Un nouvel outil de simulation numérique pour l. a. fabrication d’engrenages permet d’économiser du temps et de l’argent

Les engrenages sont des composants de machines courants utilisés dans de nombreux systèmes d’ingénierie, tels que les véhicules vehicles, les moteurs d’avion, les systèmes automatisés et robotiques, and many others.

Dans l’industrie, l’usinage est l. a. méthode l. a. plus courante pour fabriquer des engrenages. Pour concevoir un processus de taillage d’engrenages (c’est-à-dire d’usinage), différents paramètres tels que l. a. vitesse de coupe et l’épaisseur d’enlèvement de matière doivent être choisis pour chaque passe afin de créer l. a. pièce usinée souhaitée. Habituellement, cela se fait par essais et erreurs, ou sur l. a. base de l’expérience antérieure des opérateurs ou des ingénieurs avec le processus, pour obtenir des résultats acceptables. Malheureusement, ces essais et erreurs consomment également du temps device et des matériaux.

Des chercheurs de l’École d’ingénierie – Laboratoire de contrôle de précision de l’Université de Waterloo, dirigés par le Dr Can Erkorkmaz, ont développé un logiciel pour simuler et optimiser le processus de taillage des engrenages afin d’économiser du temps et de l’argent pour les fabrications de grande et moyenne taille.

Le nouveau logiciel, appelé ShapePro, simule l. a. taille des engrenages en prédisant l. a. géométrie complexe des copeaux et les mécanismes de coupe (par exemple, les forces d’usinage, les déflexions des outils/pièces) dans trois des principaux processus de fabrication d’engrenages : le formage, l’oscillation et le glissement forcé. Grâce à ces prédictions, le logiciel permet une analyse précise, ainsi qu’une optimisation automatisée ou manuelle des paramètres du processus de fabrication.

« Le logiciel vous permet de couper et de mesurer virtuellement », explique Erkorkmaz. « Ce moteur de simulation est très utile pour améliorer l. a. productivité, mais aussi pour maintenir l. a. qualité des pièces. »

Ce travail est né de recherches supérieures menées par Andrew Katz alors qu’il terminait sa maîtrise et a depuis travaillé en collaboration avec deux autres étudiants, Pierce McCloskey, étudiant à l. a. maîtrise, et Milad Azfar, étudiante au doctorat.

L’impulsion du projet est née lorsque Ontario Pressure and Tools, une entreprise locale qui produit des engrenages et des véhicules tout-terrain, a contacté l’université pour développer un nouveau processus de taille d’engrenages. L’équipe a développé le moteur de simulation de base pour modéliser l. a. géométrie et l. a. body des engrenages coupants.

L’un des avantages de ShapePro est une productivité améliorée. Le logiciel permet aux fabricants d’exécuter des simulations de processus de fabrication d’engrenages dans un espace virtuel ; Les paramètres peuvent être ajustés manuellement ou automatiquement sur l’ordinateur pour voir remark ils affectent le processus, avant que des expériences physiques ne soient effectuées sur l’appareil. Cela réduit le nombre d’expériences et augmente l. a. productivité, tout en contribuant à maintenir l. a. qualité des équipements produits. Le programme réduit également l’utilisation de matériaux et le gaspillage d’énergie, rendant le processus plus sturdy et réduisant le nombre d’heures de fonctionnement qui ne produisent pas de produit vendable.

“Découpez et mesurez d’abord dans l’environnement virtuel, puis vous pouvez partir d’un réglage presque optimum lors de l’utilisation de l’appareil réel”, explique Erkorkmaz. « Ce sont des machines très coûteuses qui occupent de l’espace et des ressources d’exploitation dans l’usine. »

Le logiciel est particulièrement utile pour les entreprises de taille moyenne, automotive il réduit le processus d’essais et d’erreurs, réduisant ainsi les frais généraux sur les petites séries de manufacturing.

Les moyens et grands fabricants peuvent également utiliser ce logiciel pour atteindre des paramètres proches de l’idéal. En d’autres termes, cela réduit le coût de conception et de contrôle des processus, permettant ainsi d’augmenter l. a. productivité globale.

Les programs potentielles de ShapePro sont nombreuses et peuvent être utiles dans de nombreux secteurs. Le logiciel est déjà utilisé chez Toyota (Toyota Motor Europe NV/SA), l’un des plus grands constructeurs vehicles mondiaux. Des études de cas sont également menées avec le fabricant de moteurs d’avion Pratt & Whitney Canada, qui ont mené au succès du programme. Les développeurs de ShapePro souhaitent également explorer des opportunités dans d’autres secteurs, notamment l. a. manufacturing d’équipements pour l. a. robotique et l’automatisation, ainsi que pour l. a. manufacturing d’électricité.

L. a. prochaine étape majeure de l’équipe consiste à étendre les capacités de prévision, telles que l’usure des outils, ainsi qu’à prévoir et à améliorer l. a. rentabilité globale des opérations de taille d’engrenages. Savoir à quelle fréquence un outil doit être réaffûté ou remplacé offrira des avantages à valeur ajoutée aux utilisateurs finaux de l’industrie.

Le logiciel a également l. a. capacité d’activer des jumeaux numériques (équivalents virtuels composés de modèles mathématiques et d’ensembles de données) de machines et de processus de taille d’engrenages. Les jumeaux numériques joueront un rôle the most important dans l’amélioration de l. a. productivité, l. a. qualité des pièces et l. a. réduction de l. a. consommation de ressources dans les processus de fabrication. Essentiellement, le jumeau numérique est au cœur de l’Industrie 4.0 et est également considéré comme un outil de upkeep préventive, qui améliorera également l’efficacité globale des équipements (OEE).