2021-10-05|閱讀時間 ‧ 約 4 分鐘

CAE塑性分析軟體的特性與比較-選擇最適合你的小幫手

固態金屬成形領域涵蓋了鍛造、擠型、軋延、抽製、衝壓、引伸、下料…等塑性工法,在早期相關模具設計與製程相關技術都是前人不斷經驗累積再經由『分段』傳承留下,而這所謂的『分段』就在於老師傅為保有自身在廠內競爭力而保留的關鍵Know How,記得剛出社會在鍛造廠工作的時候,問了老師傅如何知道某個模具的尺寸參數要這樣設計,只見老師傅面帶邪惡的笑容用食指敲著自己的腦袋說:都在這裡,自己看、不要問 (後來發現很多技術創業的老闆也有相同的動作)!當然還是有很多師傅願意耐心的教導我們這些後輩,不過這些經驗大都沒有量化數值或文件化,常會因為某個師傅的離職或退休而導致公司的營運或開發中斷,這對分秒必爭的企業市場將導致不小程度的損耗。
隨著時間的演進,模擬預測分析軟體越來越成熟,並應用於各種塑性成形領域的可行性與合理性判別,如金屬材料的變形流動與晶粒組織變化、溫度熱傳的分部、模具應力應變的狀況…等,從而推測成形件可能會出現的缺陷或不良型態,當然這結果大約僅貼近約70%的實際狀況(因為生產現場並非一個穩態的條件),也需要有經驗的開發人員來判讀與評估改善方向;以新開發件而言,預測分析軟體可減少50%以上的試誤時間與成本,並降低特定技術人員的依賴性,有效將技術量化建檔,提升客戶的信賴度。
就固態金屬成形的製程種類大致上分為『板厚有變形的鍛造件』與『板厚非刻意變形的沖壓件』,因此在模擬軟體的適用上也有不同的選擇(當然這是我自己的分類)。
1. 鍛造成形(涵蓋擠型、軋延、抽製)
DEFORM
就金屬塑性成形而言,首推這一套軟體,只因為是我從大學研究所用到現在較為熟練的軟體,為美國SFTC所開發(創辦是台灣人,請踴躍支持),材料庫資料相對完整,在冷、溫、熱製程的材料流動、模具填充、鍛造負荷、模具應力、晶粒流動、金屬微結構和缺陷產生發展情況都有不錯的表現,美系供應鏈的製造開發商大都使用這一套。
Simufact
為德國simufact engineering gmbh於2005年整合收購美國MSC.Software的MSC.Maufacturing分析軟體開發而成,可以分析的項目和DEFORM都差不多,有一定程度的擁護者,製造廠如果是偏歐系的產業鏈應該都會使用這一套系統。
QForm
是俄羅斯QuantorForm公司於1991年所開發,該有的分析項目也都有了,但相較之下材料庫沒有其他兩個充足,但價格便宜,近幾年切入到台灣搶佔不少用戶。
Forge
法國TRANSVALOR公司所開發的溫熱鍛模擬軟體,冷鍛的話還有另外開發一套Coldform適用,為什麼要分開兩套我也不知道,我對這一套軟體非常不熟,是剛好某家鍛造廠說因應客戶指定採購我才知道有這套軟體。
2. 衝壓成形(涵蓋引伸、下料)
Dynaform
Dynaform是一款相當老牌的板料成形數值模擬的專用軟體,是我大學第一套學會的塑性分析軟體(早期自動網格效果不好,常常網格一補就是幾個小時,心累),由美國ETA公司和LSTC公司聯合開發,當然時代進步應該都改進很多了,目前還是相當受歡迎的板料成形與模具設計CAE軟體。
PAMSTAMP
這是一套我非常喜歡的板料分析軟體,隸屬法國巴黎ESI集團,簡單粗暴效果直接,具有模具設計可行性、快速模面生成與修改以及回彈預測,在航空、航太、汽車以及電子鈑金件成形方面是一個成熟且廣泛被應用的工具。
AutoForm
是由瑞士AutoForm Engineering GmbH所開發,這套軟體非常有名,但我一直沒有接觸過,但似乎有非常多的外掛模組,也有為數不少的客戶用來作板料衝壓分析,效果應該是不錯才對。
美系用DEFORM 歐系用Simufact 有經費考量的用QForm Forge應該就是客戶指定
衝壓分析軟體因為少用我覺得都差不多
常見的金屬板件與塊料塑性CAE分析軟體
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鑒於多數產品開發屬於連續製程,常需串連各類成形工法達成客戶要求,當前成形技術研究大都著重單點項目,以鍛造、沖壓、加工為主;因此將整合各項固態金屬成形技術與資源(涵蓋鍛造、擠型、軋延、抽製、旋壓/鍛、沖壓、液壓鼓脹、CAE),協助在職者或有興趣的朋友一同深入討論。
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