A mérnöki szimulációs eszközök ismertsége, elfogadottsága és a tervezési folyamatokban való aktív használata egyre inkább jellemzővé válik a hazai gyakorlatra (is). A rendszerek és a hardvererőforrások töretlen fejlődése révén már nemcsak a szerkezeti elemek, egységek szilárdsági, hőtani, dinamikai viselkedésére, vagyis a már elkészült termékek életpályájának vizsgálatára van lehetőség, hanem a számítógépes szimuláció a gyártási folyamatok, például műanyag-feldolgozás, öntés, hegesztés, fémmegmunkálás modellezésére, optimálására is kiterjed.
Célszoftver képlékeny alakításra
A Simufact család oszlopos tagja, a Simufact.forming két cég együttműködésének eredménye. A robusztus megoldótechnológiát az MSC Nastran, Patran, Marc, Dytran, Adams stb. terméknevekkel fémjelzett MSC Software biztosítja. A másik fél, a Simufact Engineering egy olyan szoftverspecialista, amely a korábbi – szintén MSC – SuperForge és SuperForm szimulációs szoftvereket a kilencvenes évektől saját alkalmazásaival, fejlesztéseivel kiegészítve forgalmazta nagy sikerrel Németországban. 2007-től a partneri viszonyt még szorosabbra fűzte a két vállalat, és megszületett a Simufact.forming, mint régi-új szoftvermegoldás, amelynek további fejlesztése kooperációban folyik.
A Simufact.forming azoknak a gyakorló szakembereknek készült, akik nem végeselemhálóban, hanem gyártási folyamatban, technológiában gondolkodnak – a szoftver felépítése, a szimuláció egésze ezt tükrözi. A Simufact.forming egy célszoftver: a gyártási folyamatok szimulálásához az egyes technológiai lépések, mint például előre- és hátrafolyatás, nyitott vagy zárt szerszámú kovácsolás, hengerlés, fogsajtolás, fejezés, zömítés, nyújtás, kivágás és az egyes lépések közötti visszahűlés előre definiáltak.
A szoftver két különböző technológiát használ: a Marc implicit (véges elem) és a Dytran explicit (véges térfogat) megoldót. Attól függően, hogy hideg- vagy melegalakításról, síkbeli vagy térbeli feladatról van-e szó, továbbá a kiválasztott technológiai fázistól függően a Simufact.forming automatikusan kiválasztja a megfelelő megoldót, és beállítja az optimális számítási paramétereket.
Könnyű dolgunk van vele
A felhasználónak nincs sok és főként nehéz dolga: létrehozza vagy importálja az előgyártmányt és a szerszámkomponenseket, beállítja a súrlódási és hőmérsékleti jellemzőket, majd választ az előre definiált berendezésfajták közül. Ha a különböző hidraulikus és mechanikus sajtókból, illetve ejtőkalapácsból álló választék kevésnek bizonyul, egyedi, többirányú mozgásviszonyokat is megadhat. Lehetőség van bonyolult mechanizmus szerint működő, egymással rugókkal összekapcsolt részekből álló, összetett szemszámok modellezésére is.
A képlékeny alakítási folyamatok zöme több műveletből áll. Az egyes ütemek megadása néhány mozdulattal megvalósítható. A fázisok közötti adatátvitel jól működik, még akár tengelyszimmetrikus síkbeli modellről térbelire való átállás esetén is. Szintén a könnyen kezelhetőséget és a munkavégzés folytonosságát mozdítja elő, hogy a munkadarab pozicionálása automatikusan történik a szerszámban, vagyis az egyes fázisok között nincs szükség felhasználói beavatkozásra. Az eredmények megbízhatósága nagymértékben függ az anyagi jellemzőktől.
A Simufact Engineering hosszú évek óta ápol szoros kapcsolatot ipari partnerekkel és kutatóintézetekkel annak érdekében, hogy a valóságot minél jobban közelítő anyagmodelleket és olyan részletes, hőmérsékletfüggő, elasztoplasztikus anyagjellemzőket tartalmazó adatbázist hozzon létre, amely képes kiszolgálni a felhasználók igényeit. A Simufact.material a Simufact termékcsalád bármely modulja által elérhető alkalmazás, amely egyrészt tartalmazza a Simufact saját, folyamatosan bővülő anyagadatbázisát, másrészt közvetlen kapcsolatot kínál a jól ismert Matilda és JmatPro adatbázisok felé.
