Studium przypadku: Senior Flexonics oszczędza 95% na nowym projekcie wymienników ciepła z oprogramowaniem ANSYS 3D Simulation

Senior Flexonics obecnie opracowuje kolejną generację kompaktowych wymienników ciepła / powietrza (HEX) do zastosowań mobilnych i przemysłowych, w tym dysze do chłodzenia tłoków do ciężkich samochodów ciężarowych i recyrkulatorów gazów spalinowych (EGR). Najnowszy projekt firmy, który wymaga elastycznych, wzdłużnych żeberek ze stali nierdzewnej wewnątrz rur, jest mniejszy i bardziej lekki niż obecne chłodnice, i zwiększa przewodzenie ciepła między gorącymi i zimnymi płynami.

Dostawcy narzędzi informowali Senior Flexonics, że Potrzeba 60 000 USD i 3 miesiące prób i błędów na walidację narzędzi, które mogłyby z powodzeniem produkować rury z płetwami dla nowego wymiennika, ze względu na głębokość płetw zmuszając materiał do granic jego granic odkształcalności. Zaniepokojenie dotyczyło również rozerwania w obszarach o dużym obciążeniu, podobnie jak przewidywanie geometrii narzędzia w celu uzyskania właściwego ostatecznego kształtu. Dlatego inżynierowie firmy zdecydowali się zaprojektować to narzędzie wewnętrznie, zwracając się do ANSYS, oraz do programu symulacyjnego LS-DYNA, aby uzyskać pomoc.

"Konstrukcja jest tak blisko ograniczeń materiałowych, że dostawca kości wskazał, że firma nie byłaby w stanie wyprodukować gilzy, która mogłaby wykonać płetwy bez rozrywania stali ", napisał Richard Mitchell, główny kierownik ds. marketingu produktów w ANSYS na blogu.

Rurki żebrowane mogą zwiększyć przepływ ciepła między gorącym gazem w rurach a zimną wodą w skorupie, ale wysoki stosunek wysokości do wysokości płetw sprawia, że ​​trudno jest stemplować, jak naprężenie i naprężenie na postępującej matrycy i surowej stali nierdzewnej sama blacha stalowa jest niewiarygodnie wysoka.

Użycie precyzyjnego oprogramowania dynamiki ANSYS LS-DYNA do symulacji tłoczenia pozwoliło firmie zidentyfikować i rozwiązać problemy z oryginalnym progresywnym projektem matrycy, a następnie wybrać odpowiedni materiał i zatwierdzić proces przyspieszenia prototypowania pro cess. Starszy Flexonics, który nie znał konkretnego oprogramowania, szybko nauczył się konfigurować symulację, ponieważ znał już środowisko robocze ANSYS Workbench.

Projekt narzędzia został wyodrębniony w oprogramowaniu CAD, a po model, który zawiera 64 24 węzłów i 67.112 elementów, został otwarty w Workbench, inżynierowie wykorzystali automatyczną metodę multizone do wygenerowania siatki elementów skończonych. Element cierny pomógł modelować pasek materiału wyciągniętego ze zsypu i, jak w studium przypadku, inżynierowie "napisali zdefiniowaną przez użytkownika funkcję do opisania sinusoidy zależnej od czasufunkcja przemieszczania, która zapewnia stopniowe uruchamianie i spowolnienie na każdym skoku matrycy, aby zapewnić stabilne rozwiązanie. "

Oprogramowanie zaproponowało rozwiązanie czterech cykli wytłaczania w 38 godzin, a wyniki pokazały, że oryginalne narzędzie projekt zwinąłby się tam, gdzie musiałby być płaski, a także, że promień rdzenia płetwy był zbyt duży. Ponadto było dużo łzawienia, czego dostawcy początkowo się obawiali. Aby przeciwdziałać tym zniekształceniom, starszy Flexonics dostosował geometrię, a także zmienił materiał ze stali nierdzewnej 17-4 PH na 316L. Symulacja pokazała, po kilku powtórzeniach, że nowy projekt ograniczyłby rozdarcie do akceptowalnego pierwszego płetwa i że oprzyrządowanie może wytrzymać pod stresującym procesem formowania.

Według studium przypadku "Symulacja umożliwił uzyskanie odpowiednich matryc przy pierwszej dostawie, co pozwoliło zaoszczędzić dziesiątki tysięcy dolarów i umożliwiło firmie spełnienie harmonogramu wprowadzania produktu na rynek. "

Po zamówieniu przez firmę swojego prototypowego narzędzia z usługi drukowania 3D biuro, następnie pracowali nad opracowaniem sposobu uformowania użebrowanego paska w cylindryczny kształt, tak aby mógł on zostać umieszczony wewnątrz rur. Wyniki symulacji zarówno dla zginania ściskanego, jak i stycznego systemu wycierającego przewidywały, że końce płetw nie spotkają się w celu utworzenia pełnego cylindra, ale symulowany proces toczenia miał lepsze wyniki CD3D .

Średnica toczącej się konstrukcji została obniżona na wylocie, dzięki czemu walcowany cylinder mógłby wyskoczyć w celu wstawienia sprężynowego do rury. Starszy Flexonics poprosił biuro serwisowe o druk 3D również w tej części.

Inżynierowie zainstalowali prototypową matrycę progresywną w prasie do tłoczenia i uruchomili krótki pasek, który wygenerował wyniki zgodne z przewidywaniami symulacji ANSYS; rolka jest również dopasowana i może prawidłowo uszczelnić rury.

"Bez symulacji istnieje ryzyko, że zarówno postępująca matryca, jak i wałek do ciasta wymagałyby kosztownych napraw i ewentualnie nawet przebudowy w celu rozwiązania problemów, które były zidentyfikowane w symulacji. Symulacja umożliwiła uzyskanie odpowiednich matryc przy pierwszej dostawie, co pozwoliło zaoszczędzić dziesiątki tysięcy dolarów i umożliwiło firmie dotrzymanie harmonogramu opracowywania produktu "- wyjaśnił studium przypadku.

Senior Flexonics nie tylko zaprojektował Progresywny prototyp, który działał poprawnie za pierwszym razem, ale otrzymał także narzędzia w zaledwie trzechtygodnie - 75% mniej czasu niż najlepszy oryginalny cytat dostawcy. Ponadto kosztował tylko 3 000 USD, co stanowi oszczędność w wysokości 95%.