Опыт компенсации пружинения структурных деталей Volvo для модели XC40 “All electric” (https://formingworld.com/volvo-tool-die-ahss/). Какие важные моменты стоит отметить? Volvo – одна из корпораций, сохранивших компетенции в области производства штампов; это ее подразделение называется Volvo Tool & Die и находится в Швеции в Олофстрёме (см. вот этот материал об аналогичном подразделении у Audi: https://tttttt.me/metalformingforall/201). Как правило, шведы производят штампы для крупных лицевых деталей кузова Volvo (капоты, боковины и т. п.), но для электрокара XC40 они взялись за производство штампов для лонжеронов (деталей основания кузова) из сверхвысокопрочных сталей наподобие DP800, склонных к повышенному пружинению (почему на электрокарах неизбежно будет много деталей из высокопрочных сталей — см. тут: https://tttttt.me/metalformingforall/173). Вопреки обычной практике, когда для начала мы должны получить детали, а затем проанализировать пружинение для выработки компенсации формы (что это? см. https://tttttt.me/metalformingforall/81) в штампе, здесь виртуальная проработка потребовала больше времени, и масштабная компенсация формы была заложена изначально уже в программу механической обработки. Комментирует менеджер Volvo Tool & Die: “Одна из вещей, которые мы никогда до этого не делали — это компенсация формы всех штампов потока, включая компенсацию для штампа вытяжки, а также компенсацию искажения формы после обрезки, то есть для каждого штампа была заранее разработана собственная стратегия компенсации. В этом смысле симуляции были достаточно сложными, равно как и время на разработку контрмер, все это стало частью нового рабочего процесса. Переход к сверхвысокопрочным сталям означает больший фокус на цифровых инженерных решениях. Использование изначальной компенсации и ее применение на всех остальных штампах было абсолютно новой стратегией. Определенно, у нас был некоторый скептицизм в отношении точности компенсации формы от Autoform. <...> Наша команда по наладке должна была принять непростое решение в начале стадии механической обработки. Это был момент, когда нам надо было поверить, что компенсация, рассчитанная в софте, была верной, и совершить «прыжок веры»”. В конце концов все получилось, и потребовался всего один дополнительный цикл наладок для получения положительных результатов и попадания в допуск +/-0,5 мм. Сам лонжерон из DP800 показан ниже на иллюстрации #1; на иллюстрации #2 вы можете увидеть стратегию применения компенсации, для которой я дам небольшие пояснения. Volvo, как и VW и Peugeot, ведут нумерацию основных формообразующих операций с 20 операции - вытяжки (D20, D = drawing), далее две обрезки T30 и T40 (T = trimming) и две фланцовочных операции F50 и F60. M100 обозначает виртуальную проверку на контрольном приспособлении. Схему надо читать так: сначала идет компенсация головного штампа — вытяжки, далее эта форма копируется на операции обрезки, но при этом учитывается дополнительная компенсация на искажение формы после обрезки — и далее она копируется на операциях фланцовки. Презентация самого автомобиля XC40 со всеми его инновативными решениями по безопасности — по ссылке ниже. (на всякий случай, если вы не знаете, что такое пружинение — см. сюда: https://tttttt.me/metalformingforall/9). #benchmarking #немного_матчасти #volvo
Дополнение к материалу о компенсации пружинения Volvo XC40: блок-схема с описанием стратегии компенсации формы ниже. #benchmarking #volvo
Интересный вебинар по штамповке от специалистов Volvo Cars и шведского Технологического Института Блекинге «Examples of Smart Stamping Applications» («Примеры применения смарт-подхода в штамповке»): https://www.youtube.com/watch?v=Q-dl3wj3gvo&t=1136s. Разберем основные тезисы и выводы. 1) Подход Volvo к штамповке можно было бы назвать интегральным, начиная с учета данных по заготовкам: при анализе процесса штамповки они в полной мере учитывают данные входного контроля заготовок, включая не только механические свойства, но и шероховатость поверхности проката, отслеживая все партии при помощи штрих-кодов (впрочем, это понемногу уже становится общим местом), а также — и это нечто новое — самостоятельно измеряют и контролируют параметры смазки на заготовках непосредственно перед штамповкой (толщину, равномерность распределения по площади заготовки, коэффициент трения). Предварительно влияние смазки было проанализировано в Autoform Sigma, и как мы видим, оно оказывает огромное влияние (см. иллюстрацию #1, пример стенки вытяжного перехода внутренней панели двери), в случаях неравномерного распределения приводя к трудностям в формообразовании. #benchmarking #volvo #немного_матчасти #аналитика
Продолжение разбора вебинара Volvo Cars и шведского Технологического Института Блекинге «Examples of Smart Stamping Applications» («Примеры применения смарт-подхода в штамповке»). Но это был лишь первый пример, основная часть вебинара посвящена детальному учету параметров оборудования при изготовлении и наладке штампов, причем на самых ранних стадиях компьютерного моделирования в Autoform. В чем суть? 2) По умолчанию в симуляциях Autoform мы задаем и учитываем лишь форму рабочих поверхностей, параметры заготовки (как правило, без полного учета шероховатости) и применяем закономерности формообразования при вытяжке, как бы игнорируя сам пресс с его микроскопическими отклонениями параллельности ползуна и т. п., а также не замечая тот факт, что штампы сами по себе не являются абсолютно жёсткими телами, и в процессе вытяжки они сами претерпевают микроскопические упругие деформации (прогибы), кроме того, на процесс влияют зазоры между их направляющими частями и тому подобные тонкости реального мира. Раньше мы по умолчанию считали это теоретическими данными, которыми можно пренебречь, и оставляли последствия такого игнорирования «на потом» - при наладке штампов разберемся; специалисты Volvo на протяжении пяти лет занимались тем, чтобы внедрить эти данные в Autoform, и таким образом, еще на стадии проектирования сблизить теорию и реальность. В перспективе это позволит не только сократить разрыв между компьютерным моделированием и результатом реальной штамповки, но и радикально сократить стадию наладки штампов. На иллюстрации #2 мы видим, как в симуляцию вводятся такие параметры, как реальные замеры высоты шпилек системы маркетной подушки прижимного кольца, высота компенсаторных блоков, реальная шероховатость заготовки и рабочих поверхностей штампов, реальный «перекос» ползуна пресса и так далее — вплоть до упругих деформаций ползуна и болстера пресса (!). #benchmarking #volvo #немного_матчасти #аналитика
(продолжение разбора вебинара Volvo Cars и шведского Технологического Института Блекинге «Examples of Smart Stamping Applications» («Примеры применения смарт-подхода в штамповке»)). Специалист Volvo Cars Мэтс Сигвант справедливо отмечает здесь, что это делается не только для облегчения процесса наладки и вообще запуска новых штампов, но может быть полезным для создания цифрового «двойника» процесса и его использования в дальнейшем для анализа и оптимизации штамповки в серийном производстве. Если прибавить к этому детальное моделирование механических свойств и шероховатости заготовки, о которых было сказано в начале, то становится ясным, насколько такая компьютерная модель ближе к реальности по сравнению с большинством существующих сегодня. 3) Интересно, что при использовании этой модели была точно подтверждена разница между прессом при наладке штампа вытяжки лонжерона, и «родной» прессовой линией для этого штампа — см. иллюстрацию #3 (по центру первая картинка прижима сверху - работа прижима на родной линии, вторая ниже - на наладочном прессе). Мы видим, как по-разному «давит» прижим штампа двойного действия в зависимости от оборудования — и это может быть учтено заранее, а в перспективе — скомпенсировано заранее. 4) На основании всего вышесказанного специалисты Volvo предлагают совершенно новый подход к проектированию и запуску штампов: на первой, привычной нам, стадии ничего не меняется, и в симуляциях Autoform/PAM-Stamp/Dynaform мы занимаемся проблемами формообразования, геометрии деталей, пружинения, устранения дефектов внешнего вида и т. п., как бы оставляя за скобками реальный штамп (штамп «абсолютно жесткий»); на второй стадии мы переходим к реальным штампам, компенсируя их упругие деформации и воздействие на них реальных прессовых линий; на третьей стадии мы синтезируем предыдущие этапы и получаем штамп со всеми нужными компенсациями как для детали, так и для реальных прессовых линий. #benchmarking #volvo #немного_матчасти #аналитика
