Modelagem numérica em uma grande empresa industrial

Olá, Habr e seus queridos leitores!

Eu tive sorte. Trabalho em uma grande empresa metalúrgica que aprecia inovação, possui equipamentos modernos, uma boa base de laboratório, parceiros em todo o mundo. Mas isso não significa que seja simples introduzir e tornar popular uma nova ferramenta de pesquisa. Quero dizer por que abordamos esse tópico, quais obstáculos encontramos, quais resultados conseguimos e onde queremos desenvolver. Darei especial atenção à questão de por que chegamos aos nossos clientes com modelagem numérica. Bem-vindo ao gato!

A idéia de usar a modelagem numérica para aumentar a eficiência dos processos de produção de laminados e seu processamento surgiu em nosso país em 2010 como parte de uma troca de experiências com uma empresa metalúrgica dos EUA. Naquela época, nossos colegas no exterior tinham um grupo de 4 engenheiros da indústria automotiva e, por mais de 10 anos, estavam implementando projetos para as três grandes montadoras americanas - Ford, General Motors e Chrysler. A presença de uma forte equipe de engenharia e o fornecedor de soluções de aço para reduzir o peso e melhorar a segurança do carro foram um dos principais fatores de compras nos EUA.

Nos próximos 5 anos, provamos e justificamos a necessidade de apresentar ferramentas semelhantes conosco, comprar computadores e software e treinar funcionários. Esses foram os "tempos sombrios" do nosso projeto. Na maioria das vezes eu tive que responder a estas perguntas:

• existem empresas e universidades suficientes para fazer isso de forma rápida, eficiente e barata, por que fazer isso dentro da empresa?
• Existem suficientes especialistas experientes e altamente qualificados no mercado, por que ensinar seus funcionários?
• Nossos clientes já possuem modernos centros de engenharia, os melhores softwares e especialistas. Como podemos ajudá-los?

Sistematicamente, semana após semana, lidamos com essas e outras questões semelhantes, nos familiarizamos com os participantes do mercado - desenvolvedores e distribuidores de software, universidades, centros de engenharia de clientes. As principais conclusões que fizemos:

• Existem empresas e especialistas no mercado que estão prontos para analisar qualquer processo por métodos numéricos, mas dessas unidades estão prontas para trocar de roupa de trabalho, colocar EPI, acompanhar conosco a produção real, analisar o processo, discutir a declaração do problema, opções de simplificação e sugerir hipóteses. Menos empresas estão dispostas a assumir a responsabilidade pelo resultado da implementação das soluções propostas;
• não existem empresas e especialistas no mercado com vasta experiência na simulação numérica de processos de metalurgia ferrosa;
• investimentos em software, treinamento de pessoal, computadores são facilmente recompensados ​​em 2 anos, quando comparados com o custo potencial de compra desses serviços.

A principal conquista de nossos "tempos sombrios" foi uma enorme rede de conhecidos com potenciais parceiros externos na Rússia e no exterior.

Em 2015, atingimos nossa meta - começamos a estudar, recebemos nosso primeiro computador de computação - o Dell Precision T7600 com 8 núcleos e 16 GB de RAM a bordo e a primeira licença.


Nosso primeiro computador de computação. Ele está trabalhando regularmente conosco agora, ele considera os processos de formação de tubos e perfis - um exemplo estava na foto do título

Mesmo quando nos encontramos com os clientes, vimos que havia uma séria falta de informações sobre as propriedades físicas dos materiais. Nossa empresa se tornou a primeira na Rússia e a quarta produtora de aço do mundo, que fornece sistematicamente a seus clientes informações sobre as propriedades especiais de produtos necessários para o design digital e otimização de produtos.


O resultado de um teste de flexão em laboratório e o resultado da simulação deste teste

Já nos primeiros 6 meses de trabalho, fomos capazes de abandonar dois trabalhos previamente planejados com parceiros externos e executá-los nós mesmos. O efeito econômico foi de vários milhões de rublos.


Um dos primeiros trabalhos - um modelo de teste de produtos de aço para resistência à bala, permite determinar, de acordo com as propriedades mecânicas, o material atende aos requisitos de resistência à bala, calcular a espessura mínima permitida da armadura, otimizar a geometria do produto para aumentar as propriedades de proteção

Nossa equipe agora possui 4 engenheiros altamente qualificados no campo da modelagem numérica da produção e processamento de aço. Utilizamos o software dos principais desenvolvedores do mundo, Dassault Systemes, ANSYS, Autoform, cooperamos com 35 parceiros russos e estrangeiros, incluindo desenvolvedores e distribuidores de software, centros de engenharia e universidades. Entre as direções dominadas da modelagem estão os processos de laminação a quente e a frio, produção de tubos e perfis especiais, cálculo de estruturas de edifícios, estampagem de peças automotivas e elementos de sistemas de cobertura. Uma das direções dominadas com sucesso - a modelagem da planicidade dos produtos laminados e as tensões internas após o enrolamento, o endireitamento e o corte são realizados apenas por algumas empresas no mundo.

Atualmente, várias tarefas com grandes perspectivas de aplicação estão em andamento. O modelo de testes de incêndio permitirá reproduzir testes reais necessários para obter permissão para usar novos perfis ou estruturas na construção. Antes do teste, esta ferramenta permitirá determinar seu resultado com alta precisão, otimizar as propriedades mecânicas dos produtos laminados, a seção transversal do perfil e o pacote de proteção contra incêndio para garantir os níveis exigidos de resistência ao fogo. Está planejado usar este modelo para promover novos tipos de produtos de nossa empresa, para desenvolver novos materiais de construção, inclusive em conjunto com os clientes da empresa.

A modelagem da transmissão e absorção de vibração oferece a oportunidade de otimizar as estruturas de suporte de equipamentos que operam sob altas cargas vibracionais, a fim de aumentar a confiabilidade e aumentar os períodos de revisão. O modelo piloto está sendo desenvolvido como um exemplo do equipamento usado em nossa empresa. O aumento da resistência à vibração pode ser alcançado tanto pela otimização geométrica do design quanto pelo uso de materiais absorventes de vibração, incluindo aço. Um modelo semelhante pode ser usado no projeto de edifícios residenciais em uma estrutura de metal, a fim de melhorar o isolamento acústico e reduzir o custo de materiais à prova de som.

Temos certeza de que a simulação numérica dos processos é aplicada ou implementada em muitas empresas e temos certeza de que temos tópicos suficientes para discussão e compartilhamento de conhecimento. Estamos prontos para escrever mais sobre nossos projetos e o software usado, para falar sobre os recursos de gerenciamento de projetos e compartilhamento de conhecimento em nossa equipe, onde e como aprendemos e muito mais. Por favor, deixe-nos saber nos comentários se este tópico é de interesse para a comunidade Habr? Seremos gratos pelas perguntas, tentaremos respondê-las.