Designoptimering & gjutsimulering

Produktoptimering som ger resultat

Designoptimering utgår ifrån att produktens funktion och prestanda skall uppfyllas till lägsta möjliga kostnad. Vi medverkar tidigt i utvecklingsprocessen med specialistkompetens inom optimering och simulering. Med våra effektiva verktyg kan man nå bättre resultat på snabbare tid.

Produktens kravspecifikation och tillverkningsprocessens förutsättningar ligger till grund för ett effektivt materialutnyttjande.

Hänsyn tas till alla förekommande statiska och dynamiska laster, termiska laster men även tillverkningsaspekter som säkerställer en realiserbar produkt i slutändan.



produktoptimering4



För nyutveckling deltar vi i förstudie/konceptfas för att ge input till konstruktionslösningar som snabbt leder in på rätt spår. Vanligtvis utgår vi ifrån kundens grundförslag och kör igenom en loop (iteration).

  • Konceptritning, 3D modell i CAD /Step format
  • FE Modellering baserat på 3D modell
  • Belastningar ansätts. Mekaniska laster, termiska laster m m. Första beräkningar görs för att få en referens och uppfattning om kritiska påkänningar.
  • Funktionella optimeringsvillkor appliceras
  • Tillverkningsvillkor, symmetrikrav
  • Analys av optimerad modell, materialutnyttjande
  • Realiserbarhet
  • Ny CAD-modell. Designkrav, andra sekundära krav, gränssnitt mot anslutande komponenter
  • Detaljer färdiga för slutlig verifiering
  • Slutlig verifiering. FE analys.

optimeringsprocessen1

Gjutsimulering

Den optimerade designen kan i många fall gå vidare direkt till gjuteriet för beredning och tillverkning utan ytterligare modifieringar. Men för mer komplexa geometrier och som kräver kärnor och/eller har en del tjockleksövergångar, förgreningar i godset etc. kan det behövas en grundligare analys av gjutbarhet och även optimering av gjutsystemet.

Då kommer man in på nästa steg i processen som avser gjutsimulering och optimering av gjutsystem och möjligen också modifiering av produkten med avseende på gjutbarhet. Om man från början ser behov att detta steg är det mycket lämpligt att genomföra detta mer eller mindre parallellt med designoptimeringen. Det är motiverat då man annars kan komma in i ett slags ”Moment 22” där å ena sidan en optimerad produktdesign har tagits fram för att senare visa sig svår att realisera tillverkningsmässigt. Det kan då bli nödvändigt att ”backa” och förlora därigenom en del av vinsten i första steget. Lämpligast är då att genomföra både designoptimering och gjutsimuleringar som parallella aktiviteter.


Vare sig det är fråga om befintliga produkter eller nyutvecklade så finns stor rationaliseringspotential med gjutsimuleringar. Materialutbytet kan ökas, ledtider i produktion kan kortas och gjutgodsets kvalitet kan förbättras avsevärt. Stor potential för kostnadssänkningar föreligger alltså. Vi erbjuder konstruktionsstöd /gjutberedning med rätt kompetens och moderna verktyg för både befintliga eller nyutvecklade produkter.

Vi deltar aktivt i utvecklingsprocessens olika faser: förstudie, koncept, detaljkonstruktion och verifiering i den omfattning som vår uppdragsgivare finner lämpligt. (Se designoptimering ovan). Beroende på material, styckevikter och seriestorlek kan vi rekommendera lämpligaste metod och gjuterier. För befintliga detaljer kan vi medverka till effektivisering och kvalitetsförbättringar i gjutprocessen något som leder till bättre produkt och lägre produktkostnad.


ingjutningssystem2

Två olika förslag på ingjutsystem. Bildkälla: Novacast

Vi erbjuder olika nivåer av stöd, alltifrån rådgivning utifrån våra erfarenheter till omfattande simuleringar av komponenter med ingjutsystem. Gjuteriets egen kompetens utnyttjas i olika grad och deras deltagande kan bestämmas enligt i förväg uppgjord plan.

