5 motive pro software de simulare

Adăugarea simulării la procesul de dezvoltare a produsului îi ajută pe ingineri să identifice defectele de proiectare, să iterateze mai rapid și să diminueze costurile.

Dezvoltarea produselor moderne

Bazarea exclusivă pe metode fizice de construire și testare nu mai reprezintă o abordare practică pentru dezvoltarea produselor moderne.

Produsele complexe necesită iterații rapide.

Construirea și abandonarea unui număr mare de prototipuri fizice consumă timp prețios și mărește considerabil bugetele proiectelor.

Inginerii au nevoie de modalități mai eficiente de a evalua proiectele înainte de a:

• comanda materialele,
• începe prelucrarea metalului.

O nouă abordare

Integrarea instrumentelor de simulare direct în fluxul de lucru al proiectării înlocuiește presupunerile cu date măsurabile.

Abordarea transformă procesul decizional dintr-unul reactiv, bazat pe remedierea problemelor, într-unul proactiv, orientat spre îmbunătățirea proiectării.

Prin urmare, puteți răspunde încă din fazele incipiente ale dezvoltării la întrebări esențiale privind proiectarea, direct de la stația de lucru. Și asta pentru că simularea prezice modul în care o piesă sau un ansamblu se va comporta în condiții reale de funcționare.

Studiile de simulare

Studiile de simulare nu mai trebuie să fie activități separate, realizate exclusiv de specialiști cu pregătire avansată.

În prezent, capacitățile integrate de proiectare și analiză permit echipelor de dezvoltare a produselor să ia decizii mai rapide și mai precise.

În continuare, vom explora cele mai importante 5 motive pentru care merită să integrați simularea în activitatea de zi cu zi și să transformați modul în care echipa dumneavoastră proiectează și dezvoltă produse.

1. Oferă rezultate de încredere

Atunci când performanța, siguranța și costurile sunt factori critici, inginerii au nevoie de date fiabile, pe care să-și poată baza deciziile.

Se poate avea încredere într-o analiză realizată digital? Metodele numerice bazate pe legile fizicii, care stau la baza simulării, și-au demonstrat eficiența de-a lungul a zeci de ani.

Dezvoltatorii de software compară și validează în mod constant instrumente precum SOLIDWORKS Simulation cu rezultate obținute în teste reale. Astfel, se asigură că algoritmii de calcul rezolvă corect ecuațiile și oferă rezultate precise.

În domeniul ingineriei există o expresie bine cunoscută: „garbage in, garbage out”. „Datele de intrare greșite duc la rezultate greșite”.

4 elemente esențiale

Fiabilitatea rezultatelor unei simulări se bazează pe patru elemente esențiale:

• o geometrie curată și corect definită,
• proprietăți ale materialelor, conforme cu realitatea,
• o rețea mesh de calitate;
• condiții de încărcare și constrângeri cât mai apropiate de cele reale.

Golurile sau complexitatea inutilă a modelului pot introduce incertitudini în analiză.

Utilizarea unor proprietăți generice ale materialelor poate conduce la rezultate care nu reflectă comportamentul real al piesei sub solicitare. În plus, o rețea de discretizare necorespunzătoare poate afecta acuratețea calculelor.

Atunci când datele de intrare sunt corecte și bine definite, software-ul de simulare furnizează rezultate demne de încredere, pe baza cărora pot fi luate decizii de proiectare informate.

Exemplu practic

ColdSnap a demonstrat  avantajele simulării în procesul de dezvoltare a produselor.

Compania a proiectat un aparat, capabil să înghețe și să distribuie porții individuale de deserturi congelate în mai puțin de două minute. Dezvoltarea unui sistem frigorific atât de compact și eficient a reprezentat o provocare inginerească semnificativă.

Cu ajutorul SOLIDWORKS Design și SOLIDWORKS Simulation, echipa de proiectare a putut să:

• optimizeze componentele sistemului de răcire,
• îmbunătățească transferul termic,
• reducă dimensiunile produsului, menținând performanța dorită.

Îmbunătățirile au fost realizate rapid, fără a fi nevoie de construirea și testarea repetată a prototipurilor fizice. Faptul în sine a redus atât timpul de dezvoltare, cât și costurile proiectului.

2. Rezolvă probleme inginerești reale

Fiecare produs este supus unor fenomene fizice diferite care pot influența performanța și fiabilitatea.

Cu ajutorul simulării, deciziile de proiectare nu se mai bazează pe presupuneri.

Indiferent de provocările pe care le întâmpină un produs, există metode de analiză care permit evaluarea comportamentului acestuia și optimizarea designului, înainte de începerea producției.

