O nouă eră în proiectarea produselor

În ultimii ani, proiectarea bazată pe simulare (Simulation-Driven Design - SDD) a devenit o tendință tot mai des întâlnită în dezvoltarea produselor din diverse industrii. Această abordare integrează tehnologii avansate de simulare direct în procesul de proiectare, permițând inginerilor să testeze și să optimizeze virtual design-urile înainte de a crea prototipuri fizice.

Principiul de bază al Simulation-Driven Design este utilizarea simulării devreme, frecvent și pe tot parcursul ciclului de proiectare. Astfel, inginerii pot lua decizii mai bine fundamentate, pot explora mai multe alternative și pot verifica performanța în fiecare etapă a dezvoltării. Prin integrarea simulării încă din fazele incipiente, problemele potențiale ale designului sunt identificate și rezolvate mult mai devreme, ceea ce duce la economii semnificative de timp și costuri.

Eficiență sporită și colaborare îmbunătățită

Unul dintre cele mai mari avantaje ale Simulation-Driven Design este eficiența sporită și reducerea costurilor. Folosind instrumente de modelare parametrică și simulare, inginerii pot explora rapid o gamă largă de concepte de design fără a fi nevoie de prototipuri fizice extinse. Acest proces iterativ permite identificarea soluțiilor de design eficiente din punct de vedere al costurilor, reducând în același timp risipa de materiale și timpul necesar producției.

Simulation-Driven Design promovează, de asemenea, o colaborare mai bună între echipele de proiectare. Printr-o platformă digitală comună, membrii echipei pot partaja informații despre stadiul actual al proiectului sau scenarii ipotetice ("ce-ar fi dacă") în timp real. Acest nivel de colaborare nu doar că reduce riscul neînțelegerilor, dar accelerează și procesul general de dezvoltare.

Impactul asupra fabricației și viitorul SDD

Impactul Simulation-Driven Design depășește sfera designului produselor. Acesta simplifică procesele de fabricație prin simularea fluxului materialelor, optimizarea metodelor de producție și reducerea costurilor asociate fabricării. Această abordare cuprinzătoare asigură că atât produsul, cât și procesul său de fabricație sunt proiectate eficient încă din start.

Privind spre viitor, potențialul Simulation-Driven Design continuă să crească. Progresele în inteligența artificială, învățarea automată și modelele lingvistice avansate deschid noi posibilități pentru democratizarea tehnologiilor de simulare. Acest lucru ar putea transforma semnificativ industria, făcând instrumentele de simulare accesibile unui public mai larg decât inginerii specializați.

Integrarea simulării în procesul de proiectare

De ce este importantă validarea timpurie a unui produs?

Validarea timpurie a unui produs poate face diferența între un design optimizat și unul care necesită modificări costisitoare mai târziu. NX Simulation, modulul de Finite Element Analysis (FEA) integrat în NX, este un CAD Simulation Software care te ajută să testezi și să îmbunătățești performanța componentelor direct în mediul CAD, fără să fie nevoie de exporturi sau conversii de fișiere.

Proces de prototipare digitală

Avantajul asociativității între modelul 3D și analiza FEA

Unul dintre cele mai mari avantaje este asociativitatea completă dintre modelul 3D și analiza FEA, facilitând un proces de Simulation-Driven Design. Astfel, orice modificare a designului se propagă automat în simulare, fără a fi nevoie de actualizări manuale sau reimporturi.

Pregătirea modelului

NX îți permite să construiești rapid geometria necesară simulării, având acces direct la modelul 3D. Funcțiile automate de generare a rețelelor de elemente finite și asociativitatea bidirecțională între modelul 3D și simulare asigură actualizarea automată a analizei la orice modificare a geometriei. Instrumentele de simplificare elimină detaliile care nu influențează rezultatele simulării, iar gestionarea unităților garantează că toate măsurile sunt corecte și coerente pe parcursul întregului proces.

Modelarea geometriei

Capabilitățile de analiză din NX Simulation

Proprietăți ale materialelor

NX permite utilizarea materialelor izotropice (cu aceleași proprietăți în toate direcțiile), ortotropice (cu proprietăți diferite în funcție de direcție) și anisotropice (cu comportamente complexe în funcție de direcție). De asemenea, sunt integrate și materiale cu dependență de temperatură și oboseală, oferind astfel o gamă largă de opțiuni pentru simulări avansate.

Atribuirea unui material izotropic

Mai mult, NX Simulation poate folosi și materialele cu comportament dependent de temperatură, ceea ce permite simularea realistă a comportamentului acestora în condiții de încălzire sau răcire, aducând un nivel suplimentar de precizie în analizele termice și structurale.

Meshing în NX Simulation

• Tetraedrice– Elementele tetraedrice sunt folosite pentru a crea mesh-uri pe geometrii complexe
• Generarea automată– Rețelele se pot genera automat, economisind timp în procesul de meshing
• Contact 3D – NX gestionează interacțiunile dintre suprafețele 3D în simulări
• Condiții de aliniere a rețelelor – Permite corectarea legăturilor între rețelele diferitelor componente într-un ansamblu
• Editarea rețelei – Poți modifica rețeaua pentru a îmbunătăți analiza
• Mesh point – Modificarea punctelor cheie din rețea pentru analiză

Realizarea unui mesh

Tipuri de încărcături suportate în NX Simulation

NX Simulation integrează o gamă largă de tipuri de încărcături, inclusiv forțe, momente, presiune și temperatură, precum și fenomene termice precum fluxul de căldură și generarea de căldură. De asemenea, poate modela încărcături centrifuge și gravitaționale, condiții de contact între suprafețe și analize de oboseală. Variațiile încărcărilor ciclice sunt susținute, oferind astfel o simulare completă a comportamentului pieselor sub diverse condiții de solicitare.

