ZKRATKA

Softvér pre simuláciu automobilových nástrojov je nevyhnutným inžinierskym nástrojom pre návrh, overenie a optimalizáciu procesov tvárnenia plechov a tlakového liatia. Umožňuje výrobcom predpovedať a predchádzať drahým chybám, ako sú trhliny alebo vrásky, ešte pred vytvorením akéhokoľvek fyzického nástroja. Využívaním tejto technológie firmy výrazne skracujú dobu vývoja, znížia náklady na materiál a zlepšia kvalitu finálnych dielov. Medzi popredné riešenia patria Ansys Forming, AutoForm a ProCAST, pričom každé ponúka špecializované funkcie pre rôzne výrobné potreby.

Čo je simulácia automobilových nástrojov a prečo je nevyhnutná?

Softvér na simuláciu automobilových nástrojov je druhom počítačom podporovaného inžinierstva (CAE), ktorý vytvára virtuálne prostredie na napodobnenie celého procesu výroby nástrojov. Od tvárnenia plechu až po odlievanie komplexného bloku motora táto technológia umožňuje inžinierom vidieť, ako sa materiály budú správať pri obrovských tlakoch a teplotách výrobného procesu. Hlavným cieľom je zabezpečiť výrobnosť konštrukcie súčiastky a zachytiť potenciálne poruchy skôr, než dôjde k nákladným a časovo náročným fyzickým pokusom na výrobe.

Dôležitosť tejto technológie nemožno preceňovať. Tradične vývoj nástrojov závisel od metódy pokusov a omylov, čo bol proces, ktorý mohol trvať týždne alebo dokonca mesiace. Ako uvádza odborná správa spoločnosti MetalForming Magazine , jedna spoločnosť identifikovala kritické poškodenie rohu v simulačnom modeli, ktoré inak spôsobilo by dvojtýždňové meškanie a významnú rekonštrukciu nástroja. Tým, že tento typ analýzy predbehnú, môžu výrobcovia digitálne iterovať konštrukcie za niekoľko hodín namiesto týždňov.

Návratnosť investície je významná. Simulácia pomáha optimalizovať využitie materiálu presným výpočtom potrebných rozmerov polotovaru a tým znižuje odpad. Výrazne tiež zníži potrebu fyzických skúšok na lise, čím ušetrí strojový čas, prácu a energiu. Napríklad spoločnosť Keysight uvádza, že používatelia jej ProCAST softvéru pre tlakové liatie môžu dosiahnuť významné ročné úspory optimalizáciou chladiacich cyklov a znížením počtu chýb. Tento posun od reaktívneho k prediktívnemu prístupu je základný pre modernú a efektívnu výrobu automobilov.

Kľúčové funkcie a možnosti moderného softvéru na simuláciu nástrojov

Moderné simulačné platformy pre nástroje ponúkajú komplexný súbor nástrojov pokrývajúcich celý pracovný postup vývoja nástrojov. Pri hodnotení softvéru inžinieri hľadajú konkrétne funkcie, ktoré riešia jednotlivé fázy procesu, od počiatočnej overiteľnosti až po konečnú validáciu. Porozumenie týmto funkciam je kľúčové pri výbere riešenia, ktoré zodpovedá vašim špecifickým výrobným potrebám, a to či už ide o progresívne nástroje alebo veľké jednočinné lisy.

Kľúčové funkcie zahŕňajú:

• Návrh tváriacej plochy nástroja: Ide o kreatívny a technicky náročný proces navrhovania viazacieho a prídavného povrchu, ktorý riadi tok kovu počas tvárnenia. Riešenia ako AutoForm-DieDesigner sa špecializujú na poskytovanie nástrojov na rýchle vytváranie a úpravu týchto komplexných plôch.
• Overenie procesu: Softvér musí byť schopný simulovať celý viacstupňový tvárnicí proces. Ansys Forming kladie dôraz na komplexný pracovný postup, ktorý umožňuje používateľom simulovať ťahanie, strihanie, ohýbanie okrajov a pružinenie všetko v rámci jednej platformy.
• Veľkosť polotovaru a vkladanie: Optimalizácia počiatočného plechu je kľúčová pre kontrolu nákladov. Softvér ako Dynaform ponúka moduly pre inžinierstvo veľkosti polotovaru, aby sa minimalizoval odpad materiálu už pred začiatkom výroby.
• Predpoveď a kompenzácia pruženia späť: Po tvárnení majú vysokopevné kovy tendenciu mierne sa vrátiť z pôvodného tvaru. Presná predpoveď pruženia späť a nástroje na jeho kompenzáciu úpravou geometrie nástroja patria medzi najhodnotnejšie funkcie pokročilého simulačného softvéru.
• Analýza chýb: Základnou funkciou simulácie je identifikácia potenciálnych chýb. To zahŕňa vizualizáciu problémov, ako sú trhliny, vrásky, ztenčenie a zhrubnutie, pomocou nástrojov ako je Diagram medze tvárnenia (FLD).

Tieto funkcie umožňujú inžinierom nielen overiť návrh, ale aj optimalizovať ho z hľadiska nákladov, kvality a efektívnosti. Schopnosť rýchlo generovať cenové ponuky na základe presného plánu materiálu a procesu je ďalšou významnou obchodnou výhodou, ktorú ponúkajú tieto integrované sady nástrojov.

