La missione di Castle
In un precedente post abbiamo raccontato la storia di Castle, descrivendo come il progetto sia nato dalla sinergia tra la teoria e la pratica. In questo post analizziamo invece la struttura modulare di Castle, raccontando perché si sia scelta una soluzione così innovativa per un software di simulazione e progettazione di stampi per pressofusione.
Alla nascita di Castle, nel 2011, erano già presenti sul mercato numerosi software di simulazione del processo di pressocolata, abitualmente impiegati come ausilio nel processo di costruzione degli stampi per pressofusione. Tuttavia, proprio l’esperienza pratica e la conoscenza dei processi della fonderia, hanno portato gli sviluppatori di Castle ad individuare alcune criticità negli strumenti preesistenti e ad offrire delle soluzioni innovative per affrontare l’intero processo da una nuova prospettiva. Con un nuovo approccio.
A livello tecnico le criticità individuate riguardano principalmente due aspetti: la tempistica delle analisi e l’output in termini di risultati della simulazione.
Tempistica delle analisi sugli stampi per pressofusione
Normalmente, per quanto riguarda la tempistica delle analisi, i software per la simulazione del processo di pressocolata possono essere utilizzati solo dopo la progettazione dello stampo e della colata. Per questa ragione l’analisi risulta a posteriori e quindi tardiva in quanto è effettuata in momenti non utili per la progettazione quando ormai lo stampo è già in fase avanzata di costruzione o sono emersi difetti in fase di produzione. La consapevolezza e la conoscenza di questa modalità di utilizzo e di questo “collo di bottiglia” hanno quindi portato gli sviluppatori di Castle a realizzare CastleMIND, uno strumento utile sin dalle prime fasi della progettazione.
Risultati della simulazione
La seconda criticità individuata è invece relativa ai risultati della simulazione. I software solitamente impiegati per la simulazione del processo di colata degli stampi per pressofusione sono strumenti applicabili ad un’ampia gamma di tecnologie: si prestano quindi ad essere impiegati con diverse tecnologie di stampaggio e di fusione e, per questa ragione, non tengono conto di alcuni fenomeni ben noti che avvengono durante il processo di pressocolata. Anche in questo caso Castle nasce da una scelta ben precisa: realizzare un software specifico per la tecnologia della pressocolata e per gli stampi per pressofusione in grado di fornire risultati che tengano conto di tutti gli elementi del processo.
Una struttura che diventa processo
Come precedentemente accennato, Castle nasce quindi con la missione di ovviare a queste criticità. La soluzione individuata è stata quella di organizzare l’intero processo di simulazione in moduli, ognuno dei quali dedicato ad un particolare aspetto e momento del processo di pressocolata. Grazie alla struttura del software è quindi possibile suddividere il processo in diverse fasi e lavorare in modo organico e sistematico condividendo risultati e processi con tutte le figure coinvolte nella progettazione e nella produzione.
Il software di simulazione diventa così uno strumento di verifica utilizzabile sin dalle prime fasi del processo, uno strumento di progettazione in grado di fornire importanti indicazioni prima di aver definito l’impostazione dello stampo ed averlo disegnato. Proprio la struttura del software si trasforma perciò in un metodo di lavoro, una gerarchia di attività e processi in grado di fornire sistematicità e schematicità alle attività: una struttura che diventa processo e che rende possibile prevenire l’insorgere delle criticità lungo tutta la filiera produttiva.
Di seguito una breve panoramica dei moduli e delle loro funzionalità.
CastleMIND: pensare prima di progettare
CastleMIND è il primo modulo della suite Castle. Si tratta di un sistema esperto che valuta i risultati di calcoli numerici usando criteri pratici derivati dall’esperienza, fornendo suggerimenti in un linguaggio comune e di facile interpretazione. Grazie a CastleMIND è possibile analizzare un getto esistente o una configurazione di processo per trovare punti critici, iniziare a progettare e impostare il processo di produzione, verificare le capacità di utilizzo della macchina di pressocolata, calcolare tonnellaggio, parametri, profilo di iniezione, pistone e attacchi di colata ottimali e predire il rischio di difetti. Grazie alla corretta implementazione dei parametri in CastleMIND diventa così possibile incrementare l’affidabilità del processo, ridurre gli scarti e il tempo impiegato per le simulazioni successive e aumentare la durata di vita dello stampo riducendo l’usura.
CastleMIND consente inoltre di simulare e prevedere il comportamento di uno stampo di pressofusione in produzione anche in assenza di un modello 3D preesistente. Il software infatti, grazie al CAD interno, permette di rilevare e modificare le caratteristiche geometriche del componente e di ottimizzare il layout dello stampo. In questo modo diventa davvero possibile pensare prima di progettare e valutare tutti gli scenari possibili prima di procedere con la costruzione degli stampi per pressofusione.
Questa è solo una breve panoramica delle funzionalità di CastleMIND, per scoprire a pieno le sue potenzialità rimandiamo alla sezione dedicata del sito web di PiQ2.
CastleRUN: ottimizzazione dei canali di colata in tempo reale
CastleRUN di PiQ2 è il primo software per la progettazione e l’ottimizzazione dei canali di colata. Si tratta infatti di una tecnologia proprietaria sviluppata appositamente per il processo di pressocolata e resa possibile dalla specializzazione verticale di PiQ2.
Un’inaccurata progettazione del canale di colata può infatti compromettere la qualità del pezzo e, per questa ragione, si rivela particolarmente importante ottimizzare la geometria degli attacchi a monte della costruzione dello stampo quando si è ancora in fase progettuale. In questo modo diventa così possibile evitare l’emersione di difetti e criticità in fase di produzione.
