HyperWorks優(yōu)化技術(shù)融入包裝設(shè)計(jì)流程，幫助聯(lián)合利華削減成本、加速研發(fā)

2016-12-22 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

項(xiàng)目介紹

聯(lián)合利華在日用消費(fèi)品行業(yè)有120多年的歷史,已經(jīng)成為世界上最知名的公司之一。其使命是“讓眾多品牌滿足您對(duì)營(yíng)養(yǎng)、衛(wèi)生、個(gè)人護(hù)理的日常需求;讓您心情愉悅、神采煥發(fā),享受更加完美的生活。”目前,聯(lián)合利華生產(chǎn)超過(guò)400多個(gè)品牌的健康生活產(chǎn)品,從食品到肥皂,以及其他家用護(hù)理產(chǎn)品。聯(lián)合利華全球包裝設(shè)計(jì)部門位于康涅狄格州的特朗布爾市,主要為Dove、Suave、Caress、Axe、Degree、Ponds、Lux等其他護(hù)發(fā)、護(hù)膚和除臭產(chǎn)品開(kāi)發(fā)硬質(zhì)塑料容器。該部門與外包設(shè)計(jì)公司一起研究包裝概念,并將這些理念結(jié)合到3D建模環(huán)境中,確保初始設(shè)計(jì)符合制造工藝。

挑戰(zhàn)

全球包裝設(shè)計(jì)部門嘗試在設(shè)計(jì)流程的早期找到任何潛在的問(wèn)題。如果這些問(wèn)題在生產(chǎn)之后才被發(fā)現(xiàn),則引起重新制造的費(fèi)用是非常昂貴的,有時(shí)需要在生產(chǎn)過(guò)程對(duì)所使用的工具進(jìn)行修改。所以,設(shè)計(jì)流程是非常耗時(shí)的,因?yàn)樵O(shè)計(jì)師需要去尋找一系列可能存在的問(wèn)題。

該部門利用仿真來(lái)驗(yàn)證潛在的設(shè)計(jì)問(wèn)題,并確保設(shè)計(jì)符合制造工藝。其中的途徑就是尋找仿真工作的外包供應(yīng)商,這樣的外包工作平均2個(gè)月才能完成研發(fā)和測(cè)試。

HyperWorks優(yōu)化技術(shù)融入包裝設(shè)計(jì)流程，幫助聯(lián)合利華削減成本、加速研發(fā)hypermesh應(yīng)用技術(shù)圖片1

解決方案

通過(guò)利用AltairHyperWorks計(jì)算機(jī)輔助工程工具,聯(lián)合利華減少了仿真所需的時(shí)間,并顯著降低了成本。“我們從多種方式來(lái)使用HyperWorks,”聯(lián)合利華高級(jí)設(shè)計(jì)工程師Bill Maffeo說(shuō),“也和Altair一起合作來(lái)進(jìn)行定制包裝的設(shè)計(jì),這樣我們就可以實(shí)現(xiàn)許多典型仿真步驟的自動(dòng)化,削減準(zhǔn)備工作所需的時(shí)間。”

聯(lián)合利華利用HyperWorks實(shí)現(xiàn)了建模流程自動(dòng)化,包括載荷設(shè)置和邊界約束。設(shè)計(jì)師現(xiàn)在可以輸入基于CAD的模型,然后簡(jiǎn)單地選擇一組已經(jīng)備好的參數(shù)。

在進(jìn)行仿真的時(shí)候,聯(lián)合利華包裝設(shè)計(jì)部門考慮了3個(gè)主要的潛在問(wèn)題:

工藝問(wèn)題,包括吹塑成型、注塑成型和注塑拉伸吹塑成型。
供應(yīng)鏈問(wèn)題,集中在最高載荷的抗壓測(cè)試、跌落測(cè)試、蓋插入力(通過(guò)推動(dòng)瓶蓋的機(jī)械產(chǎn)生)、面板(裝配線上的扭轉(zhuǎn))和傾斜角。
消費(fèi)者問(wèn)題,如擠壓容器所需的強(qiáng)度,保持容器形狀的能力和開(kāi)瓶所需的力量。

