e-Xstream engineering minskar tillverkarnas produktionskostnader för 3D-print av komposit

e-Xstream engineering, en del av Hexagons Manufacturing Intelligence division, har idag introducerat nya funktioner för simulering och virtuell tillverkning av additiva polymerbaserade komponenter som gör att användarna kan analysera produktionskostnader för att jämföra mot konventionella processer, och kontinuerligt förbättra sina virtuella processer genom att validera kompositmaterialets mikrostruktur med DT-scanning av tillverkade komponenter.

Additiv tillverkning med komposit börjar bli populärare på marknaden. Processen kan användas för att automatisera skapandet av starkare och lättare komponenter än vad som är möjligt med metallprocesser, och för att skräddarsy det underliggande materialet, t.ex. med fiberförstärkning i polymer. Med den senaste Digimat-mjukvaran kan företagen simulera 3D-skrivningsprocessen och beräkna den totala produktionskostnaden för varje enskild del inklusive materialanvändning, antal arbetstimmar, energiförbrukning och även efterbearbetning. 

Det här nya verktyget ger ingenjörerna en helhetsbild av komponentproduktionen och efterbearbetningen så att de kan hitta de bästa processkedjorna för tillverkningen. En annan ovärderlig egenskap är att det också kan användas för optimering av hela batcher för parallella utskrifter av så många delar som möjligt, vilket ökar produktionskapaciteten och minskar ledtiden. Det kan också användas i produktionsplanering för att beräkna den totala ägandekostnaden för maskiner och avbetalningstakten i relation till de projicerade produktionsvolymerna. Informationen visas i tydliga diagram som gör det enkelt att analysera kostnaderna i olika scenarier.

Den globala marknaden för 3D-printing med kompositmaterial förutspås omsätta 1,7 miljarder USD till år 2030 men tillämpningarna har hittills varit begränsade på grund av tekniska utmaningar. Fiberriktningen förändras i olika delar av de utskrivna komponenterna, vilket har en betydande effekt på den mekaniska prestandan. Att ha kunskap om detta kan hjälpa ingenjörer att lösa kvalitetsproblem, och det förbättrar också precisionen vid beräkning av prestandadata. Tillverkarna kan nu läsa in en komponent med CT-scanning och importera 3D-RAW-bilden för att bygga en finit elementmodell av tvåfas-kompositers mikrostruktur (t.ex. kolfiberförstärkt polymer) i Digimat och modellera dess beteende.  Genom inbäddning av denna validerade materialmodell i CAE-verktyg kan konstruktörer utföra analyser som tar hänsyn till variationer i tillverkade delar, i syfte att minska materialanvändningen eller undvika felpunkter. 

Kombinationen av fysiska mätningar och virtuell testning förbättrar också precisionen hos ICME-processer (Integrated Computational Materials Engineering) när ett nytt materialsystem introduceras. Prestandan hos individuella delar kan jämföras med den simulerade processen för att validera och certifiera materialmodellen. Validering med CT-scanning hjälper också yrkesproffsen att förfina mikrostrukturmodellerna de byggt manuellt för att förbättra precisionen hos framtida simulationer.

Under utvecklingen av nya tillverkningsprocesser kan användare registrera information om delen, materialet, 3D-skrivaren eller processen som används och deras fysiska tester när de arbetar med materialhantering. Mjukvaran MaterialCenter från e-Xstream engineering skapar en spårbar, validerad databas med beprövade materialegenskaper så att de kan användas i designfasen för produkter. Med hjälp av livscykelhanteringen för material kan information enkelt dokumenteras inom tvärvetenskapliga team och delas inom en organisation, och värdefull kunskap sparas för återanvändning av auktoriserade användare. 

Att förutsäga materialets beteende hos en CT-scannad mikrostruktur är en beräkningsintensiv process. Det kan till exempel ta flera dagar att analysera komplexa beteenden, som bland annat krypning endast med CPU-beräkning (CPU). Genom optimering av dessa processer för grafikprocessorenheter (GPU:er) kan vissa uppgifter nu utföras interaktivt av ingenjörerna eftersom resultaten produceras på några minuter. Jämförelser har visat att tiden som krävs för att analysera materialstyvhet minskas med 98 %. Denna snabba lösningstid, kombinerat med införandet av ett kommandoradsgränssnitt, möjliggör också användning av finita Digimat-elementmodeller i automatiserade, molnbaserade optimeringsarbetsflöden på högpresterande datorplattformar.

Vid framställning av högpresterande strukturer såsom flygkomponenter från kompositer gör PFA-modellen (Progressive Failure Analysis) det möjligt att definiera säkerhetsmarginaler för en struktur och att optimera användningen av dyra material och processer. Den senaste versionen av Digimat utför dessa komplexa Camanho-modellanalyser dubbelt så snabbt, vilket gör det möjligt att utföra en parametrisk studie för att definiera defekttoleranser och maximera produktionsavkastningen.

Ta reda på mer www.e-xstream.com/products/digimat/whats-new-digimat-2021.1

Om Hexagon | e-Xstream ingenjörsteknik
Hexagon är ett världsledande företag inom sensorer, mjukvara och autonoma teknologier. Vi använder data för att öka effektiviteten, produktiviteten och kvaliteten inom tillverkning, infrastruktur, säkerhet och mobila applikationer.

Våra teknologier gör ekosystem i städer och produktion mer uppkopplade och autonoma vilket bidrar till en skalbar och hållbar framtid.

e-Xstream engineering, en del av Hexagons Manufacturing Intelligence division, erbjuder ICME-lösningar (Integrated Computational Materials Engineering) för att utveckla innovationer och optimera produktprestanda med rätt material och tillverkningsprocess för rätt tillämpning. Läs mer på e-Xstream.com. Hexagons Manufacturing Intelligence division erbjuder lösningar baserade på data som kommer från konstruktion, teknik, produktion och mätteknik i syfte att göra tillverkning smartare. 

Hexagon (Nasdaq Stockholm: HEXA B) har ungefär 24,500 medarbetare i 50 länder och en nettoförsäljning på omkring 5.4bn euro. Läs mer på hexagon.com och följ oss på @HexagonAB.