CastleRUN può essere utilizzato per il controllo e l’ottimizzazione della forma e della sezione del canale di colata, dei diffusori e degli attacchi di colata: si tratta di uno strumento quindi utile per valutare l’effettivo comportamento dei canali e comparare soluzioni diverse in pochi minuti.
Anche in questo caso rimandiamo alla sezione dedicata sul sito web di PiQ2 per maggiori dettagli tecnici sul funzionamento e sulle funzionalità del modulo.
CastleBODY: il primo software di simulazione bifasico
CastleBODY è il modulo della suite Castle che consente di simulare il riempimento dello stampo tenendo conto di importanti fattori che intervengono nel corso del processo produttivo. Se per un maggiore approfondimento rinviamo alla scheda tecnica del prodotto in questa sede menzioneremo due importanti caratteristiche che differenziano il software dalle soluzioni offerte dalla concorrenza. Stiamo parlando della mesh ibrida e della simulazione del comportamento dell’aria all’interno dello stampo.
Mesh ibrida
La mesh ibrida utilizzata da PiQ2 e rappresenta una soluzione di compromesso tra l’ottenimento di una griglia quanto più vicina alla rappresentazione dell’oggetto sul quale si sta lavorando e il raggiungimento di elevate prestazioni in termini di velocità di calcolo. Per quanto riguarda invece la mesh di PiQ2 passiamo ora in rassegna due caratteristiche differenzianti ad alto valore aggiunto:
- Zone di raffinamento: grazie alla mesh ibrida di PiQ2 è possibile selezionare in modo arbitrario le zone di raffinamento della mesh definendo un livello di raffinamento indipendente per ogni zona. Questo consente di diminuire notevolmente il tempo di elaborazione dei risultati perché viene attribuita maggiore complessità solo alle zone che effettivamente la richiedono.
- Struttura della mesh: la mesh ibrida di PiQ2 presenta delle mesh interne prismatiche strutturate e delle mesh superficiali non strutturate. È inoltre possibile ottenere delle mesh grossolane nelle sezioni a spessore più elevato e delle mesh fini solamente nelle sezioni sottili e vicino alla superficie. Questa possibilità, oltre a diminuire il tempo di elaborazione dei risultati, consente di ricostruire in modo estremamente fedele la geometria dell’oggetto.
Simulazione del comportamento dell’aria all’interno dello stampo
Abbiamo definito CastleBODY il primo software di simulazione bifasico perché, a differenza della concorrenza, il prodotto di PiQ2 è in grado di simulare il comportamento dell’aria all’interno degli stampi per pressofusione. Normalmente, infatti, i software per la simulazione del processo di pressocolata, analizzano solo il comportamento del metallo non tenendo conto dell’aria che rimane all’interno dello stampo. L’aria tuttavia è un elemento molto importante nel processo ed è responsabile di un grande numero di difetti che si manifestano nei componenti pressofusi. È per questo che, per ottenere dei risultati accurati dalla simulazione che viene intrapresa, è fondamentale tenerne conto e valutarne il comportamento.
Per visualizzare come il software di PiQ2 consente di analizzare la distribuzione dei fluidi, metallo e aria, all’interno dello stampo consigliamo di visitare il canale YouTube di PiQ2 cliccando qui.
CastleTHERMO
Con CastleTHERMO arriviamo alla fine di questa breve panoramica dei moduli che compongono la suite Castle. Come risulta chiaro sin dal nome CastleTHERMO è il modulo dedicato alla simulazione termica dello stampo. La simulazione avviene importando un modello in 3D dello stampo che ne rappresenti le componenti (matrici e portastampo), i canali di raffreddamento e il getto. Il ciclo produttivo, inoltre, viene diviso in sei macro fasi che permettono di analizzare nel dettaglio quanto succede durante il processo.
Anche in questo caso le innovazioni proposte da PiQ2 rispetto a quanto offerto dalla concorrenza sono numerose: CastleTHERMO permette infatti di effettuare simulazioni che tengano conto della presenza di diversi materiali (ad esempio in caso di costampaggio), di considerare la presenza di diversi fluidi di raffreddamento e di prendere in considerazione sia canali reali che canali virtuali.
Considerato che la simulazione dovrebbe permettere di definire il corretto dimensionamento dei canali e il controllo della termoregolazione si capisce come sia essenziale rappresentare cosa stia accadendo nei canali di raffreddamento. CastleTHERMO è in grado di fornire questo risultato in modo semplice e chiaro, utilizzando gli stessi parametri della fonderia.
Per approfondire la propria conoscenza di CastleTHERMO consigliamo di leggere la scheda tecnica del prodotto, che si trova qui.
Conclusione: come ottimizzare strumenti e processi con Castle di PiQ2
In questa breve panoramica abbiamo analizzato i moduli della suite Castle e indagato le funzionalità più innovative del software. In conclusione vorremmo porre l’accento su un’ultima caratteristica che rende il prodotto di PiQ2 unico nel panorama dei software di simulazione per gli stampi per pressofusione e per il processo di pressocolata: la semplicità di utilizzo.
Come già raccontato nel post Software di simulazione per pressofusione: Castle di PiQ2, PiQ2 nasce con la missione di unire i risultati della ricerca al knowhow che deriva dall’esperienza per offrire alle fonderie un prodotto utilizzabile da più persone a diversi livelli. Per questa ragione Castle è stato elaborato per essere quanto più intuitivo e di semplice utilizzo: dall’immissione dei dati alla lettura dei risultati passando per la modifica dei parametri. È anche per questo che un processo di simulazione strutturato in moduli relativi a singole fasi del processo è in grado di trasformarsi in metodo: metodo di lavoro, di progettazione ma anche e soprattutto metodo di pensiero.