SW PRO INŽENÝRSKÉ APLIKACE

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI FAKULTA STROJNÍ KATEDRA STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE

SW PRO INŽENÝRSKÉ APLIKACE ROZVOJOVÝ PROJEKT Program na rozvoj přístrojového vybavení a moderních technologií rok 2010 prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld, vedoucí katedry strojírenské technologie Technická univerzita v Liberci, Studentská 2, 46117 Liberec tel.: +420 485 353 340, fax.: +420 485 353 676, mobil: +420 724 509 260 e-mail: [email protected], www.ksp.tul.cz

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ PRŮZKUM TRHU Program ANSYS, Inc. od firmy SVS FEM s.r.o.

Program ABAQUS od firmy SYNERMA Program SYSWELD od firmy ESI Group.

Výhody

Nevýhody

Nejrozšířenější simulační program na světě

Příliš všeobecný pro simulace svařování

Velké množství výstupů

Neobsahuje modul pro tvorbu zdrojů tepla

Vysoké zastoupení na trhu při řešení FEM

Neobsahuje materiálovou databázi s požadovanými daty

Výhody

Nevýhody

Velice dobrý při použití různých typů přestupů tepla

Příliš všeobecný pro simulace svařování

Neobsahuje modul pro tvorbu zdrojů tepla Neobsahuje materiálovou databázi s požadovanými daty

Výhody

Nevýhody

Možnost tvorby modelů komerčními CAD/CAM programy

Nejrozšířenější simulační program v oblasti tavného svařování

Nutnost tvorby modelů ve vlastním programu

Velké množství různorodých výstupů

Možnost jednoduché simulace tepelného zpracování

Poměrně vysoká složitost při zadávání simulačních výpočtů

Možnost výpočtu fázových transformací

Delší doba zaškolení

Modul pro jednoduchou tvorbu modelů zdruójů tepla Materiálová databáze základních ve strojírenství používaných materiálů

Program SolidWorks firmy SolidWorks Corp. Výhody

Nevýhody

Velice dobrý program pro ověření návrhu výrobku

Zaměření především na provozní zatěžování celku

Vhodný pro výpočet zatížení větších konstrukčních celků

Obtížnost simulací tepelného zpracování

Možnost tvorby modelů v programu AutoCad

Neobsahuje modul pro tvorbu zdrojů tepla

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ POPIS SOFTWARE Jedná se o světově nejvyužívanější software z hlediska simulací tavného svařování a tepelného zpracování. Obecně lze říci, že celkový proces v programu SYSWELD je rozdělen na dvě základní části, teplotně-metalurgickou a mechanickou.

Teplotně-metalurgická analýza umožňuje výpočet nestacionárních teplotních polí v prostoru a čase, výpočet a zobrazení rozložení fází v průběhu celého svařovacího cyklu i v průběhu chladnutí. Umožňuje výpočet tvrdosti struktury i velikosti austenitického zrna. Mechanická analýza, vychází z výsledků teplotně-metalurgické analýzy a nelze ji provést bez předchozího teplotního zatížení soustavy. Výsledkem jsou časové průběhy jednotlivých složek tenzoru napětí i tenzoru deformace, hodnoty hlavních napětí, analýza prostorového stavu napjatosti podle teorie HMH, i Trescova analýza smykových napětí. Umožňuje zjistit časový průběh pružných i plastických deformací, absolutní i relativní posunutí jednotlivých uzlových bodů. Mimo jiné dokáže spočítat například hustotu deformační energie.

Geom./Mesh. SYSWELD/Generic H.T. Advisor Welding Advisor Assembly Advisor

Tvorba simulačních modelů Nadefinování a odladění ARA a IRA diagramů Definice způsobu sdílení tepla Definice zdroje tepla a jeho trajektorie Uplatňení tzv. „Lokálně-globálního přístupu“

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ TEPLOTNÍ POLE

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ

FÁZOVÁ TRANSFORMACE

Phase 1: Initial material

Phase 2: Bainite

Phase 3: Martensite

Phase 4: Austenite

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ FÁZOVÁ TRANSFORMACE - POSTUP strain

0.015

0.01

molten

Change of the arrangement of the iron atoms

austenitisation

martensitic transf ormatio n

0.005

Volume increase due to Martensite transformation this causes tensile stress reduction or compressive stresses

0

200 -0.005

400

600

800

1000

1200

temperature

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ DEFORMAČNÍ POLE

Deformace disku kola po svaření

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SVAŘOVÁNÍ VÝPOČET NAPĚŤOVÝCH POLÍ A PLASTICKÝCH DEFORMACÍ

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ PRŮZKUM TRHU Simulační program firmy ESI Group

Výhody

Nevýhody

Uživatelská podpora

Složitá příprava výpočtového modelu Složité zaškolení

Výhody

Nevýhody

Snadné zaškolení a jednoduchá obsluha

Nižší počet výstupů

Simulační program firmy ESI Group

Uživatelská podpora

Simulační program firmy MAGMA Giessereitechnologie GmbH Výhody

Nevýhody

Nejrozšířenější simulační program v Evropě

cena

Velké množství výstupů

Simulační program firmy Flow science Inc.