“我們利用仿真對(duì)這些問(wèn)題一一做了測(cè)試,”Maffeo說(shuō),“HyperWorks是非常寶貴的工具。”

在一個(gè)典型的仿真問(wèn)題中,聯(lián)合利華從設(shè)計(jì)師需要分析的塑料瓶的CAD模型著手工作。

然后,他們創(chuàng)建一個(gè)吹塑模具工具的CAD模型,型坯(塑料管)是用合適的材料屬性而創(chuàng)建,設(shè)計(jì)師通過(guò)模擬吹塑模具機(jī)器的型坯將壁厚值設(shè)置好。隨后,設(shè)計(jì)師利用吹塑成型仿真所獲得的壁厚值進(jìn)行瓶子最高載荷的抗壓測(cè)試。測(cè)試表明在瓶子超過(guò)允許的偏斜之前,瓶子是否可以承受所要求的特定設(shè)計(jì)的最高載荷。

除了利用HyperMesh來(lái)實(shí)現(xiàn)建模流程外,聯(lián)合利華還使用HyperWorks的其他工具,包括RADIOSS求解器、HyperStudy和OptiStruct拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化及多學(xué)科優(yōu)化。聯(lián)合利華包裝設(shè)計(jì)部門的一個(gè)目標(biāo)就是確保其新的設(shè)計(jì)利用更少的材料,比他們所替代的產(chǎn)品要更優(yōu)化,同時(shí)不改變結(jié)構(gòu)性能。OptiStruct在這方面扮演了重要角色。

例如:在設(shè)計(jì)一款Hellman牌沙拉醬的大型容器時(shí),設(shè)計(jì)師進(jìn)行了模具內(nèi)部表面光滑的吹塑材料的仿真。“這個(gè)設(shè)計(jì)一開(kāi)始沒(méi)有達(dá)到我們所需的強(qiáng)度,”Maffeo說(shuō)道,“后來(lái),利用拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果在外形上設(shè)計(jì)成稍微扭轉(zhuǎn)曲面,并在瓶子外部建立平面結(jié)構(gòu),向外突出幾毫米,我們就創(chuàng)造了一個(gè)更堅(jiān)固的容器。我利用OptiStruct來(lái)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,它能夠顯示哪些地方應(yīng)該增強(qiáng)材料,以達(dá)到承受最大的強(qiáng)度。”同樣,Maffeo還利用OptiStruct拓?fù)鋬?yōu)化的功能來(lái)確定如何設(shè)計(jì)容器的內(nèi)部,以確保設(shè)計(jì)師在相應(yīng)的地方放置材料,并去除不需要的材料。

結(jié)論

“仿真測(cè)試節(jié)約了大量的資金,”Maffeo說(shuō),“使我們?cè)谠O(shè)計(jì)早期就可以修改設(shè)計(jì),而非在制造工具創(chuàng)建之后再來(lái)改變。HyperWorks仿真的精確度非常高的。我們對(duì)我們所做的仿真類型非常滿意;它能很好地預(yù)測(cè)我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中所看到的情況。”

HyperWorks幫助聯(lián)合利華避免了潛在的工具重造的成本,加速了設(shè)計(jì)進(jìn)程。“我可以在產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程中有更多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行仿真工作,”Maffeo說(shuō),“當(dāng)采用外包時(shí),這個(gè)周期可能需要2個(gè)月。現(xiàn)在,將HyperWorks結(jié)合到我們自己的工作中,能夠讓我們快速運(yùn)行仿真;所以現(xiàn)在很多項(xiàng)目,我們只需2-3周來(lái)進(jìn)行仿真。”

HyperWorks已經(jīng)成為聯(lián)合利華包裝設(shè)計(jì)流程中的重要部分。“HyperWorks和我們的工作方式是如此契合,很難想象在我們的設(shè)計(jì)流程中少了它會(huì)變成怎樣。”Maffeo說(shuō)道,“如果沒(méi)有它這樣一個(gè)強(qiáng)大的后盾,我們的工作會(huì)十分困難,而且還會(huì)存在大量的猜測(cè),無(wú)法解決許多潛在問(wèn)題。”

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