A vizsgálat során mind a rugalmas, mind a képlékeny alakváltozást számítja a rendszer, ezáltal lehetővé válik az egyes műveletek végén megfigyelhető visszarugózás szimulálása is. A Simufact.forming még hidegalakítás esetén is hőmérsékletfüggő anyagjellemzőkkel számol, és figyelembe veszi az alakítás hatására keletkező hőt, valamint a munkadarab és a szerszámok közötti hőátadást is. A siker másik záloga a jó elemháló. A képlékeny alakítás területén, tekintettel a nagy alakváltozásokra, a számítás közbeni újrahálózás elengedhetetlen. A Simufact.forming több különböző automatikus, adott folyamathoz optimalizált hálózóalgoritmust használ.
Betekintést enged a folyamatba
A Marc és a Dytran megoldók megbízhatóan, a többprocesszoros számítógépek nyújtotta előnyöket jól kihasználva működnek, térbeli feladatoknál is meggyőző a sebességük. A számítási folyamat alatt a felhasználói felület aktív marad, az eredményeket folyamatosan jeleníti meg. Ezáltal nemcsak az egyes fázisok végeredménye látható, hanem magába a folyamatba lehet betekintést nyerni.
Pontosan meghatározhatóvá válik az a hely és pillanat, ahol egy repedés vagy gyűrődés képződése elindul, mindez már a számítás fázisában. A szimuláció a szakemberek számára olyan fontos – az előgyártmány, a szerszámkialakítás és a technológiai paraméterek optimalizálásához szükséges – eredményeket ad a gyártmányról, mint a hőmérséklet, feszültség, alakváltozás, alakváltozási sebesség, szerszámfaltól való távolság és érintkezési feszültség.
A munkadarab gyártás közbeni viselkedésének még teljesebb megértését szolgálják az úgynevezett nyomvonalak, amelyek a gyártmány kijelölt pontjainak térbeli helyzetét, sebességét, sebességgradiensét követik végig a folyamat során. Az esetek egy részében praktikus megközelítés a tökéletesen merevnek tekinthető szerszámok alkalmazása, ami jelentősen lerövidíti a szimuláció időigényét.
Ez a szerszámrészeken ébredő erő, a mozgásviszonyok és az energiabevitel, valamint ezáltal a gépszükséglet meghatározásához elegendő, a szerszámok viselkedésének behatóbb vizsgálatához rugalmas szerszámmodell szükséges. Ebben az esetben a vizsgálat eredményeként meghatározható a szerszámban ébredő feszültség, a kialakuló alakváltozás és hőmérséklet, valamint a szerszámkopás mértéke, továbbá lehetőség nyílik előfeszített szerszámok alkalmazására.
Hegesztés- és hőkezelés-szimuláció
A képlékeny alakítás mellett a hegesztési folyamatok szimulálására is lehetőség nyílik. A Simufact.welding a Simufact termékcsalád egyik fiatalabb tagja, a gyártóipar speciális igényeihez fejlesztve. A Simufact.welding gyakorlatorientált felhasználói felület, amellyel komplex hegesztési folyamatok, akár több hegesztőrobot egyidejű mozgása is egyszerűen modellezhető. A szoftver az MSC Marc és az IFE Weldsim végeselem-megoldókat támogatja.
A vizsgálat eredményképpen megjeleníthető a hegesztett szerkezetek deformációja, a hőmérsékleti viszonyok, a lehűlés utáni vetemedés és a visszamaradó feszültség. A Simufact.weldinggel a hegesztési folyamatok egyszerűen optimalizálhatók. Várhatóan ez év végén jelenik meg a Simufact család legújabb tagja. A Simufact.premap (Prediction of Material Properties) egy forradalmian új megoldás, amellyel lehetőség nyílik a hőkezelési folyamatok szimulációjára. Lehetővé teszi a hőkezelési folyamat valamennyi szakaszának szimulációját, beleértve a hevítést, a hőntartást, a martenzites és betétedzést, valamint és megeresztést.
A szimuláció segítségével betekintést nyerhetünk a hőkezelési folyamat bármely pillanatában a szövetszerkezetbe, megjeleníthető a martenzit-, bénit-, perlit- és ferritrészek aránya, mérhető a szemcseméret dinamikus újrakristályosodással vagy anélkül. Betétedzés esetén számítható a kéreg vastagsága. A szimuláció eredményeként fontos mechanikai jellemzők állnak rendelkezésre, amelyek biztosítják a szerkezetek további képlékeny alakítási, hegesztési szimulációjának pontosságát. A Simufact.premap megoldással kiegészített forming és welding modulokból álló, a gyártástechnológiai folyamatokat a lehető legteljesebben mértékben lefedő Simufact szimulációs szoftvermegoldás egyedi a maga nemében.
