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鋳造シミュレーションシステム ADSTEFAN

Hitachi

はじめに

自動車部品から携帯電話まで、鋳造(ダイカスト等)により製作されている製品は多種多様ですが、精度や品質に対する要求はますます高くなってきています。一般的な鋳造プロセスの設計は技術者の「勘」と「経験」に頼った試行錯誤的な手法が主流で、金型や鋳造方案の改良には多大な時間と費用を必要としていました。

鋳造シミュレーションシステム「ADSTEFAN」はブラックボックスであった鋳型内への溶融金属流入状態や凝固過程をシミュレーションし、その過程を三次元で視覚的に表現することができます。鋳造欠陥を事前に予測できるので、試作回数の低減、開発期間の短縮、品質の向上が可能で、コスト低減に大きな効果を発揮するシステムです。

ADSTEFANの特長と魅力
高圧鋳造(アルミ)、低圧鋳造(アルミ)、重力鋳造(鋳鉄)は、図をクリックすると動画(AVI形式)をご覧いただけます。

お客様と共に発展するシステム

  • 毎年新技術を加えたバージョンアップを実施。
  • 2017年2月よりVer.2017をリリース開始。
    (保守契約のお客様には無償配布)
  • 毎年のユーザ会で情報交換、ニーズ把握。

ADSTEFANの歴史

ADSTEFANの歴史
発売年 追加機能
1999年(Ver3.0,4.0)  
2001年(Ver5.0) スリーブ内溶湯挙動解析、傾斜鋳造解析
2002年(Ver5.1) 熱応力解析、引け巣解析
2003年(Ver6.0) 温度依存、時間依存
2004年(Ver7.0) 黒鉛化膨張解析、酸化物追跡解析
2005年(Ver7.5) 湯流れ差分段差緩和解析、気液二相流解析
2006年(Ver8.0) 並列化解析、遠心鋳造解析
2007年(Ver9.0) 凝固組織予測解析、凝固差分段差緩和解析
2008年(Ver10) 熱処理解析、連続鋳造解析
2009年(Ver11) 混合要素法、表面張力
2010年(Ver12) 高速・高精細GUI統合環境、MPI並列高速湯流れ解析
2011年(Ver2011) GUIの統合化、局部加圧、溶湯の色分け機能
2012年(Ver2012) 温度分布データマッピング、増圧考慮解析、「足し湯考慮」による引け巣解析機能
2013年(Ver.2013) ざく巣予測、離型剤スプレー機能、物性値の温度依存性機能拡張
2014年(Ver.2014) ユーザ演算機能、アニメーションバッチ処理機能、レポート作成機能、真空ダイカスト向け背圧計算機能
2015年(Ver.2015) ガイダンス機能、JMatProインターフェイス機能、湯流れ時に発生する引け巣の考慮機能
2016年(Ver.2016) 高精度湯流れ解析、物性値合せ込みツール、SolidWorksリンク
2017年(Ver.2017) 温度解析機能の高精度化、X線CT撮像データマッピングツール、ライセンス活用形態の改良

高速解析

ADSTEFANは、パソコンで動作する最高速の鋳造シミュレーションシステムです。
典型的な基本解析の湯流れ解析シミュレーション、凝固解析シミュレーションを一般的なPC(主メモリ:4GB,クロック:2.6GHz)で計算した場合の高速性をお確かめ下さい。

1.湯流れ解析時間の比較

  • 総要素数1000万以下なら2時間程度、2000万程度でも4時間前後で解析可能。
  • 5000万を超える要素数でも14時間前後での解析を実現!