Výhody

Nevýhody

Velký počet výpočtových modulů

Není zastoupena v ČR

Velké množství výstupů

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ POPIS SOFTWARE QuikCAST - přehledová simulace procesů gravitačního a tlakového lití od zaplňování formy až po vychladnutí odlitku včetně prognózy vad a následné napěťové analýzy. Zakoupený program QuikCAST 2010 využíváme při ověřování procesu lití pomocí počítačové simulace. Simulace všech kroků procesu lití je použita ke kontrole konečných vlastností odlitků, sleduje se výskyt vad, např. staženin, porezita. Dále pak pomocí analýzy průběhu teploty, rychlosti plnění nebo množství tuhé fáze můžeme zjistit problémy, které vznikají v průběhu procesu lití. Tímto softwarem můžeme ověřovat všechny standardní slévárenské procesy, jako jsou gravitační lití, vysokotlaké/nízkotlaké lití, přesné lití nebo lití na spalitelný model.

3D Mesh Solver Modules Visual Environment

Tvorba zasíťování modelů (odlitků a forem) Řešení daných variant lití Termodynamický modul na výpočet vlastností materiálu Vyhodnocování výsledků

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ SIMULACE GRAVITAČNÍHO LITÍ

Simulace procesů gravitačního lití do pískových forem či trvalých forem s využitím exotermických nálitků, chladítek a filtrů. PŘETOKY

QuikCAST má kompletní sadu jednoúčelových nástrojů pro simulaci nízkotlakých procesů.

PŘETOKY

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ SIMULACE TLAKOVĚHO LITÍ

QuikCAST umožňuje simulovat dobře pohyb pístu během první fáze plnění stejně, tak dobře i porositu ve třetí fázi. PŘETOKY

Tento QuikCAST obsahuje verzi na základě SMP technologie, která zkrátila dobu simulace o 30 hodin za využití 4-jádrových procesorů.

PŘETOKY

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE SLÉVÁNÍ MOŽNOSTI PROGRAMU Gravitační nebo vysoko/nízkotlaké lití s použitím virtuální formy a vyhodnocením procesu plnění a tuhnutí. •jednoduchý nebo osově symetrický tvar odlitku •jednoduchý vtokový systém

Gravitační nebo vysoko/nízkotlaké lití s použitím reálného modelu formy, cyklování, přesné lití, lití na spalitelný model •složitější vtokový systém •maximálně 2 odlitky

Plnění, tuhnutí a proces chlazení se zbytkovým napětím v odlitku nebo ve formě, deformace a tendence ke vzniku trhlin u všech výše zmíněných procesů složité tvary s kompletní technologií

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PRŮZKUM TRHU Simulační program od firmy Autodesk Autodesk® Moldflow® Insight

Simulační program firmy CoreTech

Výhody

Nevýhody

Nejrozšířenější simulační program na světě

Složitá a dlouhá příprava výpočtového modelu

Velké množství výstupů

Složité zaškolení (4dny)

Propojení s ostatními produkty Autodesku

Špatně 2K a inserty

Výhody

Nevýhody

Nejrychlejší výpočet 3D tečení plastů

Složitá příprava výpočtového modelu

Atraktivní výstupy

Složité zaškolení (5dní) Evropské materiály (Taiwan)

Simulační program firmy Simcon

Výhody

Nevýhody

Nejrozšířenější simulační program v ČR

Neinteraktivní nápověda

Snadná práce i zaškolení (1 den)

Nemožnost úpravy rozhraní (ikon)

Snadná simulace 2K a insertů

Méně výstupů

Rychle dosažitelné výsledky Uživatelská podpora

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ POPIS SOFTWARE Cadmould 3D-F je CAE Software, který analyzuje proces vstřikování plastů. CADMOULD 3D-F připraví zcela automaticky, rychle a přesně 3D výpočtový model, založený na vlastní patentované metodě 3D-F = Fachwerkmodel. Uvedené řešení umožní přesné rozlišení měnících se materiálových veličin (teplot, smykových rychlostí atd.) po tloušťce stěn (i těch nejslabších), což je nutným předpokladem pro přesný výpočet komplexních proudových stavů v různých místech konstrukce. Výpočty u všech modulů CADMOULD 3D-F jsou teplotně závislé, respektující stlačitelnost tavenin a zohledňující strukturně-viskózní chování tavenin plastů. Výpočtová přesnost softwaru CADMOULD 3D-F je velmi vysoká, přitom výpočty probíhají rychle, což je základním předpokladem pro možnost provádění variantních výpočtů, tedy skutečnou optimalizaci (DOE). Software CADMOULD 3D-F se vyznačuje jednoduchým pracovním prostředím, které vyžaduje běžný systém.