Aplicarea încărcăturilor pe model

Condiții la limită

NX Simulation permite definirea unui set variat de condiții la limită, esențiale pentru simularea corectă a comportamentului structurilor. Acestea includ deplasări și rotații impuse, restricții termice, precum și condiții de suport pentru diferite tipuri de fixare: simplu susținut, fixat, cilindric, glisant sau rulant. De asemenea, poți aplica condiții simetrice sau antisimetrice, ce sunt utile în cazul pieselor sau ansamblelor cu simetrii geometrice.

Tipuri de analize disponibile în NX Simulation

NX Simulation permite analize variate, de la simulări statice simple, pentru componente de complexitate redusă, până la analize neliniare, dinamice sau termice, necesare pentru piese mai complexe.

Tipuri de simulări

Prin integrarea simulării în procesul de proiectare, NX elimină necesitatea transferului de date între diferite aplicații, permițându-ți să faci modificări rapide și să rulezi analize imediate. Acest lucru accelerează procesul de luare a deciziilor și ajută la identificarea și corectarea problemelor din fazele timpurii, ceea ce duce la un prototip virtual (Virtual prototype) mai bine optimizat și la reducerea riscurilor înainte de producție.

În plus față de analizele standard, NX Simulation îți permite să efectuezi o gamă largă de simulări, inclusiv analize statice liniare, analize de flambaj, contact liniar, transfer termic în regim staționar analize cuplate termo-structurale și multi-physics.

Evaluarea durabilității și comportamentului componentelor

Vizualizarea rezultatelor

În NX Simulation, vizualizarea rezultatelor se face prin diverse opțiuni, cum ar fi graficele de tip fringe plots pentru distribuția rezultatelor pe model, plane de tăiere pentru secțiuni detaliate și linii de contur pentru evidențierea valorilor constante. 

Estimările de eroare și animațiile ajută la înțelegerea comportamentului modelului în timp, iar exportul rezultatelor în formate accesibile, precum JT2Go, face analiza mai eficientă. 

Vizualizarea simultană a diferitelor perspective ale modelului și compararea rezultatelor între simulări ajută la identificarea diferențelor și optimizarea designului.

Analiza de durabilitate: Când va ceda produsul?

Unul dintre aspectele cheie ale NX Simulation este capacitatea de a aborda nu doar întrebarea „Va ceda produsul?” ci și „Când va ceda?”. Analiza de durabilitate integrată îți permite să prezici momentul inițierii fisurilor, folosind un model de cicluri de încărcare care anticipează când o structură va ajunge la punctul de rupere sub sarcini repetate. 

Simularea durabilității

Rezultatele sunt afișate sub formă de contururi care indică numărul de cicluri de sarcină de oboseală pe care structura le poate suporta înainte de a începe fisurarea. NX include o bibliotecă de proprietăți standard pentru materialele supuse la oboseală, ce oferă date predefinite despre comportamentul acestora sub sarcini repetitive, cum ar fi rezistența la oboseală și numărul de cicluri de încărcare pe care le pot suporta.

Simplificarea procesului de raportare

Pe lângă aceste capabilități avansate de simulare, NX simplifică și procesul de validare. Acesta este o componentă esențială în orice proces de inginerie, iar NX Simulation se asigură că procesul este rapid și eficient, având în vedere că documentarea completă este parte integrantă a fluxului de lucru. 

Raportare automată și arhivare conform standardelor

Conținutul rapoartelor este complet personalizabil, permițându-ți să creezi și să menții documente conforme cu cerințele de reglementare sau arhivare, asigurând consistență și calitate în toate rapoartele. 

Analiză structurală

Deși multe secțiuni ale rapoartelor pot fi generate automat, NX îți permite și adăugarea de informații suplimentare pe parcurs, oferind flexibilitatea necesară pentru a personaliza rapoartele în funcție de nevoile specifice ale proiectului.

Concluzie: O schimbare fundamentală în dezvoltarea produselor

În concluzie, proiectarea bazată pe simulare nu este doar o tendință trecătoare, ci o schimbare fundamentală în modul în care abordăm dezvoltarea produselor. Adoptând această metodologie, companiile pot crea produse mai inovatoare, pot reduce timpul până la lansarea pe piață și își pot asigura un avantaj competitiv într-o piață dinamică.

Disponibilitatea produsului

NX Simulation este un modul suplimentar în suita de aplicații NX CAE disponibile în cadrul portofoliului integrat de dezvoltare digitală a produselor NX. Acesta necesită o licență de bază fie pentru NX Gateway, fie pentru NX Design ca precondiție. 

Dacă ești interesat, pentru a obține acces sau a achiziționa licențe pentru NX Simulation,  ne poți contacta pe [email protected].

Descoperă mai multe tendințe în proiectare!

Rămâi la curent cu viitorul proiectării CAD! Participă la webinarul „10 tendințe în proiectare în 2025” pe 20 martie 2025 și descoperă cele mai importante inovații care vor defini industria unde vei explora subiecte precum Simulation-Driven Design, Generative Design și AI în proiectare. Află cum soluțiile avansate de la Siemens pot optimiza procesul tău de design și cum să rămâi competitiv într-o piață aflată în continuă schimbare. Nu rata ocazia!

Înscrie-te acum!