Окончание разбора вебинара Volvo Cars и шведского Технологического Института Блекинге «Examples of Smart Stamping Applications» («Примеры применения смарт-подхода в штамповке»). 5) Поразительно, как далеко зашли шведы в своих исследованиях. Для детального воссоздания работы прижима и создания модели работы реального штампа на реальном прессе они замерили давление КАЖДОЙ шпильки маркетной подушки, для того чтобы точно учесть и скомпенсировать его неравномерность. Резюме интегрального подхода и видения Volvo будущего в листовой штамповке вы можете увидеть на иллюстрации ниже: учитывать все возможные параметры и факторы процесса, не упуская ничего. Не уверен, что это можно воплотить на 100% (реальная жизнь всегда превосходит все ее модели!), но то, что к этому нужно стремиться в работе всем специалистам в штамповке — бесспорно. #benchmarking #volvo #немного_матчасти #аналитика
Мега-отливки вместо штампованных деталей: теперь и Volvo вслед за Tesla и Audi (https://www.tu.no/artikler/volvo-vil-redusere-100-bildeler-til-en-skal-ta-i-bruk-mega-stoping-i-kommende-elbil/517117). Лёд тронулся: технология производства гигантских алюминиевых отливок, заменяющих целые узлы кузова, теперь адаптирована и корпорацией Вольво, причем они не скрывают, что идея позаимствована у Tesla. Напомню, одним из первых эту технологию для небольших усилителей кузова применил Ниссан для модели GT-R (https://tttttt.me/metalformingforall/534); в 2015 году для усилителей боковин алюминиевые отливки применила Audi (для Q7); но в гигантском масштабе их запустили для моделей Y Тесла (https://tttttt.me/metalformingforall/329) совсем недавно. Я уже писал о том, что любые технологии, связанные с упрощением процессов, неизбежно становятся магистральными. Этот пример особенно яркий. Одна отливка в кузовах новых электрокаров Volvo заменит около 100 штампованных деталей кузова (!), время для ее производства — около двух минут. Просто представьте, что для каждой штампованной детали нужен поток штампов и прессовая линия, а для сварки деталей в узлы нужно ставить сотни сварочных точек на специальных стендах — здесь эти множества процессов оказываются ненужными как атавизм. Идея Маска была действительно революционной и визионерской, и тот факт, что ее подхватили шведы в Вольво, придает ей еще больше веса — с учётом их репутации как самых «безопасных» конструкторов мира. Кстати, Вольво будет работать с тем же поставщиком оборудования для отливок, что и Тесла: это итальянский производитель IDRA, ранее известный по производству алюминиевого литья для двигателей. Штамповщикам крупных деталей бояться нечего: большие кузовные структурные детали вроде усилителей порога, а также большинство лицевых деталей кузова ничто в обозримой перспективе не заменит. А вот штамповка мелких деталей основания кузова, их подсборка и сварка в узлы могут постепенно начать отмирать, и это может коснуться множества рабочих мест на многих производствах мира. На иллюстрации ниже — одна из таких отливок Volvo. #новости #volvo #tesla #аналитика
«Мегаотливки: шанс переосмыслить производство кузова» (Перевод интервью Вольфрама Фолька порталу Automotive manufacturing solutions: https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/casting/forging/megacasting-a-chance-to-rethink-body-manufacturing/42721.article).
Предисловие Ивана Лещинского: потребность в аналитическом материале о мегаотливках/гигаотливках, заменяющих целые узлы кузова вроде переднего блока, появилась уже давно — с тех пор как это революционное решение Tesla скопировала корпорация Volvo (https://tttttt.me/metalformingforall/549), игнорировать его было бы дурным тоном. С радостью представляю вам интервью профессора Вольфрама Фолька из Технического Университета Мюнхена, возглавляющего кафедру технологий обработки давлением и литья. Приятного чтения!
"Процесс получения отливок из алюминиевых сплавов может революционизировать производство кузова. Профессор Вольфрам Фольк из Технического Университета Мюнхена подробно объясняет преимущества и недостатки так называемых мега- или гигаотливок.
Уже несколько автопроизводителей наращивают инвестиции в использование гигантских отливок, по мере того как они строят новые заводы или переоборудуют существующие для производства электромобилей. Пока что «Тесла» является первопроходцем, запустившим процесс получения отливок для больших структурных узлов кузова, которые могут заменять до 70 отдельных штампованных деталей кузова, но «Вольво» совсем недавно также анонсировала план по переходу на алюминиевые мегаотливки для заднего блока кузова на заводе Торсланда в Готенбурге (Швеция) для новых платформ электрокаров начиная с 2025 года.
Процесс предлагает потенциальный выигрыш в сокращении числа деталей кузова, что позволит полностью устранить ряд логистических процедур и выбросов в различных производственных процессах, при этом обеспечивает большую гибкость в отношении инженерной проработки платформы автомобиля. Однако, согласно мнению проф. Фолька, он также несет с собой определенные вызовы по части перераспределения оборудования на занимаемых площадях, и это может оказаться не столь эффективно для определенных заводов и производимых на них моделях по сравнению с традиционным кузовным производством. Фольк, эксперт по производству, ранее трудившийся на BMW, очерчивает ограничения этого нового процесса, но при этом указывает на его волнующие возможности.
Каков потенциал мегаотливок в автомобильной промышленности? Насколько нов этот процесс?
Что тут действительно ново, так это то, что этим процессом мы можем получить экстремально большие узлы кузова. До самого последнего времени самые большие литые компоненты, произведенные таким способом - это были купола амортизационных стоек и боковые усилители, как на крупных моделях Audi и BMW. Недавно мы увидели смелые решения по расширению этой технологии на куда более крупные компоненты, в особенности, панели заднего пола, которые считаются критичными для предотвращения скручивания кузова. Это означает, что наши утвержденные концепции по материалам кузова будут изменены" (продолжение следует). #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
Предисловие Ивана Лещинского: потребность в аналитическом материале о мегаотливках/гигаотливках, заменяющих целые узлы кузова вроде переднего блока, появилась уже давно — с тех пор как это революционное решение Tesla скопировала корпорация Volvo (https://tttttt.me/metalformingforall/549), игнорировать его было бы дурным тоном. С радостью представляю вам интервью профессора Вольфрама Фолька из Технического Университета Мюнхена, возглавляющего кафедру технологий обработки давлением и литья. Приятного чтения!
"Процесс получения отливок из алюминиевых сплавов может революционизировать производство кузова. Профессор Вольфрам Фольк из Технического Университета Мюнхена подробно объясняет преимущества и недостатки так называемых мега- или гигаотливок.
Уже несколько автопроизводителей наращивают инвестиции в использование гигантских отливок, по мере того как они строят новые заводы или переоборудуют существующие для производства электромобилей. Пока что «Тесла» является первопроходцем, запустившим процесс получения отливок для больших структурных узлов кузова, которые могут заменять до 70 отдельных штампованных деталей кузова, но «Вольво» совсем недавно также анонсировала план по переходу на алюминиевые мегаотливки для заднего блока кузова на заводе Торсланда в Готенбурге (Швеция) для новых платформ электрокаров начиная с 2025 года.
Процесс предлагает потенциальный выигрыш в сокращении числа деталей кузова, что позволит полностью устранить ряд логистических процедур и выбросов в различных производственных процессах, при этом обеспечивает большую гибкость в отношении инженерной проработки платформы автомобиля. Однако, согласно мнению проф. Фолька, он также несет с собой определенные вызовы по части перераспределения оборудования на занимаемых площадях, и это может оказаться не столь эффективно для определенных заводов и производимых на них моделях по сравнению с традиционным кузовным производством. Фольк, эксперт по производству, ранее трудившийся на BMW, очерчивает ограничения этого нового процесса, но при этом указывает на его волнующие возможности.
Каков потенциал мегаотливок в автомобильной промышленности? Насколько нов этот процесс?
Что тут действительно ново, так это то, что этим процессом мы можем получить экстремально большие узлы кузова. До самого последнего времени самые большие литые компоненты, произведенные таким способом - это были купола амортизационных стоек и боковые усилители, как на крупных моделях Audi и BMW. Недавно мы увидели смелые решения по расширению этой технологии на куда более крупные компоненты, в особенности, панели заднего пола, которые считаются критичными для предотвращения скручивания кузова. Это означает, что наши утвержденные концепции по материалам кузова будут изменены" (продолжение следует). #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
(продолжение перевода интервью «Мегаотливки: шанс переосмыслить производство кузова» https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/casting/forging/megacasting-a-chance-to-rethink-body-manufacturing/42721.article).
