مدل سازی برای آمیزه سازی و ابزارهای شبیه ساز
بسپار/ ایران پلیمر نرم افزارهای شبیه سازی در کاربردها و لوازم خاص منجر به دقت بیشتر در فرایند مدلسازی آمیزه سازی می شود. در این مقاله به پیشرفتها در این حوزه پرداخته شده است.
مل آمیزه سازی، فرایندی پیچیده است که اغلب از طریق سعی و خطا و تکیه بر چندین دهه تجربه و دانش فرایندی متصدی دستگاه به نوآوری های جدید دست پیدا کرده است. با این حال، اکنون با توسعه شبیه سازی فرایند و نرم افزار مدلسازی رایانه ای میتوان یک ابزار تکمیلی ارزشمند برای آمیزه سازان پلاستیک فراهم کرد.
تکرار فرایند آمیزه سازی با استفاده از چنین ابزارهایی به همراه پشتیبانی گسترده تر پایگاههای داده ای مواد منجر به ایجاد روشهای دقیقتر شده است که روند توسعه را تسریع می بخشند و تولید محصول و ارایه آن به بازار در مدت کمتری صورت میگیرد. برنامه های رایانه ای به طور فزاینده ای در حال توسعه هستند و مخصوص هر دستگاه و هر کاربردی ارایه شده است و دقت آنها را افزایش میدهند. در همین حال، استفاده از فضای محاسبه ابری، این ابزارهای فناوری را دسترس پذیرتر میسازد.
به گفته شرکت فرانسوی SC Consultants شبیه سازی عددی اکنون یک ابزار با ارزش افزوده واقعی برای شرکتهای آمیزه سازی و صنعت پلاستیک است. به گفته شرکت، در واقع فرایندهای پیچیده مانند رانشگری (اکستروژن) و اختلاط در حال حاضر با کدهای تجاری توصیف می شوند. بزرگترین مزیت شبیه سازی، استفاده از مدلهای پیش بینی کننده و نظری به جای روشهای سنتی سعی و خطا مبتنی بر دانش فرایند است. از نقطه نظر فنی، توسعه چنین ابزارهایی عمدتا به روند بازار و نیازهای تجاری صنعت وابسته است.
به گفته SC Consultants، با نگاهی از منظر فناوری، شبیه سازی همواره در حال تخصصی تر شدن است. کاربران صنعتی به دنبال راه حلهایی برای کاربردهای خاص و همچنین راحتی استفاده و ارتباط نتایج میباشند. در واقع نتایج باید برای شرکتها واضح باشند و مهندسان فرایند نیاز دارند که بین نتایج با آنچه در دستگاه مشاهده میکنند ارتباط برقرار کنند. این موضوع منجر به ایجاد یک روش کاملا جدید در بازار مدلهای نرم افزاری مختلف شده است. این مدلها شامل نرم افزار عمومی CFD (Computational Fluids Dynamics، دینامیک سیالات محاسباتی) میشود که بازار آن برای کاربردهای خاص با هدف شبیه سازی یک نصب اختصاصی یا قطعه ای از یک دستگاه می باشد.
پلاستیکهای خاص
برای کاربردها در صنعت پلاستیک، کاربران به دنبال راه حلهای عددی با هدف شبیه سازی مخلوط کنها یا رانشگرهای مخصوص خود هستند. به منظور تحقق این نیازها، شرکت SC Consultants، نرم افزار کاربردی XimeX-ASAP (Adjusted Software for Advanced Process) را ارایه کرده است. نرمافزار ASAP برای یک کاربرد خاص طراحی شده و به یک قطعه از دستگاه با ابعاد از پیش تعریف شده و شکل هندسی و ابزار خاص اختصاص یافته است. از این طریق، مهندسان فقط روی کاربرد مواد به جای لایههای عددی کد، تمرکز می کنند. چنین شیوه ای انعطاف پذیری بیشتری ایجاد کرده و باعث تسریع بخشیدن به تحلیل فرایند میشود.
به گفته شرکت، کاربران میتوانند با تغییر فضای محاسبات از حالت محلی به فضای ابری سود ببرند. شبیه سازی عددی در فضای ابری دارای انعطاف و قابلیت جابه جایی بیشتری میشود. سخت افزار، نرم افزار و گواهی ها در فضای ابری از حالت فیزیکی خارج شده و از همه جا قابل دسترس خواهند بود.
