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HITACHI 日立 ADSTEFAN 鋳造シミュレーションシステム

HITACHI ADSTEFAN casting simulation system

ADSTEFANは、日本のHITACHIが販売している鋳造シミュレーションソフトウェアです。業界最速のシミュレーション分析速度を誇り、豊富なJIS材料データベースが組み込んでおり、特定の材料のシミュレーションが可能です。鋳造シミュレーションを行う前に、ユーザーはシミュレーションしたい材料を設定するだけで、シミュレーションを処理し始まる際に関連するパラメータが自動的に適用されます。

【製品紹介】

より良いものづくりをめざす、すべての技術者のために。

鋳型内への溶融金属の流入の様子や凝固する過程は、これまでブラックボックスとされてきました。ADSTEFANは、シミュレーションにより鋳造過程をコンピュータ上で可視化することで、不良低減、コスト削減、試作回数低減に大きく貢献できる支援ツールです。

その開発ポリシーには「解析の専門家ではなく、鋳造技術にかかわるすべての人に手軽に使っていただきたい。」との思いが込められています。私たちのミッションはこれからもかわることなく発展し続けます。

また、ADSTEFANは「高速解析」、「信頼の基盤」、「簡単操作」という三つの特長があります。

  • 高速解析(High-Speed Analysis)

    鋳造シミュレーションは、コンピュータ上でトライアンドエラー(Trial and error)を繰り返し、欠陥の少ない最も合理的な鋳造製法・条件を捜し求めるツールです。そのためには、数多くの解析を試みる必要があり、現実的にはケースごとの解析時間が及ぼす影響は計り知れません。

    ADSTEFANは従来からトップクラスの高速解析ツールとして定評が有りましたが、さらには最新の超並列コンピューティング技術、 大規模解析技術を取り入れ、解析時間の大幅な短縮を実現します。

  • 信頼の基盤(Solid Foundation)

    東北大学・産学協同プロジェクト「鋳造CAE研究会(stefanの会)」において鋳造30余社のベテラン技術者のノウハウが結集され、 約7年間の歳月を経て研究・開発された成果を技術移転機関(TLO)である株式会社テクノアーチを通じ製品化に至った鋳造シミュレーションシステムです。

    「ADSTEFAN」を利用する技術者の情報交換の場であるユーザー会や技術セミナ、日常的なユーザーサポートから収集される最新のニーズから新たな機能を開発し、更なる利便性向上を追及しています。開発された機能は「ADSTEFAN」サポートサービス契約によりユーザーへ配布され、アフターフォローからフィードバックされるユーザー評価は、新たな開発テーマとして「ADSTEFAN」に反映されます。

    このパートナーシップが2010年の「第8回産学官連携功労者表彰 文部科学大臣賞」受賞につながりました。

  • 簡単操作(Easy Operation)

    CADデータのインポート、メッシュ生成、解析条件設定、結果評価などの一連のプロセスを共通のGUI(Graphical User Interface)で提供します。 CAD情報、メッシュ情報、物性値情報、解析結果などは、各ツール間でデータの受け渡しが可能で、解析にかかわるすべての処理フローを一括管理します。

    この共通の操作環境下では、既存の解析結果と新たなアイデイアによる結果の比較が容易に行え、さらには外部の解析システムとの連携ツールを用いた受け渡しや、 最適化エンジンと統合された最適設計システムの中核への組み込みなど、鋳造設計プロセスの多彩な展開が可能となります。

【システム概要】

ADSTEFANは、プリプロセッサ(Preprocessor)、ソルバ(Solver)、ポストプロセッサ(Post Processor)、ユーティリティ(Utility)から構成されています。形状作成―条件設定―解析実行―結果評価までスムーズに操作でき、多くのお客さまにご愛用いただいております。

また、各種鋳造プロセス(ダイカスト(スクイズ、半凝固)、重力鋳造(砂型・金型)、低圧鋳造、傾斜鋳造、遠心鋳造、精密鋳造、ロストワックス鋳造、 エレクトロスラグ再溶解法(ESR, ElectroSlag Remelting)などに対応しています。

  • プリプロセッサ(Preprocessor)

    計算用メッシュ作成から解析条件の設定、結果の出力設定などを行い、解析モデルの作成を行います。面の抜けや重なり、反転など、STLデータの不正情報を自動で品質補正が可能です。