"В каком отношении изменятся концепции материалов кузова?
Тесла сейчас подбирается к вопросу о термообработке. Новая технология подразумевает работу с изначально твердыми (литейными) сплавами. Хотя сплавы, способные к дисперсионному твердению (старение, обычно происходит после закалки и ведет к дополнительному упрочнению — И.Л.) демонстрируют свои преимущества в части прочности и пластичности. С изначально твердыми сплавами вы идете на некоторый компромисс, но экономите деньги на последующих процедурах. К тому же сейчас никто не имеет глубокого понимания о том, как бороться с искажениями формы, идущими от последующей термической обработки на отливках такого размера.
Та же Тесла, например, использует этот процесс для радикального снижения числа деталей до одного компонента. Насколько это реалистично?
У меня была возможность увидеть модель Y в так называемой зоне разборки. Тесла действительно сильно сократила число деталей кузова. Но ясно то, что сокращение числа деталей всё же не дарует операционные преимущества автоматически. Потому что вы должны смотреть на стоимость производства и материалов, а также на масштабы необходимых инвестиций в отливки, в целом. Такой подход мы утвердили, когда работали с различными институтами Общества Фраунгофера (европейский конгломерат научных институтов), такими как Институт индустриального инжиниринга, Институт производственных технологий и передовых материалов и Институт производственной оснастки и технологий обработки давлением. Вдобавок к этому, кузова с гигаотливками не обязательно становятся легче. Огромная отливка вполне логично требует соответствующей значительной толщины стенок. В то же самое время, с ней вы снижаете потенциал по созданию нужных свойств материала в точно требуемом месте — а ведь именно этого мы достигаем при классическом производстве кузовов из листовых штампованных деталей. Далее, производство штампованных деталей очень эффективно по части стоимости компонента, а технологии сборки и сварки кузовов можно очень легко автоматизировать.
В чем привлекательность производства гигантских отливок из алюминиевых сплавов вместо традиционного подхода к производству кузова?
Наряду с точечной сваркой, различные методы сборки кузова развились в опробованную и протестированную десятилетиями систему. Вы видите, что нижняя граница толщины металла в отливках составляет 2-3 мм, тогда как в кузовах из листовых штампованных деталей мы можем достигнуть и 0,7 мм. Это означает прежде всего, что гига- или мегаотливки не могут быть классифицированы ни как эффективное с точки зрения использования материала решение, ни как решение по снижению массы — да и не как более высокопроизводительное решение. Но это вероятнее всего станет некой альтернативой, добавляющей интересные вариации к уже устоявшимся системам сборки кузова. Для электромобилей в особенности гигаотливки это путь к переосмыслению конструкции кузова. В электромобиле у вас появляется новый элемент — батарейный блок, новый узел, который надо интегрировать. Прогресс, достигнутый за годы производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, к производству электромобилей применим с ограничениями, особенно когда дело касается задней и центральной части кузова. С подходом в стиле «гринфилд» («чистое поле»), который применяет Тесла в Бранденбурге (на своей новой фабрике в Грюнехайде, близ Берлина), например, автопроизводитель может существенно сэкономить место для кузовного цеха, применяя гигаотливки. С другой стороны, важно оценить, имеет ли смысл применение алюминиевых гигаотливок для «браунфилдов» (действующих заводов)“. (продолжение следует). #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
"В каком отношении изменятся концепции материалов кузова?
Тесла сейчас подбирается к вопросу о термообработке. Новая технология подразумевает работу с изначально твердыми (литейными) сплавами. Хотя сплавы, способные к дисперсионному твердению (старение, обычно происходит после закалки и ведет к дополнительному упрочнению — И.Л.) демонстрируют свои преимущества в части прочности и пластичности. С изначально твердыми сплавами вы идете на некоторый компромисс, но экономите деньги на последующих процедурах. К тому же сейчас никто не имеет глубокого понимания о том, как бороться с искажениями формы, идущими от последующей термической обработки на отливках такого размера.
Та же Тесла, например, использует этот процесс для радикального снижения числа деталей до одного компонента. Насколько это реалистично?
У меня была возможность увидеть модель Y в так называемой зоне разборки. Тесла действительно сильно сократила число деталей кузова. Но ясно то, что сокращение числа деталей всё же не дарует операционные преимущества автоматически. Потому что вы должны смотреть на стоимость производства и материалов, а также на масштабы необходимых инвестиций в отливки, в целом. Такой подход мы утвердили, когда работали с различными институтами Общества Фраунгофера (европейский конгломерат научных институтов), такими как Институт индустриального инжиниринга, Институт производственных технологий и передовых материалов и Институт производственной оснастки и технологий обработки давлением. Вдобавок к этому, кузова с гигаотливками не обязательно становятся легче. Огромная отливка вполне логично требует соответствующей значительной толщины стенок. В то же самое время, с ней вы снижаете потенциал по созданию нужных свойств материала в точно требуемом месте — а ведь именно этого мы достигаем при классическом производстве кузовов из листовых штампованных деталей. Далее, производство штампованных деталей очень эффективно по части стоимости компонента, а технологии сборки и сварки кузовов можно очень легко автоматизировать.
В чем привлекательность производства гигантских отливок из алюминиевых сплавов вместо традиционного подхода к производству кузова?
Наряду с точечной сваркой, различные методы сборки кузова развились в опробованную и протестированную десятилетиями систему. Вы видите, что нижняя граница толщины металла в отливках составляет 2-3 мм, тогда как в кузовах из листовых штампованных деталей мы можем достигнуть и 0,7 мм. Это означает прежде всего, что гига- или мегаотливки не могут быть классифицированы ни как эффективное с точки зрения использования материала решение, ни как решение по снижению массы — да и не как более высокопроизводительное решение. Но это вероятнее всего станет некой альтернативой, добавляющей интересные вариации к уже устоявшимся системам сборки кузова. Для электромобилей в особенности гигаотливки это путь к переосмыслению конструкции кузова. В электромобиле у вас появляется новый элемент — батарейный блок, новый узел, который надо интегрировать. Прогресс, достигнутый за годы производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, к производству электромобилей применим с ограничениями, особенно когда дело касается задней и центральной части кузова. С подходом в стиле «гринфилд» («чистое поле»), который применяет Тесла в Бранденбурге (на своей новой фабрике в Грюнехайде, близ Берлина), например, автопроизводитель может существенно сэкономить место для кузовного цеха, применяя гигаотливки. С другой стороны, важно оценить, имеет ли смысл применение алюминиевых гигаотливок для «браунфилдов» (действующих заводов)“. (продолжение следует). #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
(продолжение перевода интервью «Мегаотливки: шанс переосмыслить производство кузова» https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/casting/forging/megacasting-a-chance-to-rethink-body-manufacturing/42721.article).
"Отчеты СМИ цитируют потенциальное снижение издержек (благодаря отливкам) порядка 20-30%, главным образом за счет уменьшения количества роботов в сварке и количества процессов в штамповке.
Ну, здесь я бы был осторожнее, ведь инвестиции, особенно в части конкретного поколения сварочных роботов, амортизируются со временем. А для оборудования в штамповке (прессовых линий — И.Л.) амортизация может даже растянуться на три или четыре поколения модели автомобиля. Это постепенное «списание» оборудования продолжается в течение 30 лет минимум. Для тех автопроизводителей, которые уже используют данные линии для текущих поколений автомобилей, внедрение новой технологии не имеет никакого смысла. В противоположность этому, благодаря подходу «гринфилдов» Тесла может просто избежать типичных инвестиций в прессовое и сварочное оборудование. А вот для «браунфилдов», с точки зрения операционной деятельности абсолютно бессмысленно забросить дорогостоящее оборудование с долгим периодом амортизации. Поэтому в данной ситуации я бы не стал говорить о 20-30% экономии затрат, про которые говорится в СМИ.
Какие объемы практически осуществимы для литья из алюминиевых сплавов?
