Pereka bentuk dan pakar pembuatan selalunya mempunyai perbezaan yang ketara dalam matlamat mereka, dan ini amat ketara dalam teknologi tuangan. Mengambil buku jari stereng sebagai contoh, artikel ini menunjukkan potensi pembangunan komponen digital untuk pembangun dan perniagaan.

Pereka bentuk menyasarkan komponen dengan struktur ringan dan kekuatan tinggi maksimum, manakala pakar tuangan mesti memastikan bahawa komponen diisi secara berurutan dengan secukupnya, mengoptimumkan sistem tuangan agar diperkemas yang mungkin dan mengelakkan keliangan dalaman atau lompang pemejalan. Mencapai kompromi antara matlamat ini biasanya melibatkan beberapa pusingan pelarasan, memanjangkan proses pembangunan.

Lebih-lebih lagi, pelarasan ini memerlukan penggunaan pengetahuan profesional terkumpul selama bertahun-tahun. Kerjasama antara pembekal automotif antarabangsa Elise GmbH dan Universiti Kassel mendedahkan bahawa menggunakan platform perisian ELISE boleh meningkatkan automasi proses pembangunan sedemikian dengan ketara.

Pelarasan Reka Bentuk Adaptif

Sambungan digital CAD, pengoptimuman topologi, analisis R&D, dan alat simulasi proses mempercepatkan proses pembuatan komponen tuang, satu aspek penting dalam pembangunan produk yang cekap pada masa hadapan. Jurutera telah membangunkan kaedah menggunakan perisian ELISE, menggabungkan perisian pengoptimuman topologi Altair-Optistruct Altair dan Magma V5 Magmasoft GmbH, untuk mencari penyelesaian reka bentuk separa automatik yang sinergistik dan dioptimumkan (Rajah 1). Penyelesaian ini bukan sahaja memenuhi keperluan proses pengeluaran tuangan tetapi juga keperluan struktur komponen.

Dalam senario ini, fungsi reka bentuk digital ELSE digunakan untuk mengesan dan mencegah pengumpulan bahan semasa proses penuangan. Data seperti bentuk, isipadu dan kedudukan nod terma yang lebih besar dimasukkan ke dalam fungsi yang dibangunkan, di mana data ini disimulasikan hasil melalui pengoptimuman topologi dalam Magmasoft. Peningkatan isu dalam proses pengeluaran dan aplikasi seterusnya dalam kawasan pemejalan boleh diramalkan.

Selain itu, masa pemejalan bahan digunakan untuk menentukan arah pemejalan secara automatik dan melaraskan kawasan tuangan yang terjejas. Untuk meningkatkan kebolehtuangan, perisian ELISE secara adaptif menebal kek dan pintu masuk ke dalam struktur komponen yang lebih dalam. Dalam langkah kedua, ia mengenal pasti laluan nod haba yang dikesan dalam arah pemejalan.

Contoh Permohonan

Dalam kajian digital khusus, buku jari stereng hadapan telah dibangunkan. Pengoptimuman topologi mempertimbangkan parameter pembuatan penting seperti arah pembongkaran dan ketebalan dinding minimum. Pengoptimuman adalah berdasarkan tiga keadaan beban tegar yang dipermudahkan yang direka khusus untuk menanggung beban bahagian atas buku jari stereng hadapan. Konflik antara ketegaran dan pemejalan arah biasanya berlaku di kawasan leher angsa (Rajah 2).

Selepas melengkapkan pengoptimuman topologi, pelicinan bahagian dan transformasinya kembali kepada reka bentuk castable dicapai menggunakan ELISE. Dalam senario ini, had ruang reka bentuk telah dipertimbangkan, dan model pengiraan diselaraskan dengan sewajarnya. Hasilnya berfungsi sebagai prototaip pengesahan R&D dan tempat kosong untuk simulasi pemutus, menghapuskan langkah yang memakan masa untuk mereka bentuk semula struktur reka bentuk topologi. Satu lagi kelebihan kaedah ini ialah penghapusan keperluan untuk mengeluarkan model baharu bagi setiap lelaran simulasi tuangan.

Pengoptimuman

Buku jari stereng di atas mempamerkan tiga nod haba pemejalan yang ketara, dengan pemejalan berlaku dari kedua-dua belah sprue atau pelari dalam. Kini, keputusan ini dieksport daripada program Magmasoft pada langkah masa yang berbeza dan selanjutnya diproses menggunakan kaedah pengoptimuman tuangan yang dibangunkan. Dari sini, jelas bagaimana pelarasan dibuat ke kawasan yang berkaitan untuk mencapai kesan pemejalan arah yang lebih baik (Rajah 3). Dalam komponen yang tidak dioptimumkan (Rajah 3a), kawasan pemejalan yang terbentuk tidak boleh disuap ke bawah, mengakibatkan pembentukan nod haba yang membawa kepada keliangan. Dengan menebalkan buku jari stereng semasa proses pemejalan (Rajah 3b), kawalan telah dilaksanakan, mengelakkan pembentukan kawasan pemejalan, mencegah pembentukan nod haba, dan mengurangkan atau mengelakkan sepenuhnya penjanaan liang.

Komponen yang dioptimumkan dengan cara ini boleh dihantar dengan cara yang lebih mudah dan stabil. Semua nod terma utama dikurangkan, atau bahkan dielakkan sepenuhnya (Rajah 4).

Kadar keliangan yang diramalkan hasil daripada pendekatan ini juga menyaksikan peningkatan yang ketara. Tambahan pula, analisis prestasi menunjukkan bahawa komponen melebihi keperluan, memenuhi tiga keadaan beban tegar yang ditentukan, menyediakan ruang untuk pengurangan berat.

Kesimpulan

Penggunaan reka bentuk digital dalam proses pembangunan adalah langkah pertama ke arah automasi pembangunan komponen tuangan. Teknologi ini mengurangkan kerja manual yang biasanya digunakan oleh jurutera pembangunan dalam lelaran biasa, memberikan kebebasan tambahan untuk aktiviti nilai tambah dan kreatif. Ia menyuntik tenaga segar ke dalam proses kejuruteraan dan perniagaan pembangunan produk, mempercepatkan proses inovasi dan mengukuhkan kelebihan daya saing.