Met e-Xtream engineering kunnen fabrikanten de productiekosten berekenen voor het 3D-printen van composieten

25 januari 2021
MSC Software release
e-Xtream engineering, onderdeel van Hexagons Manufacturing Intelligence-divisie, heeft vandaag nieuwe mogelijkheden geïntroduceerd voor simulatie en virtuele productie, om gebruikers in staat te stellen de productiekosten af te wegen van additieve productie van onderdelen op basis van polymeren ten opzichte van conventionele processen, en om hun virtuele productieprocessen voortdurend te verbeteren door de microstructuur van de composiet te valideren door middel van CT-scans van de geproduceerde componenten.

Additieve productie met composieten wordt steeds populairder vanwege de mogelijkheid om sterkere en lichtere componenten te creëren dan mogelijk is met metaal en om de prestaties van de onderliggende materialen af te stemmen op de toepassing (bijvoorbeeld met vezelversterkt polyester). De nieuwste Digimat-software biedt bedrijven de mogelijkheid het 3D-printproces te simuleren en de totale productiekosten van elk onderdeel te berekenen, inclusief materiaalverbruik, arbeidstijd, energieverbruik en de benodigde stappen voor nabewerking. 

Met dit nieuwe hulpmiddel krijgt de ingenieur een holistisch inzicht in de productie- en nabewerkingsprocessen van de component, om zo de beste productieketen te kunnen bepalen. Een cruciaal voordeel is dat het ook kan worden gebruikt om partijoptimalisaties uit te voeren, om zoveel mogelijk componenten parallel te kunnen printen en zo de productiecapaciteit te vergroten en de doorlooptijd te reduceren. Het kan ook worden gebruikt bij de productieplanning, om de totale eigendomskosten van machines te berekenen en ze af te schrijven over de verwachte productievolumes. Deze informatie wordt voor de gebruiker gevisualiseerd in grafieken en cirkeldiagrammen, zodat het kostenoverzicht eenvoudig kan worden geanalyseerd voor verschillende scenario's.

De wereldwijde vraag naar 3D-printen van composieten wordt verwacht tegen 2030 te groeien naar $ 1,7 miljard, maar vanwege technische beperkingen zijn de toepassingen tot op heden beperkt gebleven. Omdat de vezeloriëntatie verandert in de verschillende delen van de component, heeft dit een aanzienlijke impact op de mechanische prestaties. Als ingenieurs over deze informatie beschikken, kunnen ze kwaliteitsproblemen makkelijker analyseren en wordt de nauwkeurigheid van hun prestatievoorspellingen aanzienlijk vergroot. Producenten kunnen nu een CT-scan maken van een onderdeel en de 3D RAW-afbeelding importeren om in Digimat een eindige-elementenmodel te creëren van de tweefasige microstructuur (bijv. koolstofvezelversterkt polyester) en het gedrag te modelleren.  Door dit gevalideerde materiaalmodel in te bedden in de Computer Aided Engineering-tools (CAE), kan een ontwerper analyses uitvoeren die rekening houden met variaties in een geproduceerde component, om het materiaalverbruik te reduceren en zwakke punten te voorkomen. 

Door fysieke metingen te combineren met virtueel testen, wordt tevens de nauwkeurigheid verbetert van Integrated Computational Materials Engineering-processen (ICME) op het moment dat er een nieuw materieel systeem wordt geïntroduceerd. Om het materiële model te valideren en certificeren, kunnen de componentprestaties worden vergeleken met het gesimuleerde proces. Validatie door middel van CT-scan ondersteunt ook materiaalspecialisten bij het verfijnen van de microstructuurmodellen die ze handmatig hebben gemaakt, om de nauwkeurigheid van toekomstige simulaties te verbeteren.

Bij het verfijnen van nieuwe productieprocessen kunnen gebruikers tijdens hun werk informatie inzamelen over de component, het materiaal, de 3D-printer of het 3D-proces dat wordt gebruikt en de fysieke tests, door gebruik te maken van materiaallevenscyclusbeheer. De MaterialCenter-software van e-Xtream engineering houdt een traceerbare, gevalideerde database bij met deze vertrouwde materiaaleigenschappen, zodat ze kunnen worden gebruikt in de ontwerpfase van een product. Met materiaallevenscyclusbeheer kan informatie eenvoudig worden verzameld binnen multidisciplinaire teams en binnen de gehele organisatie worden gedeeld, waardoor er waardevolle kennis wordt vergaard die door bevoegde gebruikers opnieuw kan worden ingezet. 

Het voorspellen hoe materiaal van een CT-gescande microstructuur zich gedraagt, vereist ontzettend veel rekenkracht, het kan bijvoorbeeld meerdere dagen in beslag nemen om complex materiaalgedrag zoals krimp te analyseren als er alleen gebruik wordt gemaakt van rekenkracht op basis van processors (CPU's). Door deze processen te optimaliseren voor grafische processors (GPU's), kunnen sommige taken nu interactief door de ingenieur worden uitgevoerd, omdat resultaten binnen enkele minuten beschikbaar zijn. Benchmarktests laten zien dat de tijd die nodig is om de stijfheid van een materiaal te analyseren met 98% wordt gereduceerd. Dankzij deze snelle verwerkingstijden in combinatie met de introductie van een terminal, kan er ook gebruik worden gemaakt van Digimat eindige-elementenmodellen in geautomatiseerde, cloudgebaseerde optimalisatieworkflows op geavanceerde platforms.

Bij de productie van hoogwaardige structuren, zoals composietcomponenten voor de lucht- en ruimtevaart, kunnen er met een Progressive Failure Analysis-model (PFA) veiligheidsmarges voor een structuur worden gedefinieerd, om optimaal gebruik te maken van kostbare materialen en processen. De nieuwste versie van Digimat kan deze complexe Camanho-modelanalyses twee keer zo snel uitvoeren, waardoor het mogelijk wordt een parametrische toets uit te voeren om de fouttoleranties te definiëren en de productieopbrengsten te maximaliseren.

Lees meer: 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.
 

Contact opnemen

Hexagon Manufacturing Intelligence
Precision Center Benelux
Van Elderenlaan 1 
5581 WJ Waalre 
Nederland

Telefoon: +31 40 222 2210
Fax: +31 40 222 1715

Verkoop Klantenservice

Design and Engineering Software

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