HITACHI 日立 ADSTEFAN 模流軟體

STØTEK Alumelter AMET系列鋁合金電熱傾斜式溶解保溫爐

【軟體簡介】

為製作更好的產品，也為了所有的技術者們。

過往於鑄造過程中，熔融金屬流入鑄模的流入情況或是凝固過程，是無法觀察也無法確認的。ADSTEFAN可於電腦上模擬鑄造過程中熔融金屬的流動‧凝固情況的關係，其分析結果來可提供像是降低生產不良、減少生產成本、以及縮減試作品的次數…等的設計支援工具。

而該模流軟體在開發時，是以「並不是為了專業人員，而是為了讓與鑄造相關的所有人員能輕鬆簡單進行分析」的方針進行開發。我們的開發方針今後也不會改變，會持續進行進步和發展。

而在ADSTEFAN上有三大優勢，分別是「高速解析」、「信賴基礎」、「操作簡單」。

高速解析(High-Speed Analysis)

模流分析是於電腦上，不斷且重複性地進行錯誤嘗試(Trial and error)，去找尋缺陷最少且最合理的鑄造製程‧條件的工具。
也為此，在解析過程中必須要不斷的進行分析和嘗試的關係，在不同的設計方案上可能會影響到其所需的分析時間。

ADSTEFAN在過往以來就被評譽為頂級的高速分析工具之外，進一步導入最新的並列運算技術，大規模分析技術的關係，使得大幅縮短分析所需之時間。

信賴基礎(Solid Foundation)

ADSTEFAN在開發時，是由東北大學‧產學合作計畫「鑄造CAE研究會(Stefan研究會)」，匯集超過30間以上的鑄造業界資深技術人員的專業知識經驗，耗時7年所合力開發之成果。並於開發後經由TLO技術轉移機構的株式會社東北Technoarch，將該成果製作成鑄造模擬系統。ADTEFAN會不時舉辦供技術者們做資訊交流的「使用者」和「技術研討會」，並依提供支援服務時所收集到的使用者需求，來進一步開發相關功能和提供軟體便利性。而所開發的功能，也會依服務契約提供給使用者們，從售後服務所收集到的意見回饋，會作為新的開發目標反映至軟體上。

而也因為這與使用者們的夥伴關係，於2010年獲頒「第八屆產學官提攜功勞者表彰文部科學大臣獎(第8回産学官連携功労者表彰文部科学大臣賞)」。

操作簡單(Easy Operation)

CAD檔案的匯入、網格生成、分析條件設定、分析結果評價等，一連串的分析程序上，提供共通的圖形使用者介面GUI(Graphical User Interface) 做操作。而像是CAD資訊、網格資訊、物性值資訊、分析結果等，於各模組間的資料也互通的關係，與分析相關的所有處理流程可一併進行管理。

【系統概要】

ADSTEFAN是由「前處理器(Preprocessor)、解算器(Solver)、後處理器(Post Processor)、實用功能(Utility)」所構成。在「形狀生成>>條件設定>>執行分析>>結果評價」的一連串分析流程中，可以流暢地進行操作的關係，深受使用者的喜愛。
此外，也提供壓鑄(加壓鑄造、半凝固鑄造)、重力鑄造(砂模鑄造、模具鑄造)、低壓鑄造、傾斜鑄造、離心鑄造、精密鑄造、消失模鑄造、電渣重熔ESR(ElectroSlag Remelting)…等，各種鑄造流程的模擬分析。

前處理器(Preprocessor)

從計算用網格生成進行分析條件、分析結果輸出…等設定，來生成分析模型。像是模型上面的欠缺、重疊、反轉…等，於STL檔案上會出現之讀取不良之資訊，可以自動進行修正和處理。

僅需於材料資料庫內選擇鑄件和鑄模所使用之材料名稱，於模流分析時會自動帶入相關物性值參數。此外，會自動對設定值的妥當性進行驗證，可防止因參數錯誤需要重新設定之情形。

解算器(Solver)

流動分析
可針對注入至模具內的熔湯的流動進行分析。因將充填狀態、壓力、溫度變化等過程可視化的關係，可以用來輔助流道方案等設計。
而為提升有限差分法(FDM, Finite-Difference Methods)上較不擅長的曲面形狀的流動精度，導入混合要素法進行形狀辨別、CIP法(CIP, Constrained Interpolation Profile Scheme)、MARS法(MARS, Multi-interface Advection and Reconstruction Solver)…等進行高精度流動分析處理，來提升其直進性與精度的分析能力。
在相關功能上，除了可進行背壓分析、減壓分析、真空鑄造分析、增壓分析之外，也可以針對料管內熔湯流動、傾斜鑄造、離心鑄造、連續鑄造、精密鑄造、消失模鑄造…等各種鑄造法進行分析。
此外，也能對包含表面張力的流動情況進行分析。以及於考量到移動物體的分析中，對從湯勺注湯到進行鑄造的過程作連續分析。
凝固分析
可針對注入模具內的金屬凝固過程進行分析。因解析時會考量到體積變化的關係，能夠模擬縮孔(Shrinkage porosity)的形狀‧大小之外，也能模擬細微孔(Micro shrinkage)或是微細缺陷。
此外，於ADSTEFAN內也搭載像是局部加壓解析、鑄鐵材料的過冷卻現象解析、黑鉛(Graphite)粒數解析、結構預測解析…等的功能。
而在模具內空氣流動解析上，能對由黏結劑(Binder)所產生的燃燒氣體的產生量、砂模‧中子內的壓力分佈‧流速…等進行分析的關係，能對混入模具內的空氣進行模擬。
模具溫度分析
能針對射出(Shot)、開模、產品取出、冷卻…等製造流程中，連續進行鑄造時模具溫度變化進行分析，可有效協助工程師進行安全的模具設計。
舉例來說，可用來模擬生產條件達穩態前所需的試射(Preheating shot)次數、或是預測生產流程中模具損壞風險。除此之外，也能分析離型劑噴霧功能造成的模具表面溫度變化、冷卻水管流量調整所影響的模具內部溫度變化之外也能評估定點冷卻效果。

後處理器(Post Processor)

能將分析結果以立體的3D圖像方式顯示出來。提供像是比例功能(scaling)、測量功能、分析結果同步功能、動畫輸出功能、分析報告輸出功能…等，可輔助進行分析結果的評估使用。
另外，也可使用斷面顯示或半透明顯示功能，讓欲評估的區塊可視化並更容易進行評估‧確認。

實用功能(Utility)

為了讓ADSTEFAN在使用上可以更便利，提供像是對分析結果輸出編輯、其他外部軟體搭配工具…等，各種實用功能。
舉例來說，有像是材料物性值對照工具、X光拍攝結果疊合功能，能用來比對分析結果和實際生產產品之間的差異。熱應力分析功能，可供評估鑄件或模具的變形、斷裂等情形。而溫度資料分佈圖功能，則可提供將資料轉移至有限元素法(FEM, Finite element method)並進行結構分析。