Porovnávacia analýza popredného softvéru pre simuláciu automobilových foriem

Trh so softvérom pre simuláciu automobilových foriem je konkurenčný, pričom niekoľko kľúčových hráčov ponúka riešenia prispôsobené konkrétnym potrebám. Výber správneho softvéru často závisí od primárneho výrobného procesu (plochá vs. tlaková liatina), existujúcej CAE/CAD ekosystémovej platformy, rozpočtu a požadovanej úrovne presnosti. Každé z popredných riešení identifikovaných na trhu má svoje výrazné silné stránky.

Tu je prehľad najvýznamnejších uchádzačov:

Zatiaľ čo AutoForm je známy svojou silou v oblasti podrobného návrhu tvárnic, Ansys Forming ponúka výhodu zjednodušeného, jednotného pracovného postupu. Pre podniky, ktoré vo veľkej miere závisia od riešiča LS-DYNA pre iné simulácie, Dynaform predstavuje presvedčivú a dobre integrovanú voľbu. Medzitým sa ProCAST presadzuje ako špecializovaný líder pre úplne odlišnú fyziku tlakového liatia. Najlepšia voľba nakoniec závisí od toho, ako sa tieto konkrétne silné stránky zhodujú s primárnymi výrobnými metódami a inžinierskymi pracovnými postupmi spoločnosti.

Implementácia simulácie: Postup podľa krokov

Úspešná integrácia simulácie tvárnic do vývojového procesu zahŕňa štruktúrovaný pracovný postup, ktorý transformuje digitálny súbor dielu na plne overený a optimalizovaný návrh nástroja. Tento systematický prístup zabezpečuje, že všetky potenciálne výrobné problémy budú identifikované a vyriešené virtuálne, čím sa minimalizuje potreba nákladných fyzických úprav neskôr.

Typický pracovný postup simulácie zahŕňa nasledujúce kroky:

1. Prevoditeľnosť diely a dovoz CAD: Proces začína importom 3D CAD modelu automobilového komponentu. Vykonáva sa počiatočná rýchla analýza (často nazývaná "jednostupňová analýza"), aby sa skontrolovala celková tvarovateľnosť časti a identifikovali oblasti s vysokým rizikom trhania alebo vrások.
2. Koncept Die Face Design: Inžinieri v rámci softvéru používajú špeciálne nástroje, aby vytvorili doplnok a spojivo, ktoré počas lisovania drží a riadi kovovú vrstvu. Toto je kritický krok, ktorý určuje, ako materiál proudí do dutiny.
3. Kompletná stupňová simulácia: Po navrhnutí tvarov striel sa spustí úplná, viacstupňová simulácia. Ide o výpočtovo náročný proces, ktorý presne modeluje každú etapu lisovania, od počiatočného obalenia a kreslenia viazača až po následné operácie ozdravenia a štiepenia.
4. Analýza a optimalizácia výsledkov: Inžinieri analyzujú výsledky simulácie, skúmajú diagramy medzí tvárnenia, grafy tenkosti materiálu a výsledky pruženia späť. Ak sú zistené chyby, vraciaju sa k návrhu tváriacej plochy, vykonajú úpravy a simuláciu znovu spustia, až kým nedosiahnu optimálny, bezchybný výsledok.
5. Finálna validácia a výstup nástrojov Keď je proces overený, finálna geometria tváriacej plochy je exportovaná pre CAM a výrobu fyzického nástroja.

Tento iteračný digitálny proces je základom moderného spracovania kovov. Odborní výrobcovia vlastných automobilových tváriacich nástrojov a kovových súčiastok , ako napríklad Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd., využívajú tieto pokročilé CAE simulácie na dodávanie vysokej presnosti nástrojov a súčiastok s kratšími dodacími lehotami a vynikajúcou kvalitou pre OEM a dodávateľov prvej úrovne.

Často kladené otázky

1. Aký je rozdiel medzi simuláciou tvárnenia a simuláciou liatia?

Simulácia tvárnenia sa zameriava na plastickú deformáciu plechu pri teplote okolia alebo blízkej tejto teplote. Analyzuje problémy ako vráskanie, trhliny a pružné odbremenenie. Na druhej strane simulácia liatia modeluje tok roztaveného kovu do formy, jeho tuhnutie a súvisiace tepelné napätia, aby predpovedala chyby ako pórovitosť alebo horúce trhliny.

2. Ako softvér na simuláciu zníži náklady na nástroje?

Softvér na simuláciu zníži náklady hlavne tým, že minimalizuje potrebu fyzických skúšok a opráv foriem. Tým, že identifikuje a opraví konštrukčné nedostatky vo virtuálnej podobe, vyhýba sa drahému procesu opätovného frézovania, leštenia a testovania ťažkých oceľových foriem. Pomáha tiež optimalizovať využitie materiálu, čím ďalej zníži náklady.

3. Dokáže simulácia presne predpovedať pružné odbremenenie?

Áno, moderný softvér na simulácie sa stal veľmi presným pri predpovedaní pružného odbremenenia, najmä pri pokročilých oceliach s vysokou pevnosťou (AHSS) používaných v automobilových aplikáciách. Kľúčové pre to sú presné materiálové modely. Softvér potom môže automaticky generovať kompenzované povrchy nástrojov na odstránenie efektu pružného odbremenenia, čím zabezpečí, že finálny diel bude spĺňať geometrické tolerance.