Что касается литейных процессов, есть важный аспект, связанный с достаточно заметно сокращенным сроком эксплуатации литейных форм по сравнению со штампами. Из-за так называемого термического удара эмпирическим путем доказано, что литейная форма для гигаотливок держится 100000-150000 циклов (плавок). В контрасте с этим, один поток штампов может быть использован на 5-6 миллионов ударов. То есть мы говорим о разнице порядка 20-30 раз. Есть совершенно ясно очерченный предел по объемам производства, в рамках которого решение с гигаотливками будет подходящим. По мне, алюминиевое литье имеет малый смысл применения для очень маленьких и очень больших объемов. Если мы говорим о массовом производстве в миллионах машин, то на цикл их выпуска вам понадобится около 6 или 7 дорогостоящих форм для гигаотливок. При этом мы принимаем во внимание, что литейная форма для одной детали, а именно заднего блока кузова Теслы Y, весит примерно 80-100 тонн. Это несет за собой дополнительные затраты на обслуживание и вспомогательное оборудование, например, на краны. Литейные формы для мегаотливок также могут создавать технологические трудности и опасности, такие как, например, утечка расплавленного металла. Рисками не быть способным к производству после таких аварий не стоит пренебрегать.
С этой точки зрения, насколько хрупкими являются мегаотливки?
Если говорить просто, то литье мегаотливок — процесс намного более сложный по сравнению с холодной листовой штамповкой. Ключевое слово здесь — брак. В этой связи важной вещью является охлаждение. Оператору должно быть ясно, что его уровень брака может быть 10-20% или даже больше. Это в свою очередь имеет воздействие на потоки сборки кузова, то есть на количество отливок, которое он должен произвести с запасом, чтобы избежать любых остановок в производстве автомобиля". #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
"Отчеты СМИ цитируют потенциальное снижение издержек (благодаря отливкам) порядка 20-30%, главным образом за счет уменьшения количества роботов в сварке и количества процессов в штамповке.
Ну, здесь я бы был осторожнее, ведь инвестиции, особенно в части конкретного поколения сварочных роботов, амортизируются со временем. А для оборудования в штамповке (прессовых линий — И.Л.) амортизация может даже растянуться на три или четыре поколения модели автомобиля. Это постепенное «списание» оборудования продолжается в течение 30 лет минимум. Для тех автопроизводителей, которые уже используют данные линии для текущих поколений автомобилей, внедрение новой технологии не имеет никакого смысла. В противоположность этому, благодаря подходу «гринфилдов» Тесла может просто избежать типичных инвестиций в прессовое и сварочное оборудование. А вот для «браунфилдов», с точки зрения операционной деятельности абсолютно бессмысленно забросить дорогостоящее оборудование с долгим периодом амортизации. Поэтому в данной ситуации я бы не стал говорить о 20-30% экономии затрат, про которые говорится в СМИ.
Какие объемы практически осуществимы для литья из алюминиевых сплавов?
Что касается литейных процессов, есть важный аспект, связанный с достаточно заметно сокращенным сроком эксплуатации литейных форм по сравнению со штампами. Из-за так называемого термического удара эмпирическим путем доказано, что литейная форма для гигаотливок держится 100000-150000 циклов (плавок). В контрасте с этим, один поток штампов может быть использован на 5-6 миллионов ударов. То есть мы говорим о разнице порядка 20-30 раз. Есть совершенно ясно очерченный предел по объемам производства, в рамках которого решение с гигаотливками будет подходящим. По мне, алюминиевое литье имеет малый смысл применения для очень маленьких и очень больших объемов. Если мы говорим о массовом производстве в миллионах машин, то на цикл их выпуска вам понадобится около 6 или 7 дорогостоящих форм для гигаотливок. При этом мы принимаем во внимание, что литейная форма для одной детали, а именно заднего блока кузова Теслы Y, весит примерно 80-100 тонн. Это несет за собой дополнительные затраты на обслуживание и вспомогательное оборудование, например, на краны. Литейные формы для мегаотливок также могут создавать технологические трудности и опасности, такие как, например, утечка расплавленного металла. Рисками не быть способным к производству после таких аварий не стоит пренебрегать.
С этой точки зрения, насколько хрупкими являются мегаотливки?
Если говорить просто, то литье мегаотливок — процесс намного более сложный по сравнению с холодной листовой штамповкой. Ключевое слово здесь — брак. В этой связи важной вещью является охлаждение. Оператору должно быть ясно, что его уровень брака может быть 10-20% или даже больше. Это в свою очередь имеет воздействие на потоки сборки кузова, то есть на количество отливок, которое он должен произвести с запасом, чтобы избежать любых остановок в производстве автомобиля". #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
(продолжение перевода интервью «Мегаотливки: шанс переосмыслить производство кузова» https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/casting/forging/megacasting-a-chance-to-rethink-body-manufacturing/42721.article).
"Некоторые автопроизводители рассматривают использование алюминиевых отливок для электромобилей и даже говорят об увеличении жесткости кузова...
Тут важно понимать точно, о чем идет речь. Нужно рассматривать в совокупности основные противоречащие друг другу цели в производстве кузовов. С одной стороны, есть вопросы жесткости кузова, его прочности и резонансной частоты. С другой стороны есть показатели краш-теста. Чем меньше компонент, тем больше у вас свободы действий для улучшений. С мегаотливками появляется следующее преимущество: элементы жесткости сложной формы могут производиться напрямую. Но есть также и ясные границы возможностей. Например, ничего невозможно поменять в структурном блоке, связанном с функционированием электрокара, который вносит большой вклад в жесткость кузова. По сравнению со стальными сваренными узлами, с мегаотливками вы очень быстро оказываетесь на пределе достигнутого в части инжиниринга. Возникает тот же вопрос: что с чем вы сравниваете? Архитектура электрокара выглядит совсем по-другому по сравнению с обычной машиной. И потом, у вас есть трудность с оптимизацией степеней свободы отливки в кузове. В особенности с изначально жесткими (литейными) алюминиевыми сплавами, ваши возможности в этой части очень ограничены.
Какова прочность алюминия по сравнению со сталями?
Существует широкий спектр сплавов. Литейные (те, что не позволяют проводить термическую обработку) по пределу прочности лежат в интервале от 250 МПа до максимума в 350МПа. Если брать стали с учетом горячештампованной (PHS) стали для листовой штамповки, то у вас есть стали с пределом прочности от 140 до 1500 МПа. Набор доступных материалов в данном случае намного шире. Если брать дисперсионно-твердеющие («стареющие») алюминиевые сплавы, то их интервал также солиден. Сплавы так называемой 7000 серии, например, достигают 500-600 МПа.
Тогда где же имеет смысл применение алюминиевых отливок для специфических деталей кузова — особенно когда автопроизводители рассматривают показатели краш-теста?
Они могут использоваться для центрального пола и задней части кузова. В краш-тесте нам не нужна высокая деформируемость в этих зонах. С другой стороны, я вижу только ограниченное применение мегаотливок в части переднего блока кузова. Одна из причин в том, что там особенно нужна и деформируемость, и устойчивость без хрупкости, для того чтобы соответствовать требованиям по фронтальному столкновению. Но тут я должен пояснить, что конструкция переднего блока в любом случае будет отличаться для электромобилей, например, когда электромотор находится посередине. С другой стороны, требования к центральному полу, включая отсеки с батареями, для электрокаров намного выше. Здесь фокус больше на прочности, чем на деформируемости. Также большие компоненты определенно имеют воздействие на возможности ремонта и дружелюбность машины к ремонту — и это в конечном счете влияет на стоимость. Тут до сих пор есть некоторые вопросы, остающиеся без ответа.
Будет ли перспективным подход «от кузова к шасси», при котором батареи играют структурную роль в кузове?
Благодаря нижнему положению тяжелых элементов, эта архитектура предлагает преимущества для динамики вождения. Они дают низкий центр тяжести и хорошее распределение массы. Функциональная интеграция блока батарей является базовым принципом конструирования кузова для электромобилей. Но этого можно достигнуть и соответствующими технологиями сборки кузова, и это необязательно подразумевает гигаотливки". #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
"Некоторые автопроизводители рассматривают использование алюминиевых отливок для электромобилей и даже говорят об увеличении жесткости кузова...
