Témata
Reklama

Virtuální testování aneb není čas na hrdinství

Pokud tlačí zákazník a trh do komplikovanějších, složitějších a rizikovějších projektů a pokud je zvažováno, zda vůbec daný projekt přijmout? Jestli je možné ještě snížit náklady při zachování kvality výrobků? Numerická simulace technologických procesů sama řešení nevymyslí, avšak stává se významným pomocníkem při hledání odpovědí.

Řada firem je nucena v poslední době přijímat projekty, které jsou technologicky již dosti komplikované, cenově nepříliš zajímavé a termínově velice napjaté. V minulosti bylo možné takové projekty odmítnout, avšak v současném boji o přežití si mnohdy tento luxus dovolit nemůžeme. Již ve fázi nabídkového řízení simulace odpovídá na otázky o proveditelnosti daného projektu, naznačuje limity s ohledem na výskyt slévárenských vad a kritických oblastí, dává prostor pro diskusi nad požadavky zákazníka. Numerická simulace pomáhá nejenom při rozhodnutí, zda daný projekt přijmout, či nikoliv, ale je přínosem pro celý tým, který učí chápat souvislosti jednotlivých procesů a tím napomáhá k efektivnější interní komunikaci. Velice důležité je stanovení mezí, ve kterých je ještě možné daný projekt realizovat, případně, kdy jsme již opravdu „na hraně“.

Reklama
Reklama

Virtuální testování slévárenské technologie

Numerická simulace si již nalezla místo v řadě výrobních technologií a je tomu tak i ve slévárenství. Simulace slévárenských procesů je v současné době zpracována pro většinu běžně používaných technologií výroby odlitků. Jedná se zejména o technologie gravitačního odlévání do pískových, skořepinových a kovových forem, dále jsou zpracovány modely pro lití do forem za zvýšených sil, metodu Lost Foam a pro tzv. semisolid procesy (thixo-casting, sgueeze casting). Technologové mohou využít simulaci jako komunikační linku, s jejímž využitím se snaží zvolit nejvhodnější řešení nejrůznějších problémů. Zpracovávají a analyzují návrhy vtokových a nálitkových soustav, a to jak z hlediska optimálního rozložení teplotních polí, tak rovněž s ohledem na využití tekutého kovu. Pomocí technologických zásahů se snaží minimalizovat vznik pórozity, trhlin a prasklin v odlitku, avšak mohou být limitování konstrukčním návrhem a rovněž výrobní technologií. Mnohdy se setkáváme s problémy, jakým způsobem nálitkovat, případně jak ovlivnit určité tepelné uzly v odlitku. Rovněž velkým problémem může být nesprávné napojení a dimenze jednotlivých stěn odlitků. V případě, že se technolog dostává do slepé uličky, nastává diskuse o možnostech určitých konstrukčních úprav a změn odlitků. Řešit změnu tvaru odlitků, napojení stěn, změnu nahromadění materiálu v jednotlivých sekcích odlitků je ve fázi vlastní výroby neekonomické, diskuse je složitá a změny mnohdy nemožné. Díky možnostem vizualizace lze jednoznačně ukázat na sekce odlitku, které je nutno se zákazníkem řešit – viz obr. 1. Simulace rovněž potvrdí, zda navrhované změny mohou vést ke kýženému výsledku.

Obr. 1. Simulace proudění kovu a predikce vzniku ředin v odlitku (Jihomoravská armaturka)

Garance užitných vlastností

Stále častějším požadavkem zákazníků je nejen dodání zdravých odlitků, ale garantování jejich užitných vlastností, jako je například životnost. Je tedy nutné přenášet výsledky z analýz výrobních procesů do následných výpočtů chování součástí při jejich použití. Lze například využít rozložení zbytkových pnutí a struktury v odlitku do následných výpočtů tepelného zpracování, případně do dalších operací, jako je svařování nebo kování. U náročných odlitků pro automobilový průmysl je rovněž trendem využití výsledků z výrobních procesů do následných bariérových analýz – viz obr. 2.

