제조를 위한 시뮬레이션 기반 설계란 무엇일까요?

시뮬레이션 기술이 실제 제품 동작을 모델링하는 데 점점 더 능숙해짐에 따라 기업은 시뮬레이션 기반 설계, 최적화 및 가상 테스트의 이점을 점점 더 많이 수용하고 있습니다.
혁신을 높이고 비용을 절감하며 설계 및 생산 일정을 간소화하기 위한 노력의 일환으로, 제품 개발주기 전반에 걸쳐 시뮬레이션 사례를 구현하는 것이 핵심 경쟁력이 되었습니다.

그러나 제품 설계 및 시뮬레이션에서 종종 간과되는 측면은 부품 제조 가능성입니다. 컴퓨터 화면의 디자인은 최종적으로 제조되는 것과 정확히 일치하지 않거나 선택한 제조 방법으로 부품 세부 정보를 실행할 수 없는 경우에도 가능할 수 있습니다. 가상 프로토 타입과 실제 프로토 타입 간의 불일치는 제품 개발 프로세스의 후반 단계에서 큰 부담이 될 수 있습니다.

예를 들어, Tech-Clarity가 실시한 설문 조사에 따르면 평균적으로 금형 테스트 중 결함을 수정하면 총 비용에 26%가 추가됩니다. 제조 프로세스, 사용된 재료 및 기계 공차의 선택은 어떤 설계를 효율적으로 생산할 수 있는지와 해당 부품이 가상 부품에 비해 얼마나 잘 수행되는지에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

시행 착오 접근 방식은 제조 문제를 예상하고 이를 해결하는 최선의 방법을 알기 어렵게 만들 수 있습니다. 이로 인해 종종 엔지니어링 팀이 설계를 수정하고 새로운 프로토타입을 물리적으로 다시 테스트하는 데 시간과 비용을 투입하고 결과적으로 부품이 과도하게 엔지니어링 되어 더 많은 비용을 지불하면서 성능에는 부정적인 영향을 미칠 위험이 있습니다.

이와 대조적으로 시뮬레이션 기반 제조 설계(SDfM) 접근 방식은 제품 설계자에게 직접 제조 가능성 통찰력을 제공합니다. 설계 결함을 조기에 감지하고 수정할 수 있으므로 사용자는 자신이 선택한 제조 방법으로 자신있게 설계할 수 있습니다. 초기부터 생산을 위한 설계를 하면 제품을 시장에 더 빨리 출시하고 적층 제조, 주조, 성형, 금속 성형 등을 위한 보다 비용 효율적인 워크플로우를 탐색할 수 있습니다.

시뮬레이션으로 설계 과제 해결

제품을 설계할 때 제조업체는 일반적으로 비용, 개발 및 생산 속도, 대규모 품질 유지와 관련된 문제에 직면합니다. CAD 도구와 시뮬레이션 모델 사이를 오가는 대신 사용자는 CAE 전문가가 아니어도 빠른 평가를 수행하기를 원합니다.

Altair Inspire는 초기 설계 및 시뮬레이션에 적합하므로 팀이 협력하고 설계를 신속하게 평가 및 수정하며 최적의 경로로 빠르게 수렴할 수 있습니다.

위의 네 가지 범주 (설계, 물리학, 아이디어화 및 최적화, 제조 가능성)는 디자인 성공에 중요한 역할을 합니다. Inspire 제품군은 하나의 통합된 사용자 인터페이스에서 이러한 모든 도구를 사용자에게 제공합니다.

모든 단계를 위한 솔버 파워

Inspire 사용자는 신뢰할 수 있는 알테어 솔버가 플랫폼 내의 모든 도구를 지원하므로 속도에 대한 정확성을 타협할 필요가 없습니다. 예를 들어 구조 해석은 Inspire에 통합된 Altair SimSolid™로 실행할 수 있습니다. 다물체 동역학 해석 및 토폴로지 최적화도 마찬가지입니다. 알테어의 동적 모션 시뮬레이션 및 구조 해석 솔버는 Inspire와 통합되어 지오메트리 생성, 구조 최적화 및 메커니즘 평가를 원활한 프로세스로 만듭니다.

설계와 제조 통합

알테어는 다양한 수준의 제조업체가 제품 타당성을 평가하고, SDfM을 통해 제조 프로세스를 최적화하고, 많은 위상 최적화 및 적층 제조 프로세스에 대한 가상 테스트를 실행할 수 있는 고유한 시뮬레이션 도구 세트를 제공합니다. 사용자는 시뮬레이션 소프트웨어의 단순성과 경제성으로 제조 프로세스 초기에 설계를 검증할 수 있을뿐만 아니라 특정 제조 제약 조건이 있는 최적화 기술을 사용하여 더 우수하고 효율적인 제품을 설계할 수 있습니다.

Altair Inspire™로 제너레이티브 디자인, 시뮬레이션 및 결과 해석

적층 제조

3D 프린팅을 살펴 보겠습니다. 알테어의 적층 제조(AM) 소프트웨어는 고유한 프로토 타입 제작을 넘어 생산 설계를 지원하는 강력한 시뮬레이션 도구 체인을 제공합니다. Altair Inspire Print3D는 재료 사용, 인쇄 시간 및 후 처리를 줄여 제품 개발 및 AM 비용을 절감 할 수 있습니다. 또한 선택적 레이저 용융 (SLM) 부품의 설계 및 공정 시뮬레이션을위한 빠르고 정확한 도구 세트를 제공합니다.