    用意されたデータベースから鋳物や鋳型の材料名を選択するだけで、解析に必要な物性値条件が自動で設定されます。設定値の妥当性(物理的な許容範囲か)を自動的に検証し、入力ミスによる後戻り作業を防ぎます。

  • ソルバ(Solver)

    • 湯流れ解析
      鋳型内に注湯される溶湯の流れを解析します。充填状態や圧力、温度変化を可視化することで、湯道系方案設計をサポートします。直交差分法(FDM, Finite-Difference Methods)で不得意とされている曲面形状の流れの精度を向上させる技術として、混合要素法での形状認識手法やCIP法(CIP, Constrained Interpolation Profile Scheme)、MARS法(MARS, Multi-interface Advection and Reconstruction Solver)など高精度湯流れ解析処理を行い、その直進性、精度の向上を図っています。背圧解析、減圧解析、真空ダイカスト解析、増圧解析ができます。スリーブ内溶湯挙動、傾斜鋳造、遠心鋳造、連続鋳造、精密鋳造、ロストワックス等様々な鋳造法を解析できます。

      また、表面張力の影響を加味した流れ解析も可能です。
      移動物体の考慮解析では、ラドルからの注湯を模擬した連携解析ができます。

    • 凝固解析
      鋳型内に充填された金属の凝固過程を解析します。
      凝固時の溶湯の体積変化を考慮することにより、引け巣(Shrinkage porosity)形状、大きさを予測でき、ざく巣(Micro shrinkage)やマクロ欠陥の予測も可能です。
      凝固時の溶湯の体積変化を考慮することにより、引け巣の形状、大きさを予測できます。
      また、局部加圧解析、鋳鉄材料の過冷却現象を効力した解析、黒鉛(Graphite)粒数解析、組織予測解析等様々な機能を搭載しています。
      鋳型内ガス流れ解析では、バインダ由来の燃焼ガスの発生量や砂型・中子内の圧力分布・流速などを解析することで、鋳物内へのガス混入予測ができます。
    • 金型温度解析
      ショット(Shot)、型開き、製品取り出し、ブローなどの工程入力により繰り返し鋳造の金型温度変化を解析します。安全な金型設計をサポートします。定常状態に至るまでの適正な捨て打ち(Preheating shot)回数の検討、工程中の金型損傷リスクの予測ができます。離型剤スプレー機能による金型表面温度変化や、水冷管流量設定による金型内部温度変化を解析できます。また、スポット冷却も評価できます。
  • ポストプロセッサ(Post Processor)

    解析結果を3次元グラフィックスで立体的に表示します。
    結果評価のサポートとして、スケーリング(scaling)機能や計測機能、結果の同期機能、アニメーション出力機能、レポート出力機能などを搭載しています。
    断面表示や半透明表示などを用いることで、評価したい箇所を分かりやすく可視化します。

  • ユーティリティ(Utility)

    解析結果の加工や外部の解析システムとの連携ツールなど、ADSTEFANをより有意義にご使用いただくため、各種ユーティリティを搭載しています。
    物性値合わせこみツールやX線撮像データとの重ね合せ表示機能を用いることで、実データと解析結果のズレの正確な評価が可能です。
    熱応力解析により、鋳物や鋳型の変形、割れ等を評価することができます。さらに、温度データマッピング機能により有限要素法(FEM, Finite element method)へデータ移行して構造解析も可能。

【システム要件】

【事例紹介】

  • ダイカスト/製品内充填挙動の評価

    • 充填中の温度分布
    • 充填中の空気挙動
    • 初期流入介在物の移動
  • ダイカスト/スリーブ内溶湯挙動の評価

    • 充填中の溶湯空気接触時間
    • スリーブ内の溶湯挙動
    • プランジャーチップの温度分布
  • チクソモールド(Thixomolding)/湯境(Cold shut)欠陥評価

    • 各ゲートの寄与度
    • 溶湯欠陥と解析結果の比較
  • 砂型鋳造/引け巣解析

    • 引け巣欠陥予測(押湯Φ120)

    • 引け巣欠陥予測(押湯Φ160)

  •  砂型鋳造/流動挙動の比較

    • 実測
    • 解析結果