Орчин үеийн огтлогч хэлбэрт савны загварчлалд CAD ба имитацийн үүрэг

Гарын авлагаас цаашдын 3D CAD системд шилжих нь орлуулах формны загварчлалын дизайн

Гарын авлагаас дижитал CAD-д суурилсан загварчлал руу шилжих

Хуучин гарын авлагын баримтжуулалтаас гадна дижитал CAD системүүд рүү шилжих нь бидний орлуулах формны загварчлалыг хандаж буй аргачлалыг өөрчилсөн тул 2D зураглалыг тайлбарлах үед гардаг алдаанууд багасчээ. Өмнө нь бүгд харандаа, шугам ашигладаг байсан үед инженерүүд гар бичмэл төслүүдээс гарч ирдэг хэмжээний асуудлыг засахад удаан цагийг зарцуулдаг байв. Протошопс Инк-ийн 2023 оны мэдээгээр прототипуудын ойролцоогоор 12-18 хувь нь зөвхөн эдгээр алдаануудын улмаас буруу болдог байв. Одоо параметрик CAD програм хангамжийг ашиглан загварчлагчид хэрэгслийн үйлдвэрлэгчидтэй хамтран бодит цагт өөрчлөлт хийх боломжтой болсон. Энэ нь Дартерийн өнгөрсөн жилийн тайлангаар хоёр дахин буурах хүртэл давталтыг багасгаж, хялбархан нарийвчлалыг миллиметрээр +/– 0.02 нарийвчлалтай хадгалж чаддаг.

CAD/САМ програм хангамжийн орлуулах формны загварчлалын ажлын урсгалд нэгдэх

Зэвсэглэлтэй CAD/САМ-ийн интеграц нь 3D загвараас шууд багажийн замыг үүсгэх боломжийг олгох бөгөөд ийм нь конформат хөргөлтийн сувгууд эсвэл микро онцлогтой формнуудад ялангуяа чухал. Энэ нийцэл нь налуу тэнхлэгийн гаргалтын алдааг арилгаж, гулсах цөм, өргөгчийн систем шиг нарийн геометрт машинд овоорлох нарийвчлалыг 38% сайжруулдаг.

Хийн хийлтэнд зориулсан 3D CAD Загварчлалын дэвшил

Орчин үеийн CAD платформууд дэвшилтэт функцүүдийг ашиглан хийн хийлтийн тулгарсан гол асуудлуудыг шийдвэрлэдэг:

• Топологийн оптимизаци : Материалын ашиглалтыг хамгийн бага байлгах үед хамгийн их стрессийн бүсийг автоматаар бэхэлдэг
• Гаргалтын өнцгийн шинжилгээ : Хэсгийг цэвэр гаргахыг хангахын тулд ±1° нарийвчлалыг хангана
• Мөргөлдөөний илрүүлэлт : Олон хавтан бүхий формны цөм ба цоорхойн хоорондох мөргөлдөөнийг илрүүлнэ

Эдгээр хэрэгслүүд нь физик хэрэгсэл үйлдвэрлэхээс өмнө үйлдвэрлэлийн маргааныг шийдвэрлэх боломжийг дизайнчидад олгоно.

Параметрик загварчлалын дизайн дахь давталтад үзүүлэх нөлөө

Параметрик CAD системүүд нэг параметрийг тохируулах боломжийг олгох бөгөөд энэ нь автоматаар холбоотой бүх хэсгүүдийг шинэчилдэг. Жишээ нь, ханын зузааныг 2.5 мм-ээс 3 мм болгон өөрчлөх нь холбогдох савааны бүтэц, хөргөлтийн сувгийн зай зэргийг мөчид нь өөрчилдөг—урт удаан өмнөх ажлын урсгалд 8–10 цагийн гар ажил болгон дахин хийдэг байсан.

