V konstrukčním návrhu se dnes běžně pracuje s nástroji pro tolerance analysis software, které umožňují analyzovat rozměrové řetězce a predikovat chování výrobku při sériové výrobě. Tento přístup výrazně pomáhá odhalit rizika ještě před výrobou.
V praxi se ale ukazuje, že samotná práce s tolerancemi často nestačí.
Důvod je jednoduchý: reálné výrobky nejsou dokonale tuhé. Při montáži i provozu dochází k deformacím, které mohou zásadně ovlivnit výslednou geometrii i funkčnost sestavy.
Kde vzniká rozdíl mezi návrhem a realitou
Klasická tolerance analysis vychází z předpokladu, že se geometrie mění pouze vlivem výrobních odchylek. Rozměrový řetězec pak popisuje, jak se tyto odchylky skládají a jaký mají dopad například na lícování (flush & gap) nebo funkční vůle.
Ve skutečnosti však do hry vstupují další faktory. Při montáži vznikají síly, komponenty na sebe působí a materiály reagují deformací. Výsledná poloha dílů se tak může od nominálního návrhu výrazně lišit.
Právě v tomto bodě začíná být rozdíl mezi ideálním modelem a reálným chováním výrobku.
FEM výpočty řeší deformace, ale odděleně
Pro analýzu deformací se standardně využívají metody konečných prvků (FEM). Ty umožňují přesně popsat chování dílu při zatížení, určit deformace, napětí i tuhost jednotlivých částí.
Problém je, že FEM a simulace rozměrové variability výrobků jsou často řešeny odděleně. Konstrukční tým tak pracuje se dvěma paralelními pohledy na produkt, které se vzájemně nepropojují.
Výsledkem může být nepřesná predikce chování sestavy při reálné výrobě.
Jak propojit variabilitu a deformace
Řešením je přístup označovaný jako compliant modeling, tedy modelování deformovatelných sestav. V tomto případě nejsou komponenty považovány za rigidní, ale jejich chování je ovlivněno jejich tuhostí a schopností deformace.
Do simulace tolerance analysis se tak promítají i výsledky FEM výpočtů. Deformace se stává součástí rozměrového řetězce a ovlivňuje výslednou geometrii sestavy.
Tento přístup umožňuje mnohem realističtější simulaci a přesnější rozhodování už ve fázi návrhu.
3DCS jako nástroj pro pokročilou simulaci
V prostředí řešení 3DCS tolerance analysis software lze tento princip využít pro zpřesnění simulací. Model pak nezohledňuje pouze výrobní odchylky, ale i vliv deformací na výsledné chování sestavy.
To je zásadní například u:
- tenkostěnných plechových dílů
- plastových komponent
- větších sestav s montážními silami
Výsledkem je přesnější analýza lícování, funkčních vůlí i celkové kvality výrobku.
Více o řešení 3DCS najdete zde:
👉 https://www.technodat.eu/o-nas/partneri-technodat/tolerance-analysis-software-3dcs/
Video: Jak funguje simulace variability v praxi
Níže je ukázka přístupu k simulaci rozměrových řetězců a variability v prostředí 3DCS (CENIT / DCS kontext):
👉
(CENIT jako partner v oblasti digitálního vývoje a simulací
Společnost CENIT se dlouhodobě zaměřuje na implementaci řešení v oblasti digitálního inženýringu a simulací. V rámci tohoto portfolia pracuje také s nástroji pro tolerance analysis, jako je 3DCS.)
Kde má tento přístup největší přínos
Zohlednění deformací je klíčové zejména v odvětvích, kde konstrukce není dokonale tuhá. V automotive se jedná například o karosářské díly, kde deformace přímo ovlivňuje výsledné lícování. V letectví jde o velké strukturální celky a ve strojírenství o sestavy, kde deformace ovlivňuje funkční parametry.
Zkušenosti z těchto aplikací potvrzují, že kombinace tolerance analysis a FEM vede k výrazně přesnějším výsledkům než jejich oddělené použití.
Co je potřeba zvážit při implementaci
Propojení těchto přístupů není triviální. Vyžaduje správnou interpretaci FEM výsledků, vhodné zjednodušení modelů a zkušenost s jejich aplikací v rámci tolerance analysis.
Proto se compliant modeling využívá především u kritických částí výrobku, kde má vliv deformací zásadní dopad na kvalitu nebo funkčnost.
Směr, kterým se ubírá moderní vývoj
S rostoucí komplexitou výrobků se propojení jednotlivých simulačních disciplín stává standardem. Kombinace tolerance analysis software, FEM a simulace rozměrové variability umožňuje lépe popsat reálné chování výrobků ještě před jejich fyzickou realizací.
V TECHNODAT pomáháme výrobním podnikům zavádět tyto přístupy do praxe a propojit konstrukci, simulaci a kvalitu do jednoho funkčního celku.
Máte zájem zjistit více?
👉 https://www.technodat.eu/kontakt/