Obr. 2. Přenos výsledků z výrobních procesů do Crash testu

Virtuální realita – industriální nasazení

Základní myšlenkou ESI Group je komplexní virtuální návrh strojních součástí, její testování vyrobitelnosti, vlivu okolí až po testování součástí ve výrobních celcích. Do tohoto konceptu jednoznačně zapadá využití virtuální reality jako vizualizačního nástroje pro redukci finančně i časově náročných fyzických prototypů. Jedná se o přístup, který výraznou měrou usnadňuje a zároveň urychluje rozhodovací proces a stává se vizualizační a komunikační platformou pro oborově se prolínající diskusi expertů z jednotlivých odvětví od konstrukce přes technologii, plánování výroby a obsluhy až po zaškolování a marketing. Aktuálními oblastmi nasazení virtuální reality jsou zejména vizualizace a ověřování konstrukčních návrhů, virtuální uvádění produktů do provozu, virtuální plánování layoutů továren a výrobních hal, plánování montážních operací včetně analýzy kolizí, ale také vizualizace určené pro podporu prodeje daného produktu. V oblastech zaškolování obsluhy a údržby vytvářejí virtuální scény ideální nástroj pro komplexní péči o zákazníka už před náběhem výroby. Technologie virtuální reality se začala vyvíjet na počátku 90. let. Přibližně od roku 2000 následoval proces industrializace, umožňující robustní průmyslové nasazení. V současné době se stal pro své uživatele nedílnou součástí vývojového cyklu, a to zejména v automobilovém, leteckém, obranném a těžkém průmyslu.

Současné systémy, jako je například IC.IDO, umožňují vizualizaci (pomocí 3D brýlí) numerických simulací přímo ve virtuálním prostoru a tím napomáhají efektivnější diskusi nad řešeným problémem – obr. 3.

Obr. 3. Zobrazení výsledků proudění ve virtuální realitě (systém IC.IDO)Potřeby trhu nás tlačí vyrábět stále rychleji, s vyšší kvalitou a pokud možno za nižší cenu. Využití možností, které nabízí virtuální testování, je tou správnou cestou. Jestliže chceme uspět v nelítostném konkurenčním boji, tak opravdu již není čas na hrdinství a na názor „to nějak zvládneme“.

Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.
Ing. Marek Kováč

Mecas ESI
vladimir.krutis@mecasesi.cz
www.mecasesi.cz

Společnost Mecas ESI byla založena v roce 1995 jako Mecas. Vzhledem k dosaženým úspěchům se v roce 2001 stala zastoupením společnosti ESI Group pro země Střední a Východní Evropy. Tým zkušených odborníků se zabývá řešením komplexních inženýrských projektů a prodejem pokročilého softwaru včetně služeb s tím spojených. Jako součást ESI Group, která je uznávaným světovým dodavatelem nástrojů počítačové simulace v oblastech návrhu prototypů a výrobních procesů, má přístup k nejnovějším metodikám a poznatkům v oblasti počítačové simulace. Společnost rovněž klade důraz na reálné modelování fyzikálních vlastností materiálů. Nabízené řešení spočívá v provedení ucelené výpočtové analýzy. V jednotlivých krocích jsou řešeny náročné úlohy počítačové simulace, která se snaží postihnout co největší množství jevů, jež mohou ovlivnit podobu a vlastnosti finálního produktu. Jedná se například o propojení výsledků výpočtu jednoho programového souboru jako vstupu do následných počítačových analýz. Typickým příkladem řetězení jednotlivých výpočtových analýz je přenesení výsledků ze simulace plošného tváření do simulací nárazových zkoušek (crash testů).

Společnost Mecas ESI před časem vytvořila webové rozhraní My-CAE, které umožňuje pomocí počítačové simulace efektivně ověřit vybraný výrobní proces v oblastech plošného tváření, odlévání, svařování a tepelného zpracování.

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 140149
Datum: 12. 02. 2014
Rubrika: Trendy / Slévárenství
Autor:
Firmy
Související články
Výroba modelových zařízení a forem

Výroba modelových zařízení a kovových forem patří neoddělitelně ke slévárenství. Modelárny vyrábí velmi složité tvary nejrůznějšími technologiemi. K tradičním postupům patří třískové obrábění, stále častěji s využitím elektronicky řízených obráběcích center dále CNC).

Proteinové pojivo - alternativa při výrobě odlitků

Článek popisuje princip použití proteinových pojiv ve slévárenské výrobě, jejich technologické, ekologické a ekonomické výhody. Ukazuje také výsledky provozních zkoušek těchto pojiv provedených v několika slévárnách při výrobě odlitků ze slitin hliníku a šedé litiny.