SOGECLAIR Aerospace는 Altair HyperWorks™로 토폴로지 최적화를 해서 대형 엔진 파일론 구조의 설계를 간소화하여 구성 요소의 무게를 줄였습니다.

사출

Altair Inspire Mold를 사용하면 5단계 워크플로우를 통해 고급 사출 성형을 쉽게 수행할 수 있습니다. 성형 설계의 가상 테스트, 검증, 수정 및 최적화는 모두 소프트웨어 내의 기능으로, 사출 성형 부품 제조 가능성을 평가할 수 있는 통찰력을 제공합니다. 뒤틀림, 싱크 마크 및 미성형과 같은 일반적인 제조 결함은 금형이 제작되기 훨씬 전에 제품 설계자와 엔지니어가 조기에 수정할 수 있습니다.

“우리는 토폴로지 최적화를 위해 Altair OptiStruct를 선택했습니다. 이 솔루션을 사용하여 원래 부품의 25%에 불과한 사출 금형을 만들 수 있었고 각 도구의 무게를 75% 절감했습니다.” – Ralf Gärtner, Phoenix Contact의 리더이자 Protiq GmbH의 전무 이사

금속 성형

Altair Inspire Form은 강화된 판금 성형, 제품 타당성, 세부 공정 분석 및 가상 시험을 위한 통합 솔루션을 제공합니다. 완벽한 스탬핑 시뮬레이션 환경에서 엔지니어는 확장성이 뛰어난 소프트웨어의 솔버를 사용하여 재료 흐름, 분할, 주름, 금속 및 스프링백을 정확하게 분석할 수 있습니다. 솔버는 다단계 성형 및 트리밍을 지원하며 현대적이고 직관적인 사용자 인터페이스에서 고품질 부품을 생산할 수 있습니다.

주조

빠르고 정확하며 경제적인 Altair Inspire Cast는 제품 설계자에서 파운드리 엔지니어에 이르기까지 초보자와 전문가 모두에게 적합한 유일한 도구입니다. 안내식 프로세스 템플릿은 중력 다이, 중력 모래, 매몰, 고압, 저압 다이 캐스팅 및 틸트 주입을 시뮬레이션 하는 5가지 쉬운 단계를 제공합니다.

“Altair Inspire Cast를 사용하는 동안 상당한 시간과 비용을 절감했습니다. 실제 테스트는 5,000 ~ 10,000 유로와 3주 걸릴 일을 Altair Inspire Cast를 사용해 500 ~ 600 유로 및 1일만에 할 수 있었습니다.” – Ahmed EL ABIDI, CAE 관리자 및 선임 전문가, U-Shin

압출

Altair Inspire Extrude는 금속 및 폴리머 압출 시뮬레이션을 위한 사용하기 쉬운 플랫폼입니다. Inspire Extrude Metal을 사용하면 CAD를 도구 내부에서 신속하게 디피처링하고 수정할 수 있으므로 잠재적인 프로파일 왜곡, 변형으로 인한 손상, 백엔드 오염, 전하 용접 결함, 불량 심 용접, 불량 입자 크기, 과열 프로파일 품질 및 불량한 표면 품질을 보장합니다. 문제는 개발 초기에 수정할 수 있습니다. Inspire Extrude Polymer를 통해 사용자는 특정 금속 합금에 대해 프로파일 기능과 공정 변수가 상호 작용하는 방식에 대한 이해를 높일 수 있습니다.

폴리우레탄 발포 성형

제조업체는 Altair Inspire PolyFoam을 사용하여 폴리우레탄 성형 및 발포 공정을 조기에 효율적으로 시뮬레이션하여 제품 품질과 주기 시간을 개선하고 스크랩 및 툴링 재작업 비용을 줄일 수 있습니다. 이 소프트웨어는 여러 폼을 동일한 금형에 동시에 주입할 수 있으며 다양한 폼 구성을 빠르고 정확하게 시뮬레이션 할 수 있습니다. Inspire PolyFoam과 함께 사용하기 쉬운 5단계 워크플로우를 통해 폼 제품 설계를 빠르고 효율적으로 검증할 수 있습니다.

새로운 제품을 개발할 때 제조업체는 개발 프로세스가 가능한 효율적으로 하기를 원합니다. SDfM 접근 방식을 사용하면 물리적 프로토타이핑을 수행하기 전에 설계 결함을 훨씬 더 일찍 감지하고 수정할 수 있으므로 제품 설계자가 선택한 제조 방법에 확신을 가질 수 있습니다. 시뮬레이션을 조기에 구현하면 엔지니어가 생산 초기 단계부터 혁신적이고 제조 가능한 제품을 만들 수 있습니다. Altair Inspire 제품은 주조 및 PU 발포에서 압출 및 금속 성형에 이르기까지 모든 제조 측면을 포괄하므로 모든 제조 공정을 위한 빠르고 생성적인 설계가 가능합니다.

알테어의 제조 솔루션에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하세요.

감사합니다.
한국알테어