Fill WarpExpert Cool 2K & Insert Pack Fiber Rubber

Tečení taveniny plastu Výpočet deformací Výpočet chlazení Dvoukomponentní vstřikování, vstřikování s inserty Vstřikování s dotlakem Vstřikování s vyztužujícími vlákny Vstřikování pryží

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PŘÍKLAD SIMULACE KASKÁDOVÉHO VSTŘIKOVÁNÍ

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ Předpověď vzniku propadlin

Simulace 2K , plast + hliníkový plech

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ • Byla použita jedna dutina • ABS byl vstřiknut do dutiny s vložkou • Odformování a ochlazení na teplotu okolí • Vložení do formy • Zastřiknutí materiálem TPE

1. komponenta červená

Změřená vzdálenost Skutečnost: 39.57 mm

Simulace: 39.59 mm

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

Plnění dílu

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PŘÍKLAD SIMULACE 2K VSTŘIKOVÁNÍ

Doba cyklu: 65 s. Došlo ke zkrácení vstřikovacího cyklu o 44 s (z původního času 109 s) a současně ke snížení zmetkovitosti (vyváženější teploty ve formě)

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ PLASTŮ PREDIKCE VAD NEDOSTŘÍKNUTÝ VÝSTŘIK

PŘETOKY

UZAVŘENÝ VZDUCH

DEGRADACE MATERIÁLU

ROZDÍLNÁ ORIENTACE SKELNÝCH VLÁKEN

STUDENÉ SPOJE

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE APLIKACE VE VÝUCE Slévárenská forma

Navrhování a hodnocení odlitků

Metody tváření kovů a plastů

Tvářené díly z kovů a plastů

Nástroje pro zpracování plastů

Navrhování výrobků z plastů

ATPC Teorie svařování a pájení

- sledování průběhu plnění dutiny formy; - optimalizace konstrukce odlitku, resp. formy; - optimalizace procesních parametrů; - sledování průběhu tuhnutí odlitku - sledování průběhu plnění dutiny formy; - sledování tuhnutí odlitku; - hodnocení vad odlitků.

- princip tečení taveniny plastu ve formě - vícekomponentní vstřikování - vliv zálisků na plnění formy - vliv konstrukce na deformace vstřikovaného dílu - hodnocení vad - rozměrová přesnost vstřikovaných dílů - hodnocení vhodnosti vtokové soustavy - konstrukce temperačních kanálů - optimalizace procesních parametrů - optimalizace konstrukce plastového dílu - ekonomická návratnost - hodnocení kvality plastového dílu - simulační výpočty v oblasti svařování a slévárenství - aplikace software pro technologické procesy, optimalizaci parametrů.

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE DOKTORSKÉ, DIPLOMOVÉ A BAKALÁŘSKÉ PRÁCE HRSTKA, D. Monitorování svařovacích parametrů u metody svařování MAG jako prostředek zajištění kvality svaru. Liberec 2010. Autoreferát disertační práce. ISBN 978-80-7372-668-3. Obhajoba leden 2011. SYCHRA, M. Vliv svařovacích parametrů na geometrii svarové lázně při svařování metodou MAG. Diplomová práce Liberec 2010. Obhajoba únor 2011. LEJSKOVÁ, M. Sledování tepelných poměrů v soustavě odlitek – forma při gravitačním lití. TU v Liberci, Diplomová práce, 2010. PAŽITNÝ, M. Vliv vybraných vstřikovacích parametrů na kvalitu výrobku. TU v Liberci, Diplomová práce, 2010, obhajoba 2011. ZEMAN, J. Simulace a modelování zastřikování materiálů. TU v Liberci, Disertační práce, činnost v roce 2010, obhajoba 2012.

SIMULAČNÍ SOFTWARE PRO TECHNOLOGIE ODBORNÉ PUBLIKACE

MORAVEC, J., SOBOTKA, J., BRADÁČ, J.: Using Numerical Simulation for Hard Weldable Materials Welding Procedure Accessment. Odborná kniha v anglickém jazyce. 98 stran. Recenzenti: Ing. Vladimír Diviš, Ph.D., Ing. Marek Slováček, Ph.D. V tisku (prosinec 2010). HORÁČEK, J.: Measuring and simulation calculations field of temperature cast the shape of the plate, 7. Mezinárodní PhD konference, 47. Slévárenské dny, Brno, Sborník příspěvků ISBN 97880-904020-6-5. MORAVEC, J., NEUMANN, H.: Vliv svařovacích parametrů na geometrii svarové lázně při svařování metodou MAG. In: Zváranie 2010, Tatranská Lomnica 2010, sborník abstraktů s.39+CD. ISBN 978-80-89296-13-2

AUSPERGER, A. Virtuální zpracování termoplastů. In: Monografie, habilitační práce. Předpoklad odevzdání v roce 2011.