Тут важно понимать точно, о чем идет речь. Нужно рассматривать в совокупности основные противоречащие друг другу цели в производстве кузовов. С одной стороны, есть вопросы жесткости кузова, его прочности и резонансной частоты. С другой стороны есть показатели краш-теста. Чем меньше компонент, тем больше у вас свободы действий для улучшений. С мегаотливками появляется следующее преимущество: элементы жесткости сложной формы могут производиться напрямую. Но есть также и ясные границы возможностей. Например, ничего невозможно поменять в структурном блоке, связанном с функционированием электрокара, который вносит большой вклад в жесткость кузова. По сравнению со стальными сваренными узлами, с мегаотливками вы очень быстро оказываетесь на пределе достигнутого в части инжиниринга. Возникает тот же вопрос: что с чем вы сравниваете? Архитектура электрокара выглядит совсем по-другому по сравнению с обычной машиной. И потом, у вас есть трудность с оптимизацией степеней свободы отливки в кузове. В особенности с изначально жесткими (литейными) алюминиевыми сплавами, ваши возможности в этой части очень ограничены.
Какова прочность алюминия по сравнению со сталями?
Существует широкий спектр сплавов. Литейные (те, что не позволяют проводить термическую обработку) по пределу прочности лежат в интервале от 250 МПа до максимума в 350МПа. Если брать стали с учетом горячештампованной (PHS) стали для листовой штамповки, то у вас есть стали с пределом прочности от 140 до 1500 МПа. Набор доступных материалов в данном случае намного шире. Если брать дисперсионно-твердеющие («стареющие») алюминиевые сплавы, то их интервал также солиден. Сплавы так называемой 7000 серии, например, достигают 500-600 МПа.
Тогда где же имеет смысл применение алюминиевых отливок для специфических деталей кузова — особенно когда автопроизводители рассматривают показатели краш-теста?
Они могут использоваться для центрального пола и задней части кузова. В краш-тесте нам не нужна высокая деформируемость в этих зонах. С другой стороны, я вижу только ограниченное применение мегаотливок в части переднего блока кузова. Одна из причин в том, что там особенно нужна и деформируемость, и устойчивость без хрупкости, для того чтобы соответствовать требованиям по фронтальному столкновению. Но тут я должен пояснить, что конструкция переднего блока в любом случае будет отличаться для электромобилей, например, когда электромотор находится посередине. С другой стороны, требования к центральному полу, включая отсеки с батареями, для электрокаров намного выше. Здесь фокус больше на прочности, чем на деформируемости. Также большие компоненты определенно имеют воздействие на возможности ремонта и дружелюбность машины к ремонту — и это в конечном счете влияет на стоимость. Тут до сих пор есть некоторые вопросы, остающиеся без ответа.
Будет ли перспективным подход «от кузова к шасси», при котором батареи играют структурную роль в кузове?
Благодаря нижнему положению тяжелых элементов, эта архитектура предлагает преимущества для динамики вождения. Они дают низкий центр тяжести и хорошее распределение массы. Функциональная интеграция блока батарей является базовым принципом конструирования кузова для электромобилей. Но этого можно достигнуть и соответствующими технологиями сборки кузова, и это необязательно подразумевает гигаотливки". #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
(окончание перевода интервью «Мегаотливки: шанс переосмыслить производство кузова» https://www.automotivemanufacturingsolutions.com/casting/forging/megacasting-a-chance-to-rethink-body-manufacturing/42721.article).
"Машин для производства больших алюминиевых компонентов-гигаотливок все еще не так много. Один из производителей — итальянская IDRA. Каков ваш прогноз для развития этого типа оборудования и процесса?
В настоящее время IDRA является единственным производителем в этой сфере, но есть другие компании, признающие потенциал данной ниши на рынке. Продумываются машины с усилием сжатия (литья) до 80000 килоньютонов. Но в этом случае достигаются физические пределы процесса. В настоящее время мы можем лишь рассуждать о возможностях такого процесса. Узнаем больше мы лишь тогда, когда увидим трудности и так называемые детские болезни, когда производство таких компонентов будет расти. Поэтому вопрос об эффективности оборудования и процесса в целом все еще в повестке дня. С одной стороны, если вы используете алюминиевые огромные отливки, вы можете сэкономить пространство, требуемое для производства кузова, потому что требуется меньше роботов, как мы обсуждали в начале разговора. С другой стороны, эти машины для литья громадные по своим габаритам.
Видите ли вы выигрыш в пространстве, или наоборот, его нехватку?
Машины для производства мегаотливок из алюминиевых сплавов занимают значительное пространство на заводах. Важный аспект в том, что литейные пресс-формы могут меняться только в вертикальном положении, с помощью кранов. Замена оснастки весом до 100 тонн и ее переналадка занимает 10-12 часов. Для сравнения, замена оснастки на современных крупных прессовых производствах, на высокоскоростных сервопрессовых линиях занимает около трех минут. Штампы могут выкатываться и закатываться горизонтально. Литейные пресс-формы должны устанавливаться только вертикально. Иначе будут проблемы с разделительным реагентом. Эта ситуация, наряду с неспособностью производить более одной мегаотливки за плавку, является главным ограничением процесса.
Тем не менее, гигаотливки приносят динамизм в производство. Автопроизводители уделяют большее внимание фундаментальным технологическим соображениям и достижению новых возможностей в производстве. И мне самому не терпится узнать, какие концепции в итоге станут определяющими в будущем". #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
"Машин для производства больших алюминиевых компонентов-гигаотливок все еще не так много. Один из производителей — итальянская IDRA. Каков ваш прогноз для развития этого типа оборудования и процесса?
В настоящее время IDRA является единственным производителем в этой сфере, но есть другие компании, признающие потенциал данной ниши на рынке. Продумываются машины с усилием сжатия (литья) до 80000 килоньютонов. Но в этом случае достигаются физические пределы процесса. В настоящее время мы можем лишь рассуждать о возможностях такого процесса. Узнаем больше мы лишь тогда, когда увидим трудности и так называемые детские болезни, когда производство таких компонентов будет расти. Поэтому вопрос об эффективности оборудования и процесса в целом все еще в повестке дня. С одной стороны, если вы используете алюминиевые огромные отливки, вы можете сэкономить пространство, требуемое для производства кузова, потому что требуется меньше роботов, как мы обсуждали в начале разговора. С другой стороны, эти машины для литья громадные по своим габаритам.
Видите ли вы выигрыш в пространстве, или наоборот, его нехватку?
Машины для производства мегаотливок из алюминиевых сплавов занимают значительное пространство на заводах. Важный аспект в том, что литейные пресс-формы могут меняться только в вертикальном положении, с помощью кранов. Замена оснастки весом до 100 тонн и ее переналадка занимает 10-12 часов. Для сравнения, замена оснастки на современных крупных прессовых производствах, на высокоскоростных сервопрессовых линиях занимает около трех минут. Штампы могут выкатываться и закатываться горизонтально. Литейные пресс-формы должны устанавливаться только вертикально. Иначе будут проблемы с разделительным реагентом. Эта ситуация, наряду с неспособностью производить более одной мегаотливки за плавку, является главным ограничением процесса.
