鋳造解析ソリューション 株式会社 CD-adapco 佐方宗樹

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1 鋳造解析ソリューション 株式会社 CD-adapco 佐方宗樹

2 はじめに 鋳造における課題鋳造解析鋳造における側面鋳造問題に対する適用分野混相流解析を支援するツール STAR-CCM+ ワークフロー事例紹介 TiAl 湯回り不良予測 注湯および充填解析 STAR-CCM+ ポジショニング戦略的パートナーシップ鋳造解析を支援する専用ツール事例紹介 ターボチャージャータービンホイールデモンストレーション 1

3 鋳造における課題 生産可能限界にある薄肉のコンポーネント 後流工程における設計フリーズゆえに短期間の開発サイクル 新材料 新製造工程 要求事項として 検証されかつ信頼性のある解析結果を求められており 鋳造ベンダーと OEM の間で新規製品に関する定量的かつ定性的な議論が必要 2

4 鋳造解析 製造工程パラメータの感度解析 欠陥除去 鋳造解析がどの生産に役立つか 形状パラメータスタディー 試行錯誤の削減 材料の改良および保護 3

5 材料 工程 製造 鋳造における側面 非合金鉄 アルミ ニッケル チタン 合金鉄 鋼鉄 ダクタイル / 灰鉄 ダイカスト 傾動式重力鋳造 低 / 高圧重力鋳造 重力 精密鋳造 遠心 Bridgeman 連続鋳造 砂型鋳造 鋳造 充填および固化 欠陥分布 構造保全 精度 ツール 冷却 設計 長命 全体的なゴール : 品質の向上および製造コストの削減 4

6 鋳造問題に対する適用分野 ダイカスト シリンダーブロック / トランスミッション / ミニカー / パソコン 非鉄金属とその合金で高い寸法精度 歴史は比較的新しい手法 傾動式重力鋳造 重力鋳造 砂型鋳造 奈良の大仏 / ロボット用品 / 電力部品 低コストで高い形状自由度 耐熱性 古代からある手法 重力砂型鋳造 遠心鋳造 インベストメント鋳造 小型精密機械 / 歯車 / 指輪 低コスト Bridgeman プロセス Casting application range 5

7 混相流解析を支援するツール 強力な STAR-CCM+ 主要機能 CAD インポート 3D-CAD ネイティブもしくは中間フォーマット サーフェス修正ツール 使いやすいロバストなオートメッシャー 高いトレーサビリティ 共役熱伝達予測精度を高めるポリドラルメッシュ プリズムレイヤー ユーザ指定の局所再分割 6

8 混相流解析を支援するツール 強力な STAR-CCM+ 主要機能 移動メッシュ オーバーセットメッシュ VOF シャープな充填界面捕獲 表面張力モデル 湯と気泡の自然対流 溶解固化 固相線 液相線温度 固液相線幅 (Musy Zone) 流動停止 物性のテーブル入力 密度 / 熱伝導率 / 粘性係数 ポーラスメディア ポーラス壁面 ( ガス抜き ) 7

9 STAR-CCM+ ワークフロー Geometry Any given CAD data 3D-CAD Modeller Mesh Fluid /Solid Interfaces Appropriate meshing models Filling VOF Thermal - cooling/ solidification Physics Adapt to simulation goal Expandable Solidification Progress of Solidification Flowstop Misruns Post processing Transient Postprocessing Motion Piston Motion Tilting Rotation 8

10 事例紹介 :TiAl 湯回り不良予測 チャレンジ 湯回り不良の傾向がある低流動性チタン アルミナイド (TiAl) 合金に対して信頼性の高い鋳造工程を開発すること ソリューション 充填凝固工程部分を STAR-CCM+ で解析し 設計に適用 インパクト 現象を把握することが可能となり 制御困難であった合金プロセスのあらたな見識を会得 開発サイクルおよびコスト削減 湯回り不良の削減 9

11 事例紹介 : 注湯および充填解析 チャレンジ 実現象を再現できる解析技術の向上 ソリューション 境界条件の与え方を改善 オーバーセットメッシュによりるつぼを傾けて注湯 インパクト 試作と解析のコリレーションがとれるようになった 健全な鋳物を製造するため異なる欠陥モードのより深い理解 10

12 STAR-CCM+ ポジショニング 様々な物理現象を統合環境下で 実現可能とする複合領域エンジニアリング解析ソフトウェア 11

13 戦略的パートナーシップ Best of both worlds 当社ならびに access 社両者ともに 25 年以上 CAE ソリューションを提供してきた経験に基づいた解析技術を融合させ 最新の鋳造解析ソリューションを提供 鋳造解析ソリューション用ソフトウェア STAR-Cast 12

14 鋳造解析を支援する専用ツール STAR-Cast 主要機能 欠陥予測 Criteria Functions マクロ多孔質 材料物性データベース 合金用の固液相線 / スラリーゾーン (Mushy / Slurry Zone) シェルモールド生成 Casting User Interface 13

15 鋳造解析を支援する専用ツール 欠陥予測 鋳物の品質や構造に対してより深い工学的な見識を深める情報を提供 ひけ割れ (Shrinkage) マクロ / マイクロ多孔質 (Macro/MicroPorosities) 1 次 2 次デンドライト枝間隔 Primary/Secondary Dendrite Arm Spacing centre line porosity Ref: Access, STAR-Cast 利用可能なモデル Criteria Functions マクロ多孔質モデル 14

16 鋳造解析を支援する専用ツール 精密鋳造向けシェルモールド生成 ワックスモデルをセラミックベースのスラリーへ浸漬 (Dipping) セラミックスラリーが乾燥し 鋳物を生成する ワックスは加圧釜内で除去される Automatic shell mold generation 15

17 事例紹介 : ターボチャージャータービンホイール チャレンジ 極めて薄肉のターボチャージャータービンホイールの鋳造 ソリューション STAR-Cast の材料データベースを活用し かつ欠陥評価機能を用いて ランナーシステムおよびホイール位置の最適化 インパクト 極薄形状に対して一号機開発に大きく貢献 鋳造工程の限界を把握 16

18 デモンストレーション 17

19 お問い合わせ先 株式会社 CD-adapco 横浜オフィス Tel: Fax: 横浜市港北区新横浜 新横浜スクエアビル 16F 大阪オフィス Tel: Fax: 大阪市淀川区宮原 新大阪ブリックビル 9F 18

20 ご清聴ありがとうございました 19

21 Your CAE Partner for Success

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