22/05/2018
Door Ad Spijkers
Massaproducten aanpassen aan individuele eisen van de klant is een van de beloften van Industrie 4.0. Dit is echter alleen te realiseren wanneer er testmethoden zijn voor de maakbaarheid van het individuele ontwerp van een product.
De afdeling Interaktive Engineering Technologien aan het Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt heeft simulatie-software ontwikkeld die de maakbaarheid van individuele ontwerpwensen direct test. Dat biedt klanten en fabrikantn nieuwe mogelijkheden om massaproducten te individualiseren. De onderzoekers creëren daarmee een vloeiende overgang tussen ontwerp en simulatie.
Snel testen
Snel testen of een individueel ontwerp kan worden uitgevoerd, is momenteel in de industrie vaak een niet opgelost probleem. De meeste CAD-data beschrijven alleen de geometrie van het oppervlak van een product en bevatten niet de voor simulatie noodzakelijke volumetrische inhoudelijke informatie van de geometrie. Deze achteraf genereren is foutgevoelig, vraagt meestal handmatige nabewerking en kost de industrie veel geld.
De software van de onderzoekers in Darmstadt stelt klanten en fabrikanten in staat de voor de geometrische test noodzakelijke simulatie zelf te genereren. Daardoor wordt snel duidelijk of de ontwerpvoorstellen die op de computer zijn gemaakt ook in de realiteit kunnen worden uitgevoerd. Is dat niet het geval, dat stelt de technologie voor op wlke plaats het product stabieler respectievelijk beter vormgegeven kan worden. De klant heeft daardoor bovendien veel speelruimte voor zijn individuele ontwerp.
Inwendige structuur simuleren
De algoritmen in de software maken gebruik van het mathematische concept van het subdivisievolume. Op basis hiervan bepalen de onderzoekers met behulp van de Finite Elementen Methode op de natuurkunde gebaseerde simulatiemodellen. Ze berekenen uit krachtinvloeden (zoals zwaartekracht en gewicht) de inwendige spanning in het voorwerp. Afhankelijk van de grootte en de verdeling van de spanning kan worden beoordeeld of een voorwerp al dan niet bestand is tegen de belasting. Met subdivisiebenaderingen ontstaat een consistent virtueel model van de inwendige structuur van het voorwerp. Daardoor gaat de methode verder dan de zuivere CAD-informatie.
De volumetrische informatie van het productontwerp wordt bij de benaering van de Fraunhofer-onderzoekers direct aan de oppervlakte-informatie van het 3D-model toegevoegd. Dat betekent dat reeds in de ontwerpfase klanten en fabrikanten de beschikking hebben over de noodzakelijke informatie voor de simulatie.
Bij het demonstratiemodel hebben bezoekers de mogelijkheid de handgreep voor een expressokopje individueel in een 3D-model vorm te geven. Het systeem test of de handgreep het volle expressokopje zou kunnen vasthouden en stelt indien nodig kleine veranderingen voor. Na het doorstaan van de maakbaarheidstest kan de productie starten.
(foto: Fraunhofer IGD)