HITACHI 日立 ADSTEFAN 模流软体

STOTEK Alumelter AMET系列铝合金电热倾斜式溶解保温炉

【软体简介】

为制作更好的产品，也为了所有的技术者们。

过往于铸造过程中，熔融金属流入铸模的流入情况或是凝固过程，是无法观察也无法确认的。 ADSTEFAN可于电脑上模拟铸造过程中熔融金属的流动‧凝固情况的关系，其分析结果来可提供像是降低生产不良、减少生产成本、以及缩减试作品的次数…等的设计支援工具。

而该模流软体在开发时，是以「并不是为了专业人员，而是为了让与铸造相关的所有人员能轻松简单进行分析」的方针进行开发。我们的开发方针今后也不会改变，会持续进行进步和发展。

而在ADSTEFAN上有三大优势，分别是「高速解析」、「信赖基础」、「操作简单」。

高速解析(High-Speed Analysis)

模流分析是于电脑上，不断且重复性地进行错误尝试(Trial and error)，去找寻缺陷最少且最合理的铸造制程‧条件的工具。
也为此，在解析过程中必须要不断的进行分析和尝试的关系，在不同的设计方案上可能会影响到其所需的分析时间。

ADSTEFAN在过往以来就被评誉为顶级的高速分析工具之外，进一步导入最新的并列运算技术，大规模分析技术的关系，使得大幅缩短分析所需之时间。

信赖基础(Solid Foundation)

ADSTEFAN在开发时，是由东北大学‧产学合作计画「铸造CAE研究会(Stefan研究会)」，汇集超过30间以上的铸造业界资深技术人员的专业知识经验，耗时7年所合力开发之成果。并于开发后经由TLO技术转移机构的株式会社东北Technoarch，将该成果制作成铸造模拟系统。 ADTEFAN会不时举办供技术者们做资讯交流的「使用者」和「技术研讨会」，并依提供支援服务时所收集到的使用者需求，来进一步开发相关功能和提供软体便利性。而所开发的功能，也会依服务契约提供给使用者们，从售后服务所收集到的意见回馈，会作为新的开发目标反映至软体上。

而也因为这与使用者们的伙伴关系，于2010年获颁「日本第八届产学官提携功劳者表彰文部科学大臣奖(第8回産学官連携功労者表彰文部科学大臣賞)」。

操作简单(Easy Operation)

CAD档案的汇入、网格生成、分析条件设定、分析结果评价等，一连串的分析程序上，提供共通的图形使用者介面GUI(Graphical User Interface) 做操作。而像是CAD资讯、网格资讯、物性值资讯、分析结果等，于各模组间的资料也互通的关系，与分析相关的所有处理流程可一并进行管理。

【系统概要】

ADSTEFAN是由「前处理器(Preprocessor)、解算器(Solver)、后处理器(Post Processor)、实用功能(Utility)」所构成。在「形状生成>>条件设定>>执行分析>>结果评价」的一连串分析流程中，可以流畅地进行操作的关系，深受使用者的喜爱。
此外，也提供压铸(加压铸造、半凝固铸造)、重力铸造(砂模铸造、模具铸造)、低压铸造、倾斜铸造、离心铸造、精密铸造、消失模铸造、电渣重熔ESR(ElectroSlag Remelting )…等，各种铸造流程的模拟分析。

前处理器(Preprocessor)

从计算用网格生成进行分析条件、分析结果输出…等设定，来生成分析模型。像是模型上面的欠缺、重叠、反转…等，于STL档案上会出现之读取不良之资讯，可以自动进行修正和处理。

仅需于材料资料库内选择铸件和铸模所使用之材料名称，于模流分析时会自动带入相关物性值参数。此外，会自动对设定值的妥当性进行验证，可防止因参数错误需要重新设定之情形。

解算器(Solver)

流动分析
可针对注入至模具内的熔汤的流动进行分析。因将充填状态、压力、温度变化等过程可视化的关系，可以用来辅助流道方案等设计。
而为提升有限差分法(FDM, Finite-Difference Methods)上较不擅长的曲面形状的流动精度，导入混合要素法进行形状辨别、CIP法(CIP, Constrained Interpolation Profile Scheme)、MARS法(MARS, Multi -interface Advection and Reconstruction Solver)…等进行高精度流动分析处理，来提升其直进性与精度的分析能力。
在相关功能上，除了可进行背压分析、减压分析、真空铸造分析、增压分析之外，也可以针对料管内熔汤流动、倾斜铸造、离心铸造、连续铸造、精密铸造、消失模铸造…等各种铸造法进行分析。
此外，也能对包含表面张力的流动情况进行分析。以及于考量到移动物体的分析中，对从汤勺注汤到进行铸造的过程作连续分析。
凝固分析
可针对注入模具内的金属凝固过程进行分析。因解析时会考量到体积变化的关系，能够模拟缩孔(Shrinkage porosity)的形状‧大小之外，也能模拟细微孔(Micro shrinkage)或是微细缺陷。
此外，于ADSTEFAN内也搭载像是局部加压解析、铸铁材料的过冷却现象解析、黑铅(Graphite)粒数解析、结构预测解析…等的功能。
而在模具内空气流动解析上，能对由黏结剂(Binder)所产生的燃烧气体的产生量、砂模‧中子内的压力分布‧流速…等进行分析的关系，能对混入模具内的空气进行模拟。
模具温度分析
能针对射出(Shot)、开模、产品取出、冷却…等制造流程中，连续进行铸造时模具温度变化进行分析，可有效协助工程师进行安全的模具设计。
举例来说，可用来模拟生产条件达稳态前所需的试射(Preheating shot)次数、或是预测生产流程中模具损坏风险。除此之外，也能分析离型剂喷雾功能造成的模具表面温度变化、冷却水管流量调整所影响的模具内部温度变化之外也能评估定点冷却效果。

后处理器(Post Processor)

能将分析结果以立体的3D图像方式显示出来。提供像是比例功能(scaling)、测量功能、分析结果同步功能、动画输出功能、分析报告输出功能…等，可辅助进行分析结果的评估使用。
另外，也可使用断面显示或半透明显示功能，让欲评估的区块可视化并更容易进行评估‧确认。

实用功能(Utility)

为了让ADSTEFAN在使用上可以更便利，提供像是对分析结果输出编辑、其他外部软体搭配工具…等，各种实用功能。
举例来说，有像是材料物性值对照工具、X光拍摄结果叠合功能，能用来比对分析结果和实际生产产品之间的差异。热应力分析功能，可供评估铸件或模具的变形、断裂等情形。而温度资料分布图功能，则可提供将资料转移至有限元素法(FEM, Finite element method)并进行结构分析。