POVZETEK

Programska oprema za simulacijo orodij za avtomobilsko industrijo je bistven inženirski orodje za načrtovanje, preverjanje in optimizacijo procesov oblikovanja pločevine ter litja v kalupe. Omogoča proizvajalcem napovedovanje in preprečevanje dragih napak, kot so razpoke ali gube, še preden se izdela kakršno koli fizično orodje. S pomočjo te tehnologije podjetja znatno zmanjšajo čas razvoja, znižajo stroške materiala in izboljšajo kakovost končnih delov. Med vodilnimi rešitvami na tem področju spadajo Ansys Forming, AutoForm in ProCAST, ki ponujajo specializirane zmogljivosti za različne proizvodne potrebe.

Kaj je simulacija orodij za avtomobilsko industrijo in zakaj je nujna?

Programska oprema za simulacijo orodij za avtomobilsko industrijo je vrsta programske opreme za računalniško podprto inženirstvo (CAE), ki ustvari virtualno okolje za ponavljanje celotnega procesa izdelave orodij. Od žiganja pločevine do litja zapletenega motorja omogoča inženirjem, da vidijo, kako se bodo materiali obnašali pod ogromnimi tlaki in temperaturami pri proizvodnji. Glavni cilj je zagotoviti izdelavo konstrukcijske rešitve, pri čemer se zgodaj odkrijejo morebitne napake, preden pride do dragih in časovno zahtevnih fizičnih preizkusov na proizvodnem delovnem mestu.

Pomen te tehnologije ni mogoče preceniti. Tradicionalno se je razvoj orodij zanašal na poizkušnja in napake, postopek, ki je lahko trajal tedne ali celo mesece. Kot je podrobno opisano v poročilu o panogi s strani MetalForming Magazine , je ena podjetja v simulaciji odkrilo kritično napako v vogalu, ki bi sicer povzročila zamudo dveh tednov in pomembno predelavo orodja. S predhodno nalaganjem te analize lahko proizvajalci digitalno ponavljajo oblike v nekaj urah, ne tednih.

Donos investicije je pomemben. S simulacijo se optimizira uporaba materiala z natančnim izračunom zahtevane velikosti osnovnega lista, s čimer se zmanjša odpad. Prav tako drastično zmanjša potrebo po fizičnih preskusih na tlakarni, kar prihrani strojne ure, delovno silo in energijo. Na primer, Keysight navaja, da uporabniki njegove ProCAST programske opreme za litje v kovinske forme lahko dosegajo znatne letne prihranke z optimizacijo hladilnih ciklov in zmanjšanjem napak. Ta prehod s pristopa reaktivnega na prediktivni je temeljen za sodobno in učinkovito proizvodnjo avtomobilov.

Ključne lastnosti in zmogljivosti sodobne programske opreme za simulacijo litja v kovinske forme

Sodobne platforme za simulacijo orodij ponujajo obsežen nabor orodij, ki pokrivajo celoten delovni tok razvoja orodij. Pri ocenjevanju programske opreme inženirji iščejo določene zmogljivosti, ki naslavljajo različne faze procesa, od začetne uresničljivosti do končne validacije. Razumevanje teh funkcij je ključno pri izbiri rešitve, ki ustrezno zadostuje vašim specifičnim proizvodnim potrebam, ne glede na to, ali gre za napredna orodja ali velika enodelna orodja za vlečenje.

Ključne zmogljivosti splošno vključujejo:

• Oblikovanje površin orodja: To je kreativen in inženirsko zahteven proces oblikovanja površin držala in dodatkov, ki nadzorujejo tok kovine med vlečenjem. Rešitve, kot je AutoForm-DieDesigner specializirane so za ponujanje orodij za hitro ustvarjanje in spreminjanje teh kompleksnih površin.
• Overitev procesa: Programska oprema mora biti sposobna simulirati celoten večstopenjski proces oblikovanja. Ansys Forming poudarja celovit delovni tok, ki uporabnikom omogoča simulacijo vlečenja, rezanja, robjenja in pojava povratnega upenjanja vse znotraj ene same platforme.
• Velikost osnovnega lista in postopek gnezdenja: Optimizacija začetnega listnega kovinskega osnovnega lista je ključna za nadzor stroškov. Programska oprema, kot je Dynaform , ponuja module za inženiring velikosti osnovnega lista, da se že pred začetkom proizvodnje zmanjša poraba materiala.
• Napoved povratnega upogiba in kompenzacija: Po oblikovanju se visoko trdni kovini nekoliko vrne v prvotno obliko. Natančna napoved povratnega upogiba ter orodja za njegovo kompenzacijo s spremembo geometrije orodij sodijo med najbolj vredne funkcije napredne programske opreme za simulacijo.
• Analiza napak: Osnovna funkcija simulacije je prepoznavanje morebitnih napak. Vključuje prikaz težav, kot so razpoke, gube, redčenje in debeljenje materiala, s pomočjo orodij, kot je diagram mejnega oblikovanja (FLD).

Te lastnosti omogočajo inženirjem, da ne le preverijo zasnovo, temveč jo tudi optimizirajo glede na stroške, kakovost in učinkovitost. Možnost hitrega ustvarjanja ponudb na podlagi natančnega načrta materiala in procesa je še ena pomembna poslovna prednost, ki jo ponujajo ta integrirana orodja.