FEA

Analiza structurală, cunoscută și sub denumirea de Analiza cu Elemente Finite (FEA – Finite Element Analysis), calculează tensiunile, deformațiile și deplasările unei piese sau ale unui ansamblu în condiții reale de încărcare.

Cu ajutorul său, inginerii pot observa, cu precizie, modul în care produsul reacționează la aplicarea forțelor.

Dacă rezultatele indică tensiuni reduse și un factor de siguranță extrem de ridicat, e posibil ca produsul să fie supradimensionat. Implicit, există posibilitatea reducerii greutății, a consumului de material și a costurilor de fabricație.

Managementul termic

În ceea ce privește managementul termic, simularea permite analizarea distribuției temperaturii și a transferului de căldură. Astfel, contribuie la identificarea și prevenirea problemelor cauzate de supraîncălzire, încă din faza de proiectare.

De asemenea, curgerea aerului și a lichidelor adaugă un nivel suplimentar de complexitate.

Prin Dinamica Computațională a Fluidelor (CFD – Computational Fluid Dynamics), inginerii pot simula modul în care aerul sau fluidele circulă în jurul și prin interiorul unui produs.

Analiza facilitează:

• optimizarea sistemelor de răcire,
• reducerea rezistenței la curgere,
• îmbunătățirea performanței generale.

În cazul pieselor din material plastic, simularea procesului de injecție prezice modul în care materialul topit va umple cavitatea matriței.

Se poate verifica, așadar, dacă piesa va fi umplută complet.

Totodată, se pot identifica din timp eventualele defecte de fabricație, evitând costurile generate de corecțiile ulterioare și de realizarea unor matrițe necorespunzătoare.

Exemplu practic

Producătorul de biciclete CALOI a redus cu 50% costurile de dezvoltare a produselor, utilizând simularea în procesul de proiectare.

În trecut, compania se baza exclusiv pe testele fizice pentru validarea proiectelor, ceea ce presupunea un consum ridicat de timp și resurse.

Prin adoptarea unei abordări integrate, care combină modelarea 3D și analiza prin simulare într-un singur flux de lucru, CALOI a reușit să scurteze ciclul de proiectare de la două luni la două săptămâni.

În prezent, testele fizice sunt efectuate doar în etapa finală, pentru confirmarea rezultatelor obținute prin simulare. Acest lucru accelerează dezvoltarea produselor și reduce semnificativ costurile asociate prototipurilor și testării.

3. Identifică problemele încă din fazele incipiente ale proiectării

Cele mai mari beneficii, atât din punct de vedere financiar, cât și inginerec, sunt obținute atunci când simularea este utilizată încă din primele etape ale procesului de proiectare.

Integrată din faza de concept, simularea devine un instrument activ de proiectare, nu doar o metodă de validare a unui design finalizat.

Proiectanții și inginerii pot evalua rapid mai multe variante de proiect, eliminând din timp soluțiile mai puțin eficiente, înainte de a investi în realizarea prototipurilor.

Analiza timpurie contribuie și la reducerea consumului inutil de material

În lipsa unor informații precise, echipele de proiectare tind adesea să supradimensioneze componentele pentru a preveni eventualele cedări și pentru a respecta cerințele de siguranță.

Prin utilizarea simulării încă din faza de proiectare, se poate determina cu exactitate cantitatea de material necesară, eliminând excesul de greutate, fără a compromite factorii de siguranță impuși.

De asemenea, simularea timpurie ajută la stabilirea poziției optime a diferitelor componente din cadrul unui ansamblu. Implicit, contribuie la îmbunătățirea performanței produsului și la simplificarea procesului de fabricație.

Identificarea și rezolvarea problemelor în mediul virtual previne modificările costisitoare și întârzierile care pot apărea în etapele ulterioare ale dezvoltării și producției.

4. Simplifică și eficientizează fluxul de dezvoltare

În mod tradițional, un proiectant sau un inginer realiza modelul 3D. Ulterior, îl transmitea unui specialist pentru efectuarea analizelor.

Transferul de responsabilitate genera întârzieri și prelungea ciclul de dezvoltare al produsului.

Prin integrarea instrumentelor de simulare direct în mediul de proiectare CAD, proiectanții și inginerii pot lucra pe același model digital. Totodată, îi pot evalua permanent performanța, pe măsură ce evoluează.

Cu ajutorul simulării integrate în aplicația CAD, este posibilă:

• modificarea geometriei modelului,
• rularea unei analize,
• evaluarea rezultatelor,
• ajustarea imediată a proiectului.

După, simularea poate fi reluată rapid, folosind aceiași parametri de analiză, pentru a verifica efectele modificărilor efectuate.