Тем не менее, гигаотливки приносят динамизм в производство. Автопроизводители уделяют большее внимание фундаментальным технологическим соображениям и достижению новых возможностей в производстве. И мне самому не терпится узнать, какие концепции в итоге станут определяющими в будущем". #tesla #переводы #volvo #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679
Цифровые двойники и метамодели при компьютерном моделировании процессов штамповки: новый вебинар от шведского Технологического Института Блекинге (Digital Twins/Modeling failure under complex load cases in sheet metal forming). Интересное выступление специалистов, которое я разберу кратко. 1) Авторы обращают внимание на то, как цифровые двойники используются в самых разных сферах — от авиации и строительства до торговых сетей: информация собирается самыми разными способами, от «Интернета вещей» и всевозможных датчиков и камер, подключенных к нейросетям, до персональных гаджетов типа смарт-часов; это позволяет в режиме реального времени видеть общую картину — от энергоснабжения до потребления йогуртов определенной марки; 2) общей тенденцией является использование этих данных для составления «метамоделей» реальности, позволяющих экстраполировать данные и буквально предвидеть будущие аварии/неполадки/проблемы со снабжением и спросом; 3) как это отражается на процессах штамповки? Если совсем кратко, то шведы говорят о двух связанных процессах: а) постоянный сбор данных со всех этапов производства и их анализ нейросетями, позволяющий системе в режиме онлайн устранять дефекты; б) доработка, или если хотите, «кастомизация» стандартных параметров компьютерного моделирования, кривых предельного формообразования (что это? https://tttttt.me/metalformingforall/226) в соответствии с полученными и постоянно накопляющимися данными реальных процессов. То есть сами стандартные «макросы» в компьютерных симуляциях и даже стандартные тесты исходной заготовки исправляются под фактические параметры линии, материала, штампа (в частности, для процессов Volvo). Здесь мимоходом формулируются важные новые принципы, которые сводят на нет противоречия между теорией и практикой, между специалистами по компьютерному моделированию и специалистами-практиками по наладке штампов вроде меня. «Теоретик» теперь постоянно должен учитывать фактическое состояние дел для построения наиболее совершенной «метамодели» вместо стандартной симуляции; чем больше он в курсе реальных данных, тем совершеннее результат его работы — и он неизбежно должен выстраивать взаимодействие и получать обратную связь от «практика». «Практик» теперь при принятии решений «на земле» должен быть в курсе о полученных результатах метамодели (цифрового двойника существующих реальных процессов) — иначе он рискует «вслепую» принять неправильное решение в ходе доработки штампов. Постепенно должны уйти в прошлое бестолковые, неграмотные, незаинтересованные в технологии штамповки люди, прячущиеся от изучения реальности и принятия решений за результатами компьютерных симуляций или за спинами опытных слесарей (продолжение ниже). #benchmarking #аналитика #volvo #немного_матчасти
Поддержать канал:
5469550046228679
Поддержать канал:
5469550046228679
(продолжение разбора вебинара) Обратите внимание на метамодель (цифровой двойник), выстроенную для предсказания пружинения передней внутренней панели двери кроссовера Volvo XC60: полученная в результате анализа массива реальных данных и применения «кастомизированных» симуляций, она учитывает все те факторы, которые лично я привык изучать на собственном опыте и ценой своих ошибок — влияние давления прижима, споттинга, деформационного разогрева, механических свойств партии проката и т. п. (подробнее о моем опыте работы с пружинением см. https://tttttt.me/metalformingforall/775) — для того чтобы минимизировать пружинение уже на стадии проектирования. Эта метамодель может на основе своих данных «увидеть» новые связи и закономерности, которые специалисты вроде меня получают на практике. Но получали эти данные на предыдущих подобных деталях — и точно так же метамодель XC60 станет базой для следующих подобных деталей.
В заключение разбора вебинара скажу, что на самом деле реальность оказалась куда интереснее того, что все предсказывали: самое совершенное компьютерное моделирование никак и никогда не сможет отменить постоянный сбор данных и анализ факторов изменчивости в реальных процессах; реальные процессы по ходу усложнения технологии штамповки, применения новых материалов, ужесточения требований по геометрии ТРЕБУЮТ учета данных из метамодели, учета теории. Развитие технологий штамповки впечатляет и завораживает - на десятилетия вперед. Ну и еще один важный вывод: судя по всему, шведы по части изучения реальных процессов холодной листовой штамповки отныне идут вровень с американцами, японцами и немцами. #volvo #немного_матчасти #аналитика #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679
В заключение разбора вебинара скажу, что на самом деле реальность оказалась куда интереснее того, что все предсказывали: самое совершенное компьютерное моделирование никак и никогда не сможет отменить постоянный сбор данных и анализ факторов изменчивости в реальных процессах; реальные процессы по ходу усложнения технологии штамповки, применения новых материалов, ужесточения требований по геометрии ТРЕБУЮТ учета данных из метамодели, учета теории. Развитие технологий штамповки впечатляет и завораживает - на десятилетия вперед. Ну и еще один важный вывод: судя по всему, шведы по части изучения реальных процессов холодной листовой штамповки отныне идут вровень с американцами, японцами и немцами. #volvo #немного_матчасти #аналитика #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679
Volvo Tool & Die: передовое производство штампов на заводе Олофстрём (Швеция). Очередное подтверждение того факта, что шведы заняли свое место в ряду наций, наиболее причастных к инновациям и развитию технологии процессов листовой штамповки — материал International SheetMetal Review. Мне уже приходилось писать об инструментальном производстве Volvo (https://tttttt.me/metalformingforall/401) и их опыте запуска штампов для структурных деталей из сверхвысокопрочных сталей, но в данном случае речь идет о некоторых общих и системных принципах Volvo при производстве оснастки, которые должны считаться основополагающими, и которые отныне нельзя игнорировать никому в мире — изложу их как можно более сжато и кратко. При этом надо держать в голове интересный факт: шведы массово производят штампы не только для «родных» прессовых линий в Швеции и Китае, но и для азиатских стран и США (в том числе для подрядчиков); то есть у них есть уникальная возможность для систематизации данных и капитализации опыта — воспроизводить один и тот же поток несколько раз, в процессе разных волн индустриализаций, на разных линиях и в разных странах, и с каждой итерацией совершенствовать процесс.
1) Широчайшее применение компьютерного моделирования (симуляций), вплоть до виртуальных наладок. Теснейшее сотрудничество со швейцарцами Autoform необходимо не только для возможностей кастомизации стандартных карт материалов, чтобы как можно ближе «симулировать» механические свойства заготовки, но и для как можно близкой имитации условий трения (модуль Triboform), чтобы коэффициент трения варьировался по зонам (понятно, что он должен быть самым суровым в зоне перетяжных ребер, по входящему радиусу матрицы и пр.). Triboform применяется на самых ранних стадиях проработки процесса.
2) Тесная связь департамента разработки технологии с командой внедрения (запуска штамповки). Людям вроде меня передают результаты компьютерного моделирования для того чтобы те проверяли их в реальном мире; в свою очередь, процесс реальной наладки является ценнейшим источником данных для набора статистики и получения реальной картины процесса, которая, в свою очередь, должна быть интегрирована в цифровую модель / симуляцию. Понятное дело, что с каждым новым запуском одних и тех же потоков штампов боковин, крыльев и проч. модель становится всё более совершенной, а наладка становится все более простой и предсказуемой. Добавлю тут, что на смену симуляциям приходят цифровые двойники и метамодели как результат глубокой проработки результатов на примерах многих и многих запусков штампов для схожих типов деталей (см. исследование от тех же шведов: https://tttttt.me/metalformingforall/793).
3) Чем дольше идет проработка процесса — тем лучше результат на выходе. Банальная истина, но никакие симуляции не отменяют человеческого фактора и необходимости тщательной, я бы даже сказал, творческой работы над процессом, особенно с учетом всё более утонченного дизайна кузовных панелей, и всё более изощренных марок сталей для штамповки. Здесь, например, специалисты с Volvo признаются в том, что для запуска штампов передних крыльев с новым для них дизайном им необходимо два года. Это неудивительно, так как нормой стало производить передние крылья либо из высокопрочных сталей класса Bake Hardening (тут едины все, от Mercedes до LADA), либо из алюминиевых сплавов. (продолжение ниже). #volvo #немного_матчасти #аналитика #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679
1) Широчайшее применение компьютерного моделирования (симуляций), вплоть до виртуальных наладок. Теснейшее сотрудничество со швейцарцами Autoform необходимо не только для возможностей кастомизации стандартных карт материалов, чтобы как можно ближе «симулировать» механические свойства заготовки, но и для как можно близкой имитации условий трения (модуль Triboform), чтобы коэффициент трения варьировался по зонам (понятно, что он должен быть самым суровым в зоне перетяжных ребер, по входящему радиусу матрицы и пр.). Triboform применяется на самых ранних стадиях проработки процесса.
2) Тесная связь департамента разработки технологии с командой внедрения (запуска штамповки). Людям вроде меня передают результаты компьютерного моделирования для того чтобы те проверяли их в реальном мире; в свою очередь, процесс реальной наладки является ценнейшим источником данных для набора статистики и получения реальной картины процесса, которая, в свою очередь, должна быть интегрирована в цифровую модель / симуляцию. Понятное дело, что с каждым новым запуском одних и тех же потоков штампов боковин, крыльев и проч. модель становится всё более совершенной, а наладка становится все более простой и предсказуемой. Добавлю тут, что на смену симуляциям приходят цифровые двойники и метамодели как результат глубокой проработки результатов на примерах многих и многих запусков штампов для схожих типов деталей (см. исследование от тех же шведов: https://tttttt.me/metalformingforall/793).
3) Чем дольше идет проработка процесса — тем лучше результат на выходе. Банальная истина, но никакие симуляции не отменяют человеческого фактора и необходимости тщательной, я бы даже сказал, творческой работы над процессом, особенно с учетом всё более утонченного дизайна кузовных панелей, и всё более изощренных марок сталей для штамповки. Здесь, например, специалисты с Volvo признаются в том, что для запуска штампов передних крыльев с новым для них дизайном им необходимо два года. Это неудивительно, так как нормой стало производить передние крылья либо из высокопрочных сталей класса Bake Hardening (тут едины все, от Mercedes до LADA), либо из алюминиевых сплавов. (продолжение ниже). #volvo #немного_матчасти #аналитика #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679
Volvo Tool & Die: передовое производство штампов на заводе Олофстрём (Швеция) — продолжение.