Primerjalna analiza vodilnih programske opreme za simulacijo avtomobilskih orodij

Trg programske opreme za simulacijo avtomobilskih orodij je konkurrenčen, saj ga oblikuje več ključnih igralcev, ki ponujajo rešitve, prilagojene določenim potrebam. Izbira prave programske opreme pogosto odvisna od glavnega proizvodnega procesa (kaljenje oziroma litje), obstoječega okolja CAE/CAD, proračuna in zahtevane natančnosti. Vsaka od vodilnih rešitev na trgu ima svoje značilne močne točke.

Spodaj je razčlenitev najpomembnejših tekmecev:

Medtem ko je AutoForm znan po svoji moči pri podrobnem načrtovanju orodij, Ansys Forming ponuja prednost poenostavljenega, enotnega delovnega toka. Za podjetja, ki se pri drugih simulacijah zelo zanašajo na reševalnik LS-DYNA, Dynaform ponuja zanimivo in dobro integrirano izbiro. Medtem se ProCAST izpostavlja kot specializirani vodilni pri popolnoma drugačni fiziki litja pod tlakom. Najboljša izbira končno odvisi od uskladitve teh specifičnih moči z glavnimi proizvodnimi metodami in inženirskimi delovnimi postopki podjetja.

Uvedba simulacije: Postopek po korakih

Uspešna integracija simulacije orodij v razvojni proces vključuje strukturiran delovni tok, ki digitalno datoteko dela pretvori v popolnoma preverjeno in optimizirano konstrukcijo orodja. Ta sistematični pristop zagotavlja, da so vsi potencialni problemi pri izdelavi prepoznani in rešeni v okolju simulacije, s čimer se zmanjša potreba po dragih fizičnih prilagoditvah pozneje.

Tipičen postopek simulacije vključuje naslednje korake:

1. Ugotavljanje izvedljivosti in uvoz CAD: Postopek se začne z uvozom 3D CAD modela avtomobilske komponente. Izvede se začetna, hitra analiza (pogosto imenovana »analiza v enem koraku«), da se preveri splošna oblikovalnost dela in določijo področja z visokim tveganjem raztrganja ali zmanjkovanja.
2. Konceptualni dizajn obličja orodja: S pomočjo specializiranih orodij v programski opremi inženirji zasnujejo dodatne ploskve in ploskve prijemalnika, ki bodo med žiganjem držale in vodile pločevino. To je ključni korak, ki določa, kako se material pretaka v votlino orodja.
3. Celotna simulacija po korakih: Ko so obličja orodij zasnovana, se izvede polna simulacija v več korakih. Gre za računsko zahteven postopek, ki natančno modelira vsako fazo žiganskega postopka, od začetnega obtekanja prijemalnika in vlečenja do nadaljnjih operacij rezanja in preklapljaja.
4. Analiza rezultatov in optimizacija: Inženirji analizirajo rezultate simulacije, pregledujejo diagrame mejnega oblikovanja, grafe redčenja in rezultate povratnega upogibanja. Če odkrijejo napake, se vrnijo na fazo oblikovanja orodja, naredijo spremembe in znova zagnajo simulacijo, dokler ne dosežejo optimalnega, brezhibnega rezultata.
5. Končna validacija in izhod podatkov za orodje: Ko je proces potrjen, se končna geometrija površine orodja izvozi za CAM in izdelavo fizičnega orodja.

Ta iterativni digitalni proces je osnova sodobne proizvodnje. Strokovni proizvajalci pokrovov avtomobilskih delov po meri in kovinskih komponent , kot je Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd., uporabljajo te napredne CAE simulacije za dostavo visoko natančnih orodij in delov z zmanjšanimi časi dobave ter izjemno kakovostjo za OEM-e in dobavitelje prve ravni.

Pogosta vprašanja

1. Kaka je razlika med simulacijo žiganja in simulacijo litja?

Simulacija žigosanja se osredotoča na plastično deformacijo pločevine pri sobni temperaturi ali blizu nje. Analizira težave, kot so krčenje, raztrganja in povratna elastična deformacija. Simulacija litja pa modelira tok taline v kalup, njen strjevanje ter povezane toplotne napetosti za napovedovanje napak, kot so poroznost ali vroče razpoke.

2. Kako programska oprema za simulacije zmanjša stroške orodij?

Programska oprema za simulacije zmanjša stroške predvsem tako, da zmanjša potrebo po fizičnih preizkusih in popravilih orodij. Z odkrivanjem in odpravljanjem konstrukcijskih napak v virtualnem okolju se izogne dragemu procesu ponovnega obdelovanja, poliranja in testiranja težkih jeklenih orodij. Prav tako pomaga optimizirati uporabo materiala, s čimer dodatno zmanjša stroške.

3. Ali lahko simulacija natančno napove povratno elastično deformacijo?

Da, sodobna programska oprema za simulacije je postala zelo natančna pri napovedovanju pojavljanja povratnega ukrivljanja, še posebej pri naprednih jeklih z visoko trdnostjo (AHSS), ki se uporabljajo v avtomobilski industriji. Za to so ključni natančni modeli materialov. Programska oprema nato samodejno ustvari kompenzirane površine orodij, da prepreči učinek povratnega ukrivljanja in zagotovi, da končni del izpolnjuje geometrijske tolerance.