Csinálni vagy csináltatni? – A végeselemes valósághű szimulációt megelőző döntés

A mérnöki munka változatos kihívásokat tartogat. Ebben a sokszínű folyamatban a versenyelőny kulcsa az időigény- és költségcsökkentő új technológiák minél szélesebb körben történő alkalmazása. A „simultaion lead design” kifejezés szellemében a végeselemes szimuláció előnyeinek kihasználása már a vázlatos termék-koncepciók tudásának összevetésénél elkezdődik, és kiterjed a gyártási hatások vizsgálatán át munkakörnyezeti, tárolási kérdések megválaszolására is.

Érdekességként egy rövid kivonat a CAD-Tervhez érkezett szimulációs megkeresésekből, amiből jól kitűnik, hogy milyen sokcélú eszköz ez a technológia:

• Végeselem módszerrel vizsgálható egy kormánykonzol dinamikai viselkedése, amelyet szükség esetén „hangolni” kell, hogy sajátfrekvenciája ne essen a fogadó szerkezet üzemi frekvencia tartományába.
• Ha egy termék alapanyagának módosítására készülünk, szimulációval előre megvizsgálható, hogy a terheléseknek a meglévő geometria az új anyagból megfelel-e.
• Katonai alkalmazásba tervezett termékeknél kiemelt kérdésként merült fel az ütés, rázás, ejtés tesztje.
• Hegesztett acél szerkezetek tervezésénél a hegesztésnek várható-e számottevő feszültség- vagy alakváltozás következménye a szerkezeten.
• Egy robotkar tervezéséhez segítséget ad a végeselemes szimuláció abban, hogy hol praktikus a csavarok elhelyezése, milyen vastagságú és bordakiosztású öntvény lehet a megfelelő a mechanizmus befoglalására.
• A síküveg feldolgozás alapvető kritériuma a homogén hőmérséklet eloszlás a szerszámon, amit a szerszám geometria és egyéb fizikai paraméterek ismeretében tudunk szimulálni.
• Egy hullámpapír gyártó számára értékes képesség, hogy szimulációra alapozva tud dönteni a megfelelő csomagolóanyag minőségről, figyelembe véve a rakatolás-, ütés- és más analízisek eredményeit.
• Az egyszerűbb vizsgálatok közé tartozik egy robotkar végén rögzített ún. szerszámkonzol szilárdságtani vizsgálata: Kibírja-e a szerszámkonzol a robotkar gyorsulásait a rá rögzített szerszámmal is terhelve?
• Egy összetett fúró-maró szerszám terveinek véglegesítéséhez adott fontos információt az a szimuláció, melyben a belső alkatrészek melegedését vizsgáltuk a hőtágulásból származó befeszülés kockázatának megelőzése céljából.

Ez a multifunkciós eszköz érthető módon egyre vonzóbb a mérnökök számára. Amikor egy cég dönt a használatáról, a technológiához kapcsolódó első kérdés, hogy milyen módokon lehet hozzákapcsolni a megszokott mérnöki munkához. Tapasztalataink alapján annak eldöntésére, hogy saját kapacitás felépítése, vagy külsős mérnök szolgáltató megbízása a praktikusabb, a következő sajátosságokat javasolt mérlegelni:

• Cég profil: például gyártás, tervezés, kutatás-fejlesztés más és más szimulációs igényeket támasztanak.
• Tudáskincs, tapasztalat kincs: olyan cégek tudják kihasználni a végeselemes technológia előnyeit, akiknél adott a felkészült mérnök és fejlesztéseik miatt újabb és újabb kérdésekkel szembesülnek.
• Megtérülés: a fentiek alapján alkalmazott szoftver- és hardver-beruházásnak meg kell térülnie, a minőségre, költségekre és a versenyképességre gyakorolt hatásán keresztül.
• Esetgyakoriság: gazdaságosabb megoldás egy külsős mérnök szolgáltató megbízása, amennyiben nem gyakoriak a végeselemes technológiát igénylő kérdések

A fentiek mérlegelését követően több lehetőség áll a döntéshozó előtt:

• Külsős szolgáltatóval elkészíttetni a vizsgálatokat azoknak jó út, ahol ritkák az ilyen mélységű, illetve összetettségű kérdések, vagy még nem hozták meg végleges döntésüket a technológia saját erejű bevezetéséről, és előbb tesztelnék azt kihívásaikon egy hozzáértő kéz által.
• A 3D CAD szoftverekbe beépített végeselemes modulok (például CATIA modulok) azoknak adnak jó megoldást, akik gyorsan akarják ellenőrizni a termék megfelelőségét vagy koncepcióváltozatokat szeretnének összehasonlítani szimulációs eredmények alapján még a tervezési fázis elején és közben.
• Középútnak tekinthető az olyan kibővített funkcionalitású végeselemes megoldások használata (például SIMULIA Structural Analysis), amelyek egyben teszik elérhetővé a bevált CAD rendszer tervezési funkcióit és olyan fejlett végeselemes analíziseket, mint a rezgésvizsgálatok, hővezetés-hőterjedés vizsgálata, nemlineáris viselkedés figyelembe vétele, kontakt feladatok szimulációja.
• Teljes funkcionalitású végeselemes szoftverek (például SIMULIA - Abaqus) tudását azok tudják maximálisan kihasználni, akik kutatás-fejlesztési folyamatokat visznek és/vagy különleges témák kérdéseivel foglalkoznak például viszkoelasztikus anyagok viselkedése, súlyminimalizálás kifáradási teherbírás fenntartása mellett stb.

Az optimális megoldás azonosításához javasolt konzultálni olyan szakértővel, aki a fenti lehetőségek mindegyikét ismerve tud javaslatot tenni a testreszabott megoldásra. A CAD-Terv szoftver megoldásain túlmenően oktatással és support szolgáltatásokkal is támogatja partnereit abban, hogy a végeselemes szimuláció rövid idő alatt termelő technológiájuk legyen.

Amint a cikk elején felsorolt esetek is mutatják, a szimuláció alkalmazási lehetőségei messze túl mutatnak már a szilárdságtani vizsgálatokon. Bíztatunk mindenkit, aki még nem gondolkozott a végeselemes analízis használatáról, hogy a jövőben ezzel a szemmel is nézze meg kihívásait. A technológia, ami számos nagy elismert ipari szereplő sikereit támogatja, manapság már elérhető mindenki számára. A CAD-Terv szeretne ennek megismerésében azoknak is segíteni, akik a saját képességeiket szeretnék ilyen irányba fejleszteni, és azoknak is, akik külsős megbízást adnának ilyen analízisekre.

A nyitóképen egy összetett fúró-maró szerszám hőeloszlása látható.

Bővebb információ a CAD-Terv Cégcsoport honlapján.
Kérje ajánlatunkat ITT!

(x)