با این حال، تغییر به سمت استفاده از فضای ابری نیز چالشهای خودش را در رابطه با کاربران و توسعه دهندگان نرم افزار دارد. محاسبات در فضای ابری یک چالش واقعی است، زیرا با اینکه کاربری را آسان ساخته و آن را برای استفاده روزانه قابل دسترس میکند، نیازمند دسترسی به ابزار پیچیدهای برای شرکتها میباشد. به گفته شرکت، این درخواست بازار، نیاز در حال رشد به مهارت در شبیهسازی را خاطرنشان میکند.
درخواستها از طرف کاربران صنعتی برای شبیهسازی فرایند میتواند بسیار خاص باشد. برای مثال، پلاستیکهای بازیافتی اغلب باعث تبدیلهای (transformation) پیچیده ای در مواد میشوند. نیاز به شبیه سازی رانشگر واکنشی یا نیاز به لحاظ کردن سایر قطعات خاص دستگاه از جمله مجموعه های توری، صافی ها و اجزای خاص OEM، موارد جدیدی هستند که باید در نظر گرفته شده و در مدلهای عددی آورده شوند.
به گفته شرکت، مواد با رفتارها و فرمول بندیهای پیچیده نیز به همین ترتیب عمل میکنند. مدلهای جدید مورد نیاز برای شبیهسازی مواد و قوانین اختلاط همیشه بر اساس توسعه های مورد نیاز برای پاسخ به خواسته های صنعت از جمله نیاز به مدل کردن مواد تخصصی تر حاوی ترکیبات پیچیده مانند الیاف معدنی یا طبیعی، افزودنیهای مایع یا پرکننده ها در مقادیر زیاد بوده اند.
شرکت Sc Consultants شخصا همه این نیازمندیها را تحلیل میکند و آنها را در نرم افزار شبیه سازی لحاظ میکند. برای مثال، قوانین تحلیلی جدید بنا بر درخواستهایی برای توصیف رفتار مواد و آمیخته های پیچیده ایجاد شده اند.
قابلیتهای اختلاط
شرکت به طور پیوسته در حال تلاش برای بهبود اصول نرم افزاری خود است تا بتواند با توجه به قابلیتهای دستگاه اختلاط، دقت بیشتری را ارایه کند. به ویژه در مورد نرمافزار Ximex-ASAP (نرم افزاری برای فرایندهای پیشرفته) که در آن میتوان جریان ناپایدار را با ردیابی ذرات به هم مرتبط کرد تا کارایی مخلوطکن ناپیوسته (batch)، سیارهای (planetary)، پیوسته یا ساکن را اندازه گیری کرد (شکل 1). نرم افزارهای شبیه سازی، قطعا ابزارهای ارزشمندی هستند که میتوانند بهینه سازی و راه اندازی فرایندها را سرعت ببخشند و در همین حین برای کاربران این امکان را فراهم کنند که به موازنه درستی میان بهره وری و کیفیت محصول نهایی برسند.
شرکت SC Consultants علاوه بر نرم افزار XIME-ASAP، نرمافزارهای شبیه سازی Ludovic و XimeX-TSE را که مخصوص فرایند رانشگری دوماردان (TSE) همسوگرد است، پیشنهاد می کنند. نرمافزار Ludovic برای شبیه سازی، همه پارامترهای فرایند رانشگری دوماردان از جمله شکل هندسی و طراحی ماردان، مشخصات مواد و شرایط فرایند را تحت کنترل دارد. نتایج بستگی به رفتار مواد در طی فرایند و انرژی ورودی رانشگر دوماردان دارد. این نرم افزار ابزارهای طراحی آزمایش (DOE) خودکار را ارایه میدهد که یک نقشه فرایندی برای پارامترهای فرایندی، مواد و پروفیل ماردان موردنظر ایجاد می کند. موارد به دست آمده شامل نتایج حرارتی-مکانیکی از جمله دما، فشار، گرانروی، نسبت پرشدگی در طول پروفیل ماردان و همچنین جزئیات موازنه انرژی فرایند و تجزیه و تحلیل زمان اقامت است.
برگردان: مهندس مریم نیکپور
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۴ ماهنامه بسپار که در نیمه امرداد منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