Хэвний дутагдал, доголдолыг урьдчилан таамаглах, саатуулахад зориулсан имитаци технологи

Хэвний урсгалын шинжилгээ: Хазайлт, суналтын тэмдэг, дүүргэлтийн дутагдлыг урьдчилан таамаглах

Онөөдрийн симуляцийн программ нь полимерийн зан ашигийг өнгөрсөн жилийн Инжекци хэвтэлтийн институтын тайлангийн мэдээлснээр ойролцоогоор 93% нарийвчлалтай урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог тул хэвтэл зохион бүтээх үед гарч болох бүх таамаглалыг багасгадаг. Бид хэвний урсгалын шинжилгээг явуулах үед компьютерийн загвар ашиглан халуун пластик хэвний цонх руу хэрхэн орохыг үзэж чаддаг. Энэ нь хөргөлтийн тогтвортой бус хурд эсвэл дүүргэх үеийн даралт бага байх үед үүсдэг зовидалтай сунах тэмдгүүд шиг асуудлууд гарахаас өмнө илрүүлэх боломжийг олгодог. Жишээ нь, 2022 онд нэг үйлдвэрт инженерчлэлийн баг хэврийн хаалтуудын байршлыг симуляцийн үр дүнг судалсны эцэст өөрчилсөн. Үр дүн нь юу вэ гэвэл автомашиний бүрэлдэхүүн хэсгийн үйлдвэрлэлд муруйсан байдлын асуудал бараг хагасаар, тодруулбал 41%-иар буурсан.

Moldflow болон CFD-г ашиглан полимерийн урсгалын симуляцидах нарийвчлалыг сайжруулах

Дэвшилтэт симуляци нь инжекцоор дүүргэх үеийн нарийн харилцан үйлчлэлийг загварчлахын тулд төгсгөлөг элементийн шинжилгээ (FEA) болон тооцооллын шингэний динамик (CFD)-ийг хослуулдаг. Дараах харьцуулалт ахицын сайжруулалтыг онцолсон байна:

Энэхүү интеграци нь инженерчид хайлшны ирмэг дэх шүргэлтийн халах ба вискозитетийн өөрчлөлтийг тооцож, материал тархалтыг оновчтой болгох боломжийг олгодог.

Дүүргэх ба Шахах Үе Шатыг Загварчлахад CFD-ийн Хэрэглээ

CFD-ийн симуляци нь инжекцоор оруулах үед даралтын градиентийг зураглаж, дутуу дүүргэлт эсвэл агаарын буудам зэрэг эрсдэлийг илрүүлдэг. Хайлшны урд талын хурдны өөрчлөлтийг шинжилснээр дизайнчид ихэвчлэн термопластик материалын турбулент урсгалын зааг болох 0.8 м/с-аас доош урсгалын хурдыг хадгалахын тулд раннерийн диаметрийг тохируулдаг бөгөөд иймээс тогтмол дүүргэлтийг хангаж, гэм буруу үүсэхийг багасгадаг.

Дулааны Симуляцийг Ашиглан Хөргөлтийн Сувгуудыг Оновчтой Болгох

Хөргөлтийн сувгуудыг зорилго бүхий байдлаар байршуулах нь дулааны симуляцийг ашиглан мөчлөгийн хугацааг 18–22%-иар бууруулдаг. Гурван хэмжээст хэвлэлтийн тусламжтайгаар хэрэгжүүлэх боломжтой нийцсэн хөргөлтийн загвар нь матрицын гадаргуу дээр ±2°C-ийн дотор температурын нэгэн төрлийг хангаж, өндөр нарийвчлал бүхий детальд хувиршлын улмаас өөрчлөгдөх хэмжээг хамгийн бага болгодог.

CAD ба Симуляциар Идэвхижүүлсэн Үйлдвэрлэлд Зориулсан Загварчлал

Орчин үеийн шахалтын матриц загварчлал нь ойлголтоос эхлэн үйлдвэрлэл хүртэлх үе шатанд Үйлдвэрлэлд Зориулсан Загварчлал (DFM) зарчмыг хэрэгжүүлэхийн тулд CAD ба симуляцийг ашигладаг. Эдгээр технологийг эрт үед нэгтгэснээр детальд тавигдах геометрийн шаардлагууд үйлдвэрлэлийн хязгаарлалттай таарч, улмаар илүү энгийн арга замаас 35–50%-иар илүү ихээр дизайнд хийгдэх сүүлийн үеийн өөрчлөлтийг бууруулдаг (Үйлдвэрлэлийн инженерийн нийгэмлэг, 2023).

