Společnost e-Xstream engineering umožňuje výrobcům odhadnout výrobní náklady na kompozitní 3D tisk

25 ledna 2021
Vydání MSC Software
Společnost e-Xstream engineering, která je součástí divize Manufacturing Intelligence společnosti Hexagon, dnes představila nové možnosti simulace a virtuální výroby, které uživatelům umožňují analyzovat výrobní náklady spojené s aditivní výrobou dílů z polymerních materiálů oproti konvenčním procesům a neustále zlepšovat své procesy virtuálního inženýrství ověřováním mikrostruktury kompozitů pomocí CT skenování vyráběných dílů.

Aditivní výroba z kompozitů je na trhu stále populárnější, protože umožňuje automatizovat tvorbu pevnějších a lehčích dílů než je tomu u procesů pracujících s kovy a přizpůsobit podkladový materiál danému účelu (např. vláknový kompozit s použitím „nekonečných“ vláken). Nejnovější verze programu Digimat umožňuje podnikům simulovat proces 3D tisku a vypočítat celkové náklady na výrobu každého dílu, včetně spotřeby materiálu, času zaměstnanců, energie a potřebných kroků následného zpracování. 

Díky tomuto novému nástroji může inženýr získat ucelený pohled na proces výroby a finalizaci výrobků a určit nejlepší postupy pro výrobní řetězec. Rozhodující je, že lze také použít optimalizaci dávek, aby bylo možné tisknout paralelně co největší počet dílů, což zvyšuje výrobní kapacitu a zkracuje dobu realizace. Lze jej také použít při plánování výroby k posouzení celkových nákladů na vlastnictví strojů a amortizaci těchto nákladů na předpokládané objemy výroby. Tyto informace jsou pro uživatele vizualizovány pomocí výkresů a výsečových grafů. Redukci nákladů tak lze snadno analyzovat pro různé scénáře.

Podle předpokladů celosvětová poptávka po kompozitním 3D tisku vzroste do roku 2030 na 1,7 mld. USD. Jeho nasazení však bylo doposud kvůli technickým překážkám omezeno. Protože se orientace vláken v různých oblastech dílu mění, má to významný vliv na mechanické vlastnosti. Znalost těchto informací může inženýrům pomoci řešit problémy s kvalitou a výrazně zlepšit přesnost predikce vlastností. Výrobci nyní mohou provést CT sken dílu a importovat 3D RAW obrázek, aby vytvořili model konečných prvků dvoufázové mikrostruktury (např. polymer vyztužený uhlíkovými vlákny) v softwaru Digimat a simulovali jeho chování.  Když konstruktér vloží tento ověřený model materiálu do svého CAE nástroje (Computer Aided Engineering), může provádět analýzy, které zohledňují variace uvnitř vyráběného dílu. Je tak možné snížit množství použitého materiálu nebo předcházet porušení v kritických místech. 

Propojení fyzického měření s virtuálním testováním také zvyšuje přesnost procesů ICME (Integrated Computational Materials Engineering) při zavedení nového materiálového systému. Chování dílu lze porovnat se simulovaným procesem za účelem validace a certifikace materiálového modelu. Validace CT skenem také pomáhá odborníkům na materiály vylepšovat mikrostrukturní modely, které vytvořili ručně, za účelem zlepšení přesnosti budoucích simulací.

Při zdokonalování nových výrobních procesů mohou uživatelé během práce pomocí správy životního cyklu materiálu zaznamenávat informace o dílu, materiálu, 3D tiskárně nebo použitých procesech a jejich fyzických testech. Software MaterialCenter společnosti e-Xstream engineering zachycuje sledovatelnou a ověřenou databázi těchto důvěryhodných vlastností materiálů, aby je bylo možné použít ve fázi návrhu výrobku. Pomocí správy životního cyklu materiálu lze snadno dokumentovat informace v multidisciplinárních týmech a sdílet je v celé organizaci tak, aby mohli oprávnění uživatelé cenné znalosti opětovně použít. 

Predikce chování materiálu u mikrostruktury, na které byl proveden CT sken, je výpočetně náročný proces. Například analýza komplexního chování, jako je tečení, může při výpočtu pouze pomocí klasického procesoru (CPU) trvat několik dní. Díky optimalizaci těchto procesů pro grafické procesory (GPU) může nyní některé úkoly provádět interaktivně inženýr, protože výsledky jsou produkovány během několika minut. Srovnávací testy ukazují, že čas potřebný k analýze tuhosti materiálu je snížen o 98 %. Tento krátký výpočetní čas v kombinaci se zavedením rozhraní příkazového řádku také umožňuje použití modelů konečných prvků Digimat v rámci automatizovaných optimalizačních pracovních postupů založených na vysoce výkonných výpočetních platformách v cloudu.

Při výrobě vysoce namáhaných kompozitových struktur, jako komponenty pro letecký průmysl, umožňuje model PFA (Progressive Failure Analysis) definovat bezpečnostní limity konstrukce a optimálně využívat drahé materiály a procesy. Nejnovější verze softwaru Digimat provádí tyto komplexní analýzy modelu Camanho dvakrát rychleji, což umožňuje provést parametrickou studii za účelem definování tolerancí defektů a maximalizace výnosů z produkce.

Více informací: 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 21,000 employees in 50 countries and net sales of approximately 3.8bn EUR. Learn more at hexagon.com and follow us @HexagonAB.
 

Kontakty

Hexagon Manufacturing Intelligence
Litvínovská 609/3
Prosek 
190 00 Praha 9 
Czech Republic

T: +420 272 680 830

Obchodní oddělení Zákaznické služby

Kontakt na Slovensko

Design and Engineering Software

Providing computer-aided engineering (CAE) software to simulate the behaviour of components, assemblies, materials, processes and environments, Hexagon Manufacturing...