Advanced 3D modeling
Matrijs met topologieoptimalisatie en conforme koelkanalen simuleren in Siemens NX
Siemens NX is een software met een breed scala aan pakketten en vele mogelijkheden voor ontwerpers tijdens het ontwerpproces. Het biedt een uitgebreide reeks tools voor modellering en simulatie, waardoor vrijwel elk denkbaar concept binnen NX kan worden gerealiseerd en geanalyseerd. Tijdens dit vak kregen studenten de gelegenheid om de verschillende mogelijkheden te verkennen en een deel ervan toe te passen in de uitvoering van een casus. Deze casus werd vervolgens gepresenteerd op een poster.
Proces
Na introductie van het vak vormden we groepen en schreef ik samen met twee andere studenten een onderzoeksvoorstel. Tijdens ons onderzoek naar 3D-printen ontdekten we publicaties over topologieoptimalisatie bij matrijzen en conforme koelkanalen. We besloten binnen Siemens NX deze twee elementen te combineren. Als proefproduct kozen we een eenvoudig ontwerp van een eierdopje.
We verzamelden literatuur over het ontwerpen van conforme koelkanalen, maakten verschillende ontwerpen in CAD binnen Siemens NX en simuleerden deze met Moldex3D. Hierbij konden we ook de maximale klemkracht meten die nodig was voor de topologieoptimalisatie. Uiteindelijk kon dankzij de conforme koelkanalen de cyclustijd met 60% worden verminderd ten opzichte van conventionele koeling. De topologieoptimalisatie leidde tot een materiaalbesparing van ongeveer 45% in de 3D-geprinte matrijs.
Eigen bijdrage
Ik begon met het uitvoeren van een literatuurstudie om ontwerprichtlijnen te vinden voor het ontwerp van de conforme koelkanalen. Vervolgens heb ik deze kanalen gemodelleerd en getest in Moldex3D. Na verschillende iteraties had het ontwerp conforme koelkanalen in beide matrijzen, op de minimale afstand van het product zoals gevonden in het literatuuronderzoek. Deze bevindingen heb ik gedocumenteerd en zijn op de poster geplaatst.
Reflectie
Het was indrukwekkend om te zien hoeveel Siemens NX te bieden heeft. Wel vereist het nog steeds technisch inzicht om het gewenste resultaat te bereiken. Terwijl topologieoptimalisatie kan worden gegenereerd op basis van de juiste ingevoerde krachten die werken op de matrijs, gold dit niet voor de conforme koelkanalen. Deze moesten handmatig gemodelleerd worden en vervolgens stuk voor stuk gesimuleerd worden in Moldex3D. Op deze manier kon de beste configuratie experimenteel worden vastgesteld.