4) Множественные компенсации формы (что это такое? https://tttttt.me/metalformingforall/81) для избежания избыточного пружинения, устранения лицевых дефектов, получения нужного уровня геометрии. Это новая нормальность: штампы становятся всё более «кривыми» относительно формы конечного изделия, именно для того, чтобы оно соответствовало требованиям конструкторской документации. Речь не только о вытяжке или правке (что является для нас привычным), но и о компенсации на штампах обрезки, пробивки, фланцовки и др. Это требует от нас пересмотреть некоторые догмы. По-простому, деталь специально «ломают» съемником, и поверхность пуансона внизу тоже может быть скомпенсирована даже на простой обрезке. То есть зачастую, проверяя сидение перехода, специалист по наладке должен не просто «от балды» смотреть контакт по инженерной краске/споттинг, но и учитывать все эти вторичные компенсации, интегрированные еще на этапе механической обработки.
5) В связи с ужесточением требований по геометрии, а также тенденции к укрупнению штампов, чтобы производить более 2-х деталей за удар (включая «попутные»-дочерние), производитель штампов должен учитывать необходимость инвестиций. Речь не только о точности механической обработки (см. опыт немцев из Porsche Werzeugbau: https://tttttt.me/metalformingforall/856), но и о закупке новых прессов для доводки штампов, а это ведет также и к закупке новых кранов и даже замене пола: шведы говорят тут о том, что штамп длиной до 5 м и весом "половинки" до 20 тонн всё равно микроскопически изгибается, и поэтому в полу вводятся стальные балки, компенсирующие этот прогиб. (cсылка на материал ISMR выше)
Будем учиться у шведов, друзья. #volvo #немного_матчасти #аналитика #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679
4) Множественные компенсации формы (что это такое? https://tttttt.me/metalformingforall/81) для избежания избыточного пружинения, устранения лицевых дефектов, получения нужного уровня геометрии. Это новая нормальность: штампы становятся всё более «кривыми» относительно формы конечного изделия, именно для того, чтобы оно соответствовало требованиям конструкторской документации. Речь не только о вытяжке или правке (что является для нас привычным), но и о компенсации на штампах обрезки, пробивки, фланцовки и др. Это требует от нас пересмотреть некоторые догмы. По-простому, деталь специально «ломают» съемником, и поверхность пуансона внизу тоже может быть скомпенсирована даже на простой обрезке. То есть зачастую, проверяя сидение перехода, специалист по наладке должен не просто «от балды» смотреть контакт по инженерной краске/споттинг, но и учитывать все эти вторичные компенсации, интегрированные еще на этапе механической обработки.
5) В связи с ужесточением требований по геометрии, а также тенденции к укрупнению штампов, чтобы производить более 2-х деталей за удар (включая «попутные»-дочерние), производитель штампов должен учитывать необходимость инвестиций. Речь не только о точности механической обработки (см. опыт немцев из Porsche Werzeugbau: https://tttttt.me/metalformingforall/856), но и о закупке новых прессов для доводки штампов, а это ведет также и к закупке новых кранов и даже замене пола: шведы говорят тут о том, что штамп длиной до 5 м и весом "половинки" до 20 тонн всё равно микроскопически изгибается, и поэтому в полу вводятся стальные балки, компенсирующие этот прогиб. (cсылка на материал ISMR выше)
Будем учиться у шведов, друзья. #volvo #немного_матчасти #аналитика #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679
Исследование Volvo: оценка влияния шероховатости штампа на точность компьютерного моделирования (перевод статьи с formingworld.com).
В совместном исследовании Autoform, Volvo Cars и факультет инженерной механики Технологического Института Блекинге в Швеции проанализировали влияние шероховатости рабочей поверхности штампов на точность симуляции. Volvo предоставила ряд опытных данных, собранных с 2015 по 2023 на различных штампах, от серийных до прототипных.
Это исследование сосредоточилось на 100 точках измерений по каждому штампу вытяжки: 39 точек с матрицы, 41 с прижимного кольца и 20 с пуансона. Измерения брались с разных локаций штампа, включая как плоские так и радиусные части (см. рис. ниже). Они были собраны с помощью 3Д конфокальной микроскопии, позволяющей произвести замеры поверхности по трем осям, результаты показывают реальную шероховатость поверхности (Sa). Мы использовали медианное значение вместо среднего, что обеспечивает большую надежность измерений по отношению к «выпадающим» значениям.
Исследование включило в себя детальный анализ каждого из 100 измерений. Примечательно, что плоские и радиусные части рассматривались отдельно на каждом скане, чтобы составить опытные данные для разных сценариев.
Исследование было разделено на 4 разных варианта для оценки воздействия замеров шероховатости на точность симуляции:
1) Использование модели трения Кулона;
2) Использование трения в модуле Triboform со средним значением шероховатости (Sa);
3) использование трения в модуле Triboform с варьированными значениями шероховатости для разных рабочих частей (пуансон, матрица, прижим);
4) использование трения в модуле Triboform с варьированными значениями шероховатости для разных рабочих частей, и при этом с разными значениями для плоских и радиусных частей для каждой рабочей части.
Мы провели симуляции для этих четырех вариантов, используя значение в таблице, и сравнили результаты.
Результаты исследования показывают, как точные значения параметров шероховатости влияют на точность самой симуляции. Разберем в деталях.
Вариант 1. При использовании постоянного коэффициента трения 0,15 симуляция, основанная на модели трения Кулона, показала разрыв на детали, явно видный на диаграмме предельного формообразования (FLD). Однако этого совершенно не случилось в реальности, так как на Volvo успешно получили панель с вытяжки с такой же геометрией детали и параметрами штампа, как в симуляции. Полагание только на подобные результаты симуляций могло бы привести инженеров к разработке ненужных модификаций процесса или геометрии штампа. Это расхождение между реальностью и симуляцией подчеркивает, что несмотря на ее широкое промышленное применение, модель трения Кулона может производить неточные результаты, несоответствующие тому, что происходит на самом деле.
Вариант 2. Во втором случае использовалась модель из модуля Triboform, были приняты средние значения шероховатости в 0,75 µm по всем рабочим частям — прижим, матрица, пуансон. Затем софт Autoform донастроил значения шероховатости по разным зонам каждой части, основываясь на локальных условиях процесса типа давления, степени деформации, скорости движения листа. Радиусные части, типа перетяжных ребер, испытывают более высокие давления, что проявляется в более низких значениях коэффициента трения. В противоположность этому, более плоские зоны как правило имеют более высокие значения коэффициента трения (продолжение ниже). #переводы #benchmarking #аналитика #volvo #немного_матчасти
Поддержать канал:
5469550046228679
В совместном исследовании Autoform, Volvo Cars и факультет инженерной механики Технологического Института Блекинге в Швеции проанализировали влияние шероховатости рабочей поверхности штампов на точность симуляции. Volvo предоставила ряд опытных данных, собранных с 2015 по 2023 на различных штампах, от серийных до прототипных.
Это исследование сосредоточилось на 100 точках измерений по каждому штампу вытяжки: 39 точек с матрицы, 41 с прижимного кольца и 20 с пуансона. Измерения брались с разных локаций штампа, включая как плоские так и радиусные части (см. рис. ниже). Они были собраны с помощью 3Д конфокальной микроскопии, позволяющей произвести замеры поверхности по трем осям, результаты показывают реальную шероховатость поверхности (Sa). Мы использовали медианное значение вместо среднего, что обеспечивает большую надежность измерений по отношению к «выпадающим» значениям.
Исследование включило в себя детальный анализ каждого из 100 измерений. Примечательно, что плоские и радиусные части рассматривались отдельно на каждом скане, чтобы составить опытные данные для разных сценариев.
Исследование было разделено на 4 разных варианта для оценки воздействия замеров шероховатости на точность симуляции:
1) Использование модели трения Кулона;
2) Использование трения в модуле Triboform со средним значением шероховатости (Sa);
3) использование трения в модуле Triboform с варьированными значениями шероховатости для разных рабочих частей (пуансон, матрица, прижим);
4) использование трения в модуле Triboform с варьированными значениями шероховатости для разных рабочих частей, и при этом с разными значениями для плоских и радиусных частей для каждой рабочей части.