Шахалтын Матриц Загварчлалын Үед DFM Зарчмыг Эрт Үед Хэрэглэх

Хамтран ажиллах CAD загваруудыг ашиглан урьдчилан хяналт тавих нь дизайн ба үйлдвэрлэлийн багийн хооронд бодит цагт хамтран ажиллах боломжийг олгоно. Хамтран зохион байгуулсан дизайн хяналтын үеэр CAD файлуудыг хуваалцах нь хэрэгсэл боловсруулахаас өмнө гарч болох 62% технологийн асуудлыг илрүүлдэг. Энэ урьдчилан сэргийлэх арга зам нь дараах чиглэлүүдийг сайжруулдаг:

• Ханын зузааны нэгэн төрлийн байдал
• Гадаргуугийн налууны нийцэл
• Урсгалын хаалтны байршлын боломж

Нэгтгэсэн симуляци ашиглан виртуаль шалгалт ба DFM-ийн баталгаажуулалт

Нэгтгэсэн симуляцийн цогц програмууд нь бүтцийн бат бөх чанар, формонд хийгдэх цутгалтын зан төлөв, хөргөлтийн үр дүнтэй байдлыг зэрэгцээ шалгах боломжийг олгоно. Нэгтгэсэн DFM баталгаажуулалтын ажлын урсгалыг ашигладаг инженерүүд нь муруйцалттай холбоотой дизайны маргааныг шийдвэрлэх хугацааг 40%-иар багасгасан гэж тайлагнадаг. Гарах үндсэн үр дүнгүүд бол:

Загварчлал дээр суурилсан загварчлалаар прототайп үйлдвэрлэх зардлыг бууруулах

Бодит туршилтыг виртуаль давталтаар солиход үйлдвэрлэгчид прототайп үйлдвэрлэх зардлыг 30–60% хүртэл бууруулж, анхны бүтээгдэхүүний амжилтын түвшинг нэмэгдүүлдэг. Авто машины нийлүүлэгчид симуляциар баталгаажуулсан DFM-ийн тохируулгаар хажуу тогтоогч болон хаалтны системийн загварыг 78% хүртэл бууруулсан.

Загварчлалын мэдээллийг ашиглан хаалт ба урсгалын системийг үр дүнтэй болгох

Тэнцвэртэй хаалт ба урсгалын байршлыг олгохын тулд дэвшилтэт загварчлал

Moldflow зэрэг хэрэгслүүд нь полимерийн зузаан, түүнийг бага зайгаар дамжуулахад юу болох, даралт хаана бий болох зэрэг зүйлсийг судалж, руннерийн загварыг сайжруулахад тусалдаг. Инженерүүд эдгээр мэдээллийг авсны дараа руннерийн хэмжээг ойролцоогоор хагас миллиметрээр тохируулж, хаалтуудын илүү сайн байрлалыг тодорхойлох боломжтой болдог бөгөөд энэ нь дутуу дүүргэлт эсвэл хэт шахагдсан деталь зэрэг асуудлыг саатуулдаг. Өнгөрсөн жилийн Ponemon Institute-ийн судалгаагаар хаягдал материал хоёр гуравт буурахыг харуулсан бөгөөд загасан хэлбэртэй деталиудыг загасан доторх янз бүрийн хэсгүүдээс гаргахад хэмжээ нь тогтвортой байдаг бөгөөд хоорондын ялгаа нь 1.5 хувиас хэтрэхгүй байдаг.

Загасан урсгалын имитаци ашиглан дүүргэх загвар ба даралтын тархалтыг тэнцвэржүүлэх

Муслины урсгалын шинжилгээ нь муслины хөндлөн огтлол ба хаалтны хэмжээний тогтвортой бус байдлаас үүдэлтэй тэгш бус дүүргэлтийг илрүүлдэг. Программ хариу нь (±15°C) температурын ялгааг харуулж, энэ нь нийлмэл шугам болон хонхор үүсэхэд нөлөөлдөг бөгөөд инженерүүд даралтын зөрүү 5 МРа-аас доош байхаар тохируулах хүртэл схемийг сайжруулах боломжийг олгодог. Энэ нарийвчлал нь загварын дахин хийх ажлыг 35%-иар бууруулдаг (ASME 2022).

Туршлагын жишээ: Муслины системийг дахин зохион байгуулснаар муруйцал багасгах

2022 онд автомашинд зориулсан бүрэлдэхүүн хэсгийн төслөөр трапецийн муслинуудыг хэвийн хөргөлтөд тохируулан дахин зохион байгуулсанаар муруйцал 40%-иар буурсан. Загварчлалын дараах үр дүнгээр чухал сайжруулалт гарсаныг харуулсан:

Дахин загварласан нь жилд 280,000 ам.долларын үйлдвэрлэлийн зардлыг хэмнэсэн (The Madison Group, 2023).

