DIE GEGENWART UND ZUKUNFT DER SIMULATION

- MEHRZWECK-OPTIMIERUNGSSYSTEME

Woher kommen wir und wohin gehen wir? In den nächsten 20 Jahren werden sich unsere Arbeitsprozesse stärker verändern als in den vergangenen 2000 Jahren. Wir können den Beginn einer neuen Zeit miterleben, in der unsere Werkzeuge im Alltag zu echten Begleitern werden und wir unsere eigenen Ressourcen und unser Wissen für Entwicklungen einsetzen können. 

Mehrzweck-Optimierungssysteme

Um eine nachhaltige Entwicklung zu erreichen und manchmal widersprüchliche Anforderungen zu erfüllen, spielt die Technologie- und Produktoptimierung mit hochgekoppelter Simulation eine herausragende Rolle. Autodesk Moldflow, Marktführer seit über 40 Jahren, hat bereits Zehntausende von Unternehmen bewährte Spritzgießsimulationen bereitgestellt. Spritzgießen ist eine Simulationslösung und ein hervorragendes Werkzeug für Produkt-/Form-/Technologieoptimierungsaufgaben für spritzgegossene einkomponentige oder mehrkomponentige Polymerteile, die in großen Serien mit kurzen Zykluszeiten hergestellt werden.

Weitere Entwicklung ist nicht genug

Bei den mechanischen Finite-Elemente-Analysen von spritzgegossenen technischen Kunststoffteilen, die während der Entwicklung durchgeführt werden, ist es schwierig, die Änderungen in der Produktion, die Faserorientierung und die Restspannungen zu berücksichtigen. Bei der Entwicklung von Produkten kann das Ignorieren der Fertigungstechnologie eine große Vernachlässigung sein. Die verschiedenen endlichen Maschen, die bei der herkömmlichen Festigkeitsanalyse und Spritzgießsimulation verwendet werden, sowie die verschiedenen Rohstoff-Datenbanken erschweren die Durchführung von gekoppelten Simulationen auf hohem Niveau. Autodesk hat erkannt, dass die einfache Weiterentwicklung früherer Funktionen für die heutigen Anforderungen nicht ausreicht. Daher begann die Integration der für die Festigkeitsanalyse erforderlichen Rohstoff-Daten in die Rohstoff-Datenbank von Moldflow.

In Anbetracht der nichtlinearen anisotropen Eigenschaften von Polymeren konnten wir sehr realitätsnahe komplexe Simulationen erstellen.  Während der Simulation der geplanten Komponenten erhalten wir aber möglicherweise nicht die erwarteten Ergebnisse, und es sind zusätzliche Iterationsschritte erforderlich, um das Produkt und/oder die Technologie zu optimieren. In Moldflow können wir die Funktion „Design of Experiments“ verwenden, um die Auswirkungen einer oder mehrerer Variablen nach unseren Qualitätskriterien zu testen. Mit Hilfe des experimentellen Designs erkunden wir den gesamten Designraum und maximieren die Menge der zur Analyse verfügbaren Informationen, um eine objektive Schlussfolgerung zu erhalten.    

Von Zeit zu Zeit kann es jedoch erforderlich sein, externe Variablen (z. B. Produktgeometrie) zu ändern oder ein Qualitätskriterium (mechanische Belastbarkeit) zu berücksichtigen, das wir in Moldflow nicht direkt beeinflussen können. Durch die Schaffung eines Mehrzweck-Optimierungssystems können wir gleichzeitig widersprüchliche Anforderungen berücksichtigen und die bestmöglichen Lösungen finden. Die Lösungen an der entstehenden Pareto-Front sind gleichwertig, daher liegt die Entscheidung in unserer Hand, welche Lösung zu wählen.

Die Kostengünstige Lögung Mit Optimierung zu finden

Bei der frühen Analyse eines Spritzgussprodukts für Sony Visual Products Inc. wurde deutlich, dass widersprüchliche Anforderungen erfüllt werden mussten. Wegen der hervorragenden Lichtleitfähigkeit musste der Volumenschwund minimiert werden, wobei erfahrungsgemäß die Größe der Barriere und des Verteilungssystems erhöht werden musste. Der Hauptzweck der neuen Form bestand jedoch darin, das Gewicht des Verteilungssystems zu reduzieren. Basierend auf diesen Kriterien wäre die manuelle Optimierung ein sehr langwieriger Prozess gewesen, und die integrierte DOE-Funktion hatte ihre Grenzen, um die Aufgabe aufgrund der Spezifität der Finite-Elemente-Masche unabhängig auszuführen. Daher hat das japanische Team mit der Mode-FRONTIER-Software ein Mehrzweck-Optimierungssystem für die Komponentenoptimierung eingerichtet, das die Verknüpfung verschiedener Software auf Makro-Ebene und die objektive Bewertung der Ergebnisse ermöglicht hat. 

 

In Moldlfow wurden Simulationsanalysen für das Spritzgießen durchgeführt, und die Produktgeometrie wurde in der PTC Creo-Anwendung modifiziert, um die bestmögliche Geometrie für das Verteilungssystem bereitzustellen. Als Ergebnis einer erfolgreichen Optimierung führte das neue Werkzeug zu einer höheren Produktqualität und einer jährlichen Einsparung von fast 20% (8 Tonnen) Rohstoff im Vergleich zum vorherigen 8-Nest-Werkzeug. Dies belegt den Erfolg des halbautomatischen Optimierungsprozesses [1].  

 

Mit unseren aktuellen Tools und unserem umfassenden Wissen können wir erhebliche Kosteneinsparungen erzielen und gleichzeitig eine höhere Qualität und Zuverlässigkeit gewährleisten, was für Unternehmen, die sich in einem harten Markt behaupten, von entscheidender Bedeutung ist. Wir stehen am Beginn einer radikalen Veränderung, in der unsere natürlichen menschlichen Fähigkeiten durch die integrierte Nutzung unserer lernfähigen elektronischen Geräte umfassend erweitert werden. Der nächste Schritt dieser Änderung ist das Aufkommen einer neuen Generation unserer aktuellen passiven befehlsbasierten Software, die in der Lage ist, eine generative Lösung für das anstehende Problem auf der Grundlage unserer Anforderungen und Bedingungen zu finden.

[1]  Geometry Morphing and Optimization with 3D Mesh - Sony Visual Products Inc. – Roger CORN

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