Procesul iterativ, rapid și continuu, permite testarea unui număr mare de variante de proiect, într-un timp redus, conducând la identificarea soluției optime, înainte de realizarea prototipului fizic.

Timpul necesar rulării simulărilor

Un alt aspect important îl reprezintă timpul necesar rulării simulărilor.

Analizele complexe pot solicita intensiv resursele calculatorului, încetinind activitatea utilizatorului în timpul procesării.

Pentru a elimina limitarea, tehnologiile de calcul de înaltă performanță (High-Performance Computing – HPC) permit executarea simulărilor într-un timp considerabil mai scurt.

În plus, utilizarea resurselor de calcul în cloud oferă posibilitatea rulării unor analize de mari dimensiuni, fără a ocupa resursele stației locale de lucru.

Prin urmare, simulările complexe, care în trecut necesitau zile întregi de procesare, pot fi finalizate în doar câteva ore/minute, accelerând semnificativ procesul de dezvoltare a produselor.

Exemplu practic

RangeAero e specializată în proiectarea elicopterelor autonome pentru transport comercial și militar de marfă.

Compania se confrunta cu provocări inginerești complexe, legate de rezistența structurală, aerodinamică și controlul vibrațiilor.

Proiectarea unor astfel de aeronave necesită analize avansate și numeroase iterații pentru a asigura performanța și siguranța produsului final.

Abaqus

Pentru a eficientiza procesul de dezvoltare, RangeAero a adoptat tehnologii bazate pe Abaqus, integrate în ecosistemul SOLIDWORKS.

Abaqus automatizează activități consumatoare de timp, precum generarea rețelei mesh și definirea condițiilor la limită (boundary conditions).

Rezultate semnificative

Ccompania a:

• redus durata ciclurilor de proiectare cu 30%,
• diminuat costurile de realizare a prototipurilor cu 40%,
• lansat produsele pe piață cu cinci luni mai devreme.

Exemplul demonstrează modul în care integrarea simulării avansate în fluxul de dezvoltare poate accelera proiectarea, reduce costurile și crește competitivitatea produselor.

5. Conturează viitorul ingineriei

Tehnologia de simulare continuă să evolueze.

Instrumentele moderne sunt concepute pentru a fi mai ușor de utilizat și pentru a avea o integrare mai strânsă cu procesul de proiectare.

Automatizarea preia numeroase etape repetitive, precum definirea relațiilor de contact dintre componente.

Inteligența artificială extinde și mai mult capacitățile, prin învățarea regulilor pe care inginerii le aplică atunci când configurează studiile de analiză.

Progresele reduc efortul necesar din partea utilizatorilor și simplifică procesul de realizare a simulărilor.

Calculul în cloud extinde și mai mult accesul la tehnologii.

Inginerii pot efectua analize complexe, care necesită resurse mari de calcul, fără a avea nevoie de stații locale costisitoare și performante.

Calculul în cloud face ca instrumentele avansate de analiză să fie accesibile atât companiilor mari, cât și startup-urilor aflate la început de drum.

Integrarea simulării în fluxul de lucru nu necesită o schimbare radicală a modului în care lucrați

Integrarea simulării extinde pur și simplu modul de gândire pe care îl aplicați deja atunci când proiectați componente și produse.

Simularea consolidează experiența și judecata inginerească, oferind date concrete care susțin luarea unor decizii mai bune.

Pe măsură ce astfel de instrumente devin mai ușor de învățat și mai rapide în execuție, analiza prin simulare va deveni o etapă obișnuită în procesul prin care inginerii proiectează și dezvoltă produse.

Transformați procesul de dezvoltare a produselor

Utilizarea simulării transformă procesul de inginerie, trecând de la remedierea reactivă a problemelor la îmbunătățirea proactivă a proiectării.

Puteți proiecta, simula, optimiza și evalua în mod repetat, folosind același flux de lucru digital.

Fiecare iterație oferă informații noi care contribuie la fundamentarea următoarei decizii.

Rezultatul? Obținerea unor produse optimizate, care generează mai puține surprize și probleme neașteptate în etapa de producție.

Renunțați la dependența de prototipurile fizice costisitoare pentru identificarea unor erori care pot fi prevenite încă din faza de proiectare

Descărcați exemplarul dumneavoastră „The Top Five Reasons Why Engineers Should Learn Simulation”.

Descoperiți felul în care puteți utiliza simularea pentru a:

• îmbunătăți fluxul de lucru,
• identifica din timp problemele costisitoare de proiectare,
• obține rezultate mai performante.

Dacă vă sunt utile articolele noastre, nu ezitați să vă abonați la newsletter.