Шинэчлэгдсэн чиг хандлага: CAD/САМ-ийн интеграц болон дүрсийн саналуудад хиймэл оюун ухааны ашиглалт

Машин сургалтын алгоритмууд одоо түүхэн хугацааны матрицын үзүүлэлтийн өгөгдлийг шинжилж, мөчлөгийн хугацаа, материал ашиглах эсвэл деталийн хүчийг үндэслэн хамгийн тохиромжтой хаалт ба урсгалын системийг санал болгоно. Нэг автомашин үйлдвэрлэгч нь бодит цагийн эхний материалтай аналитик судалгааг ашиглан олон цөвийн матрицыг автоматаар тэнцвэржүүлдэг хиймэл оюун ухааны хэрэгслийг ашигласнаар дизайн хийх явцыг 22% илүү хурдасгасан гэж мэдээлжээ (JEC Composites 2023).

Интеграци хийсэн CAD/САМ/Загварчлалын ажлын урсгал ба урт хугацааны өгөөж

CAD, Загварчлал, ба САМ системүүдийн хооронд урсгал дундач өгөгдөл дамжуулах

Өнөөгийн орчих бүтээц нь CAD, загварчлалын програм, CAM хэрэгслүүдийг нэг дор холбосон дижитал системд ихэвчлэн тулгуурладаг. Компаниуд өнгөрсөн жилийн ASME-ийн судалгаагаар үйлдвэрлэлийн ойролцоогоор 23% хугацаа алдагддаг гэж заасан файлаар шилжүүлэх асуудлуудаас татгалзах үедээ загвар гаргах хугацаа 40%-иас бараг хоёр гуравт хүртэл багасдаг. Загварчлалын үеэр хөргөлтийн сувгуудад оруулсан өөрчлөлтүүд CAM-ийн хэрэгслийн замд шууд дамждаг учраас бодит цагт тусгайлан холбоотой ажиллаж, машинчингийн илүү нарийн төвөгтэй хэсгүүдийг, жишээ нь хэлбэртэй хөргөлтийн байгууламжуудыг хуучнаас хамаагүй илүү нарийвчлалтайгаар боловсруулах боломжийг олгодог.

Хаалттай хүрээний санал хүсэлт: Загварчлалын үр дүнгээс CAD-ийн сайжруулалт руу

Дээд түвшний програм хангамжийн компаниуд одоо шууд динамик загварчлалын өгөгдлийг өөрсдийн CAD програмд нэгтгэж байна. Энэ нь дизайн цагаар сайжрах эргэх холбоог бий болгодог. Жишээ нь, хэвэнд хайлсан материал хийх үед деталь яаж муруйхыг урьдчилан таамаглах зориулалттай молдын урсгалын шинжилгээг авч үзье. Систем далайн өнцгийг 3D загвар дээр автоматаар тохируулж, ийнхүү засварлана. Өнгөрсөн жилийн саяхны тайлангийн мэдээгээр эдгээр битүү тойрог систем нэмэлт шалгалтын шаардлагыг ойролцоогоор хагас, магадгүй 55%-иар бууруулах ажээ. Мөн материалын алдагдлыг 15-20%-иар багасгадаг. Эдгээр системүүд нь үйлдвэрлэлийн явцад юу болохыг загварчлал урьдчилан таамаглах үндсэн дээр хаалтуудыг хаана байрлуулахыг оновчтой болгоно.

Компьютерийн тусламжтай хэвний загварчлалд анхдагч их хөрөнгө оруулалт vs. урт хугацааны ашиг

Интеграцчлагдсан системүүд нь анхны хөрөнгө оруулалтыг 60–80% өсгөх шаардлагатай ч гэсэн, бракийг бууруулах, давталтыг хурдасгах, зах зээлд гарах хугацааг товтгон багасгах замаар 18–24 сарын дотор хөрөнгө оруулалтаас орлогыг буцааж авдаг. Таван жилийн турш эдгээр ажиллагааны урсгалыг ашигладаг үйлдвэрлэгчид дизайн нарийвчлалыг сайжруулснаар болон зах зээлийн шаардлагад хариу үйлдэл үзүүлснээр ашгийн маржийг 34% өсгөсөн талаар мэдээлж байна.