När det kommer till den slutliga beredningen av gjutning måste självklart gjuteriet vara med och aktivt bidra till slutgiltig utformning av gjutsystem och metoder. I slutändan är det gjuteriet som ansvarar för att kvaliteten blir rätt.

fyllning_o_stelning

Fyllning och stelning

Simuleringar

Nivå 1 – Konstruktionssimulering

Stelningssimulering utan matare och gjutsystem. Flytande fas, termisk modul och sugningsberäkningar. Rapport med fullständig simuleringsinformation samt förslag på ändringar av gjutgodsets konstruktion. Fullständiga resultatfiler kan erhållas för visning i NovaFlow & Solids Postprocessor.

Grundläggande nivå där detaljens kritiska gjutegenskaper kan fastställas. Beräkningar startar med en perfekt fylld form.

Nivå 2B – Stelningssimulering exkl dimensionering av matning/kylning

Stelningssimulering med matare utan gjutsystem. Flytande fas, termisk modul och sugningsberäkningar. Rapport med fullständig simuleringsinformation samt ev förslag av förändring av gjutgodsets konstruktion för bättre matning. Fullständiga resultatfiler kan erhållas för visning i NovaFlow & Solids Postprocessor.

Samma som Nivå 2A men där modellen kompletteras med gjuteriets förslag av matare. Fortfarande förutsätts att smältan har fyllt matare och gjutformen perfekt.

Nivå2A – Stelningssimulering inkl dimensionering av matning/kylning

Stelningssimulering med matare utan gjutsystem. Flytande fas, termisk modul och sugningsberäkningar. Rapport med fullständig simuleringsinformation samt förslag på matning av gjutgodsets samt ev förslag av förändring av gjutgodsets konstruktion för bättre matning. Fullständiga resultatfiler kan erhållas för visning i NovaFlow & Solids Postprocessor.

En utvidgning från Position 1 där modellen kompletteras med vårt förslag av matare. Fortfarande förutsätts att smältan har fyllt matare och gjutformen perfekt.

Nivå 3A – Formfyllnad och stelning inkl dimensionering av matning/kylning samt ingjutsystem

Stelningssimulering med matare och ingjutsystem. Flytande fas, termisk modul och sugningsberäkningar. Rapport med fullständig simuleringsinformation samt förslag på matning av gjutgodsets samt ev förslag av förändring av gjutgodsets konstruktion för bättre matning. Fullständiga resultatfiler kan erhållas för visning i NovaFlow & Solids Postprocessor.

Den mest avancerade och verklighetstrogna gjutsimuleringen som tar hänsyn till smältans strömning och fyllning av gjutformen med vårt förslag av ingjutsystem och matare.

Nivå 3B – Formfyllnad och stelning exkl dimension av matning/ kylning samt ingjutsystem

Stelningssimulering med matare och ingjutsystem. Flytande fas, termisk modul och sugningsberäkningar. Rapport med fullständig simuleringsinformation samt ev förslag av förändring av gjutgodsets konstruktion för bättre matning. Fullständiga resultatfiler kan erhållas för visning i NovaFlow & Solids Postprocessor.

Samma som Nivå 3A men där modellen kompletteras med gjuteriets förslag av ingjutsystem och matare.

Nivå 4 – Restspänningsberäkning inkl. sprickrisk och ev. export av resultat

Förutsätter att minst en stelningssimulering är gjord. Deformation; distorsion, restspänning samt risk för sprickor. Programmet kan även beräkna hur modellen borde göras för att korrekta mått skall erhållas. Restspänningar kan exporteras till externt FEM baserat lastberäkningsprogram. Rapport med fullständig simuleringsinformation samt kommentarer. Fullständiga resultatfiler kan erhållas för visning i NovaFlow & Solids Postprocessor.


DSC05749-2

Fyllnadssimulering för DISA formade detaljer med inverkan av termisk påverkan från närliggande detalj.

 

DSC05538

Spänningsanalys av optimerad komponent