Мы провели симуляции для этих четырех вариантов, используя значение в таблице, и сравнили результаты.
Результаты исследования показывают, как точные значения параметров шероховатости влияют на точность самой симуляции. Разберем в деталях.
Вариант 1. При использовании постоянного коэффициента трения 0,15 симуляция, основанная на модели трения Кулона, показала разрыв на детали, явно видный на диаграмме предельного формообразования (FLD). Однако этого совершенно не случилось в реальности, так как на Volvo успешно получили панель с вытяжки с такой же геометрией детали и параметрами штампа, как в симуляции. Полагание только на подобные результаты симуляций могло бы привести инженеров к разработке ненужных модификаций процесса или геометрии штампа. Это расхождение между реальностью и симуляцией подчеркивает, что несмотря на ее широкое промышленное применение, модель трения Кулона может производить неточные результаты, несоответствующие тому, что происходит на самом деле.
Вариант 2. Во втором случае использовалась модель из модуля Triboform, были приняты средние значения шероховатости в 0,75 µm по всем рабочим частям — прижим, матрица, пуансон. Затем софт Autoform донастроил значения шероховатости по разным зонам каждой части, основываясь на локальных условиях процесса типа давления, степени деформации, скорости движения листа. Радиусные части, типа перетяжных ребер, испытывают более высокие давления, что проявляется в более низких значениях коэффициента трения. В противоположность этому, более плоские зоны как правило имеют более высокие значения коэффициента трения (продолжение ниже). #переводы #benchmarking #аналитика #volvo #немного_матчасти
Поддержать канал:
5469550046228679
Исследование Volvo: оценка влияния шероховатости штампа на точность компьютерного моделирования (продолжение перевода статьи с formingworld.com).
Модели трения, использованные в вариантах 1 и 2 значительно отличаются, и это ведет к очень разным результатам. Во втором случае симуляция в целом уложилась в рамки кривой предельного формообразования, и, как результат, разрывов не показала. Однако на переходе было предсказано утонение на пределе и риск разрывов в некоторых зонах, они были отмечены как критичные, но всё же осуществимые с точки зрения формообразования.
Для третьего варианта мы применили более реалистичный подход, приписав каждой рабочей части более подходящие для нее значения шероховатости. Это лучше отражает актуальные условия производства, чем «средняя температура по больнице». Учитывая это, значения шероховатости лишь немного колеблются по отдельным зонам. Чтобы быть точнее, мы использовали значения шероховатости в 0,82 µm для матрицы, 0,68 для прижима и 0,74 для пуансона. Результаты лишь немного отличались от второго варианта. Это может быть объяснено относительно небольшими расхождениями коэффициента трения между разными рабочими частями.
В финальном, четвертом варианте мы еще более глубоко отразили реальность, варьируя значения шероховатости не только для отдельных рабочих частей, но также учитывая геометрию перехода. Если быть более точными, то плоским зонам были присвоены более высокие значения шероховатости по сравнению с изогнутыми и радиусными. Этот подход отражает практику затирки и полировки в реальных условиях, когда радиусным частям обычно уделяют больше внимания, и поверхность там более гладкая и полированная. Более гладкие поверхности, в свою очередь, ведут к напряжению сдвига с уменьшенным трением, что значительно влияет на качество конечной детали. Присвоив более низкие значения радиусным поверхностям по сравнению с плоскими, мы довольно близко воспроизвели условия реального мира. Результаты симуляции отразили это, показав намного менее критичные значения, соответствующие актуальным результатам Volvo. Хотя на переходе всё еще были показаны некоторые зоны с утонением, в целом штампы вытяжки были одобрены для запуска литья в механическую обработку. Таким образом, четвертый случай выдал наиболее точные результаты — когда шероховатость штампа варьировалась и между рабочими частями, и по зонам штампа.
Ключевые выводы.
Из вышеизложенного исследования мы можем безопасно придти к следующим заключениям:
1. Значения шероховатости варьируются не только между рабочими частями штампа (матрица, пуансон, прижим), но и внутри каждой рабочей части;
2. Значение шероховатости играет значительную роль в условиях трения при вытяжке;
3. Интеграция в симуляцию вариативности значений шероховатости увеличивает ее точность;
4. Имеется потенциал для дальнейшей оптимизации трибологических систем, в особенности в определении оптимальных техник затирки и полировки для обеспечения получения деталей без дефектов.
Это исследование показывает, что точные значения шероховатости штампа могут определить разницу между успешной и неуспешной симуляцией. Точные симуляции для новых штампов могут предотвратить ненужные инженерные модификации формы, значительно сокращая ресурсы и время проекта. Глядя в будущее, мы составили план по анализу более широкого набора измерений поверхности для того чтобы обеспечить статистическую значимость наших изысканий. Проект будет расширен для исследования механически обработанных поверхностей и того, как значения шероховатости штампа влияют на его износ и задирообразование, то есть, на срок его службы. #переводы #benchmarking #аналитика #volvo #немного_матчасти
Поддержать канал:
5469550046228679
Модели трения, использованные в вариантах 1 и 2 значительно отличаются, и это ведет к очень разным результатам. Во втором случае симуляция в целом уложилась в рамки кривой предельного формообразования, и, как результат, разрывов не показала. Однако на переходе было предсказано утонение на пределе и риск разрывов в некоторых зонах, они были отмечены как критичные, но всё же осуществимые с точки зрения формообразования.
Для третьего варианта мы применили более реалистичный подход, приписав каждой рабочей части более подходящие для нее значения шероховатости. Это лучше отражает актуальные условия производства, чем «средняя температура по больнице». Учитывая это, значения шероховатости лишь немного колеблются по отдельным зонам. Чтобы быть точнее, мы использовали значения шероховатости в 0,82 µm для матрицы, 0,68 для прижима и 0,74 для пуансона. Результаты лишь немного отличались от второго варианта. Это может быть объяснено относительно небольшими расхождениями коэффициента трения между разными рабочими частями.
В финальном, четвертом варианте мы еще более глубоко отразили реальность, варьируя значения шероховатости не только для отдельных рабочих частей, но также учитывая геометрию перехода. Если быть более точными, то плоским зонам были присвоены более высокие значения шероховатости по сравнению с изогнутыми и радиусными. Этот подход отражает практику затирки и полировки в реальных условиях, когда радиусным частям обычно уделяют больше внимания, и поверхность там более гладкая и полированная. Более гладкие поверхности, в свою очередь, ведут к напряжению сдвига с уменьшенным трением, что значительно влияет на качество конечной детали. Присвоив более низкие значения радиусным поверхностям по сравнению с плоскими, мы довольно близко воспроизвели условия реального мира. Результаты симуляции отразили это, показав намного менее критичные значения, соответствующие актуальным результатам Volvo. Хотя на переходе всё еще были показаны некоторые зоны с утонением, в целом штампы вытяжки были одобрены для запуска литья в механическую обработку. Таким образом, четвертый случай выдал наиболее точные результаты — когда шероховатость штампа варьировалась и между рабочими частями, и по зонам штампа.
Ключевые выводы.
Из вышеизложенного исследования мы можем безопасно придти к следующим заключениям:
1. Значения шероховатости варьируются не только между рабочими частями штампа (матрица, пуансон, прижим), но и внутри каждой рабочей части;
2. Значение шероховатости играет значительную роль в условиях трения при вытяжке;
3. Интеграция в симуляцию вариативности значений шероховатости увеличивает ее точность;
4. Имеется потенциал для дальнейшей оптимизации трибологических систем, в особенности в определении оптимальных техник затирки и полировки для обеспечения получения деталей без дефектов.
Это исследование показывает, что точные значения шероховатости штампа могут определить разницу между успешной и неуспешной симуляцией. Точные симуляции для новых штампов могут предотвратить ненужные инженерные модификации формы, значительно сокращая ресурсы и время проекта. Глядя в будущее, мы составили план по анализу более широкого набора измерений поверхности для того чтобы обеспечить статистическую значимость наших изысканий. Проект будет расширен для исследования механически обработанных поверхностей и того, как значения шероховатости штампа влияют на его износ и задирообразование, то есть, на срок его службы. #переводы #benchmarking #аналитика #volvo #немного_матчасти
Поддержать канал:
5469550046228679