Jediná slévárna hořčíkových slitin v ČR

V posledních dvaceti letech zaznamenaly hořčíkové slitiny ve světě značný rozmach. V České republice je bohužel situace odlišná a využití hořčíkových slitin upadá. Tento trend je způsoben zejména malým povědomím konstrukčních a výrobních firem o výhodných vlastnostech těchto slitin a o existenci slévárny hořčíkových slitin v ČR.

Související články
Tradice a perspektivy slévárenství

Slévárenství je jedním z nejstarších výrobních oborů, odlitky velmi úspěšně nahrazují součásti, vyráběné svařováním nebo obráběním z hutních polotovarů. Slévárenství umožňuje vyrobit velmi složité dílce pro nejrůznější odvětví průmyslu. Odlitky jsou využívány také v lékařství (kloubní náhrady, dentální odlitky a podobně), slévárenské postupy jsou využívány ve šperkařství a dalších výtvarných oborech (drobné plastiky, prsteny, náramky, brože, reliéfy, sochy a podobně).

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Rheocasting otevírá nové možnosti tlakově litých odlitků

Požadavky automobilového průmyslu, jako úspora hmotnosti, zvyšování užitných vlastností a snižování nákladů vytvářejí na všechny výrobní technologie, tlakové lití nevyjímaje, tlak na zvýšení hodnot mechanických vlastností, eliminaci vnitřních vad a stabilitu procesu. Požadavkům na vyšší pevnost a tažnost jde tlakové lití vstříc především zaváděním nových sofistikovaných slitin. Tyto slitiny jsou ovšem výrazně dražší a navíc kladou vysoké požadavky jak na proces tavení, tak na vlastní proces lití, který se tak dostává na samotnou hranici stability v sériové výrobě.

Nejmodernější slévárna litin v Evropě

V příspěvku jsou stručně popsány segmenty výroby tekutého kovu a bentonitových forem pro odlitky ve slévárně Kasi postavené na zelené louce v letech 2010 a 2011 v Novém Bydžově - Zábědově.

Náhrada drahých legur v metalurgii slitin neželezných kovů

Přesto, že tradiční a ověřené slévárenské procesy v posledních desetiletích nezaznamenaly významné změny, nedá se totéž říci o procesech metalurgických. Mimo jiné je kladen stále větší důraz na chemické složení slévárenských slitin a to jak z hlediska jejich čistoty, resp. obsahu nežádoucích či doprovodných prvků, tak z hlediska přídavků prvků zlepšujících jejich vlastnosti.

Vysoce přesné odlitky pro energetiku

V dnešní době je kladen důraz na dodávky přesných odlitků vyráběných metodou vytavitelného modelu, u kterých nebude nutné provádět již další operace obrábění. Za posledních pět až sedm let se požadavky na relativní přesnost odlitků zvedly několikanásobně.

Odsávání a filtrace ve slévárnách tlakového lití

Na problematice odsávání a filtrace vzduchu ve slévárnách tlakového lití si již vylámal zuby nejeden dodavatel filtrační techniky - jedná se totiž o velmi náročné provozy s komplikovanou strukturou odsávané vzdušniny, které obsahuje jak suchý kouř, tak i částice přilnavého oleje a mnoho dalších nečistot.

Ultra lehké komponenty vyráběné 3D tiskem

V posledních letech se do širšího povědomí dostávají aditivní technologie, neboli 3D tisk, kde je součást tvořena přidáváním materiálu nikoliv jeho odebíráním, jako je tomu u klasického obrábění. Jejich využití je zkoumáno napříč nejrůznějšími obory od strojírenství přes architekturu až po medicínu a módu. Pokud se omezíme na 3D tisk kovů, zjistíme, že aditivní technologie jsou brány jako prostředek pro výrobu tvarově složitých a občas konvenčními způsoby zcela nevyrobitelných dílů. Jsou brány jako jakási ideální výrobní technologie pro výrobu čehokoliv. V posledních letech se navíc stále více skloňuje spojení aditivní technologie a topologické optimalizace, což je způsob návrhu tvaru dílu na základě matematické optimalizace. Jak lze tušit, navržený tvar je značně složitý a často bývá označován jako organický. Takové díly jsou údajně vhodné pro 3D tisk, ale není tomu tak. Ve většině případů je realita daleko prozaičtější. Použití aditivní technologie je pouze jediná možnost, jak takový díl vyrobit.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit