اخباراخبار ویژه

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

[email protected]

 

(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.

 

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا