hogy az alkatrész kétfázisú mikrostruktúrájáról (pl. szénszálerősítésű polimer) végeselem-modellt építsenek fel Digimat-ban, és modellezzék a viselkedését.  E validált anyagmodellnek a számítógéppel támogatott mérnöki (Computer Aided Engineering, CAE) eszközeibe történő beépítésével a tervezőmérnök megfelelő analízist végezhet, amely figyelembe veszi a gyártott alkatrészen belüli ingadozásokat az anyaghasználat csökkentése vagy a hibás pontok elkerülése érdekében. 

A fizikai mérés összekötése a virtuális teszteléssel úgyszintén javítja az integrált számítógépes mérnöki anyagtervezés (Integrated Computational Materials Engineering, ICME) pontosságát egy új anyagrendszer bevezetésekor. Az alkatrész teljesítménye összehasonlítható a szimulált folyamattal az anyagmodell validálása és tanúsítása érdekében. A CT-szkenneléssel végzett validálás az anyagtudományi szakembereknek is segítséget nyújt az általuk manuálisan felépített mikrostruktúra-modellek finomításában a jövőbeli szimulációk pontosságának javítása érdekében.

Az új gyártási folyamatok finomításakor a felhasználók információkat rögzíthetnek a felhasznált alkatrészről, anyagról, 3D nyomtatóról vagy folyamatról, valamint a hozzájuk tartozó fizikai tesztekről, miközben az anyag életciklusának menedzselésén dolgoznak. Az e-Xtream engineering MaterialCenter szoftvere rögzíti a megbízható anyagtulajdonságok nyomon követhető, validált adatbázisát, hogy azok felhasználhatók legyenek a termék tervezési fázisában. Az anyag életciklus-menedzselésével az információk könnyen dokumentálhatók a multidiszciplináris csapatokon belül, és az egész szervezetre kiterjedően megoszthatók a felhatalmazott felhasználók által újrahasználható értékes ismeretek rögzítésével. 

A CT-vel szkennelt mikrostruktúra anyagi viselkedésének előrejelzése számítástechnikailag intenzív folyamat, például több napig tarthat az olyan komplex viselkedés analizálása, mint például a kúszás, csak a központi feldolgozó egységek (Central Processing Units, CPU) alkalmazásával. E folyamatoknak a grafikus feldolgozó egységekre (GPU) való optimalizálásával néhány feladatot jelenleg interaktívan végezhet el a mérnök, mivel az eredmények percek alatt megszületnek. A megfelelő benchmark értékek azt mutatják, hogy az anyag merevségének analizálásához szükséges idő 98%-kal csökken. Ez a gyors megoldási idő a parancssoros felhasználói felület bevezetésével kombinálva lehetővé teszi a Digimat végeselem-modellek használatát is az automatizált felhőalapú optimalizálási munkafolyamatokban nagy teljesítményű számítási platformokon.

Nagy teljesítményű struktúrák, mint például repülőgép-alkatrészek kompozitokból történő előállításakor a progresszív hibaanalízis (Progressive Failure Analysis, PFA) modell lehetővé teszi a biztonsági ráhagyások meghatározását egy adott struktúra számára, valamint a drága anyagok és folyamatok optimális felhasználását. A Digimat legújabb verziója ezeket a komplex Camanho modellanalíziseket kétszer olyan gyorsan végzi el, lehetővé téve ezáltal a megfelelő paraméteres vizsgálat elvégzését a hibatoleranciák meghatározására és a termelési hozam maximalizálására.

Tudjon meg többet: www.e-xstream.com/products/digimat/whats-new-digimat-2021.1
About Hexagon | e-Xstream engineering
Hexagon is a global leader in sensor, software and autonomous solutions. We are putting data to work to boost efficiency, productivity, and quality across industrial, manufacturing, infrastructure, safety, and mobility applications.

Our technologies are shaping urban and production ecosystems to become increasingly connected and autonomous – ensuring a scalable, sustainable future.

e-Xstream engineering, part of Hexagon’s Manufacturing Intelligence division, provides Integrated Computational Materials Engineering (ICME) solutions to innovate and optimise product performance using the right materials and manufacturing process for the right application. Learn more at e-Xstream.com. Hexagon’s Manufacturing Intelligence division provides solutions that utilise data from design and engineering, production and metrology to make manufacturing smarter. 

Hexagon (Nasdaq Stockholm: HEXA B) has approximately 24,000 employees in 50 countries and net sales of approximately 5.2bn EUR. Learn more at hexagon.com and follow us @HexagonAB.
 

How can we help?

Do you have a media enquiry or are in need of a visionary speaker? We're glad to help!