クリックすると、大きい画像が表示されます。
画像を拡大する

2.凝固解析時間の比較

  • 総要素数1000万程度なら1時間程度(湯流れのおよそ1/2)で解析可能。

クリックすると、大きい画像が表示されます。
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簡単操作

1.メッシュの自動生成(高精度自動修復機能導入)

STLデータから直交差分(FDM)メッシュを自動生成します。
3次元CADデータ(STL形式)の品質が悪く、データに欠損がある場合でもデータ自動修復機能によって、形状の再現性を高めることが可能です。これにより、メッシュ生成と修復に費やしていた時間を短縮しています。

自動修復機能の例

2.豊富な材料データベースの提供

  • 材料物性値データとして、豊富な材料データベースが標準装備されており、材料を選択するだけで初期値が自動設定されます。又、追加登録や既存データのカスタマイズも簡単にできます。
  • 壁面抵抗や温度依存データ(潜熱放出パターン他)の設定も可能です。
材料 種類 主な材料名
鋳物 アルミニウム系 42 AC4C,ADC12等
鉄、鋼系 34 FC,FCD等
銅系 9 BC1,BC2等
マグネシウム系 14 AM60,AZ91D等
ニッケル系 1 インコネル
鉛系 2 Pb等
亜鉛系 5 ZDC1,ZDC2等
鋳型等 65 SKD61,生型,冷金,恒温材等
参考資料を含め170種類以上データを用意

材料物性値の設定項目

  • 密度
  • 熱伝導率
  • 比熱
  • 動粘性係数
  • 潜熱
  • 初期温度
  • 液相線温度
  • 固相線温度
  • 鋳物体積の収縮率
  • 線膨張係数
  • ヤング率
  • ポアソン比
  • その他

3.過去の解析パラメータのインポートとカスタマイズが可能

過去に解析した類似製品から、熟練者が作成した解析パラメータをインポートしての再利用、及び既作成データや同僚が作成したデータのカスタマイズが可能なため、簡単に解析パラメータを作成できます。

信頼性の裏付け

1.豊富な製品欠陥とシミュレーションの比較検証

例1 湯流れ解析(湯廻り不良)事例:スロットルチャンバ
製品の欠陥発生部と湯流れ解析結果は、良く一致している。

写真:右上突起部(赤丸)に湯廻り不良    解析結果:湯廻り不良部に一致
湯流れ解析(湯廻り不良)事例

例2 湯流れ解析(湯境い不良)事例:携帯電話
欠陥発生部は温度降下大の溶湯衝突部、空気巻込み部に一致している

湯流れ解析(湯境い不良)事例

湯流れ解析(湯境い不良)事例

例3 凝固解析(引け巣欠陥)事例:試験鋳物
X線写真と解析結果は一致しており、押湯との接続部形状が薄く長いため、製品側から押湯側への指向性凝固が妨げられて製品部に引け巣が発生する。

製品X線写真:内部引け巣部         解析結果:赤い部分が引け巣部
凝固解析(引け巣欠陥)事例

2.先端技術の研究・アライアンス

ADSTEFANは常に進化するシステムです

  • 継続的な産学連携の研究投資により、先端の技術開発を推進
  • 研究成果を新機能として製品へ反映
依頼先 分野 種別 研究概要
東北大学大学院工学部安斎研究室 湯流れ 解法
  • 次世代解析手法の研究(粒子法など)
  • 熱応力解析ソルバの新手法による高速化
  • 表面張力
岡山県立大学情報工学部尾崎研究室 湯流れ 解法指標
  • 湯流れ起因の欠陥指標の研究
  • 水モデルでの可視化実験
  • Mg射出成形による事例作成
  • アルミ合金の流動性試験
岩手大学工学部平塚研究室 凝固 指標
  • FC材(ねずみ鋳鉄)のチル予測の研究
  • FC材の引け巣実験

動作環境

対応OSと推奨ハードウェア構成

  対応OS 対応言語
対応OS・言語
Windows7 Professional
Windows7 Professional x64 Edition
Windows10 Pro
日本語
英語
中国語
Linux RedHat7.3(x32)以降
Linux RedHat7.3 x64以降
CentOS6.4
英語
  推奨ハードウェア構成
CPU
  • Intel:開発コード「Nehalem-EP」採用プロセッサ
    • Core i7(CPU当たり最大4コア)
    • Xeon 5500番台(Core i7の複数CPU対応版)
  • Intel:開発コード「Westmere-EP」採用プロセッサ(2010年3月発売)
    • Xeon 5600番台(5500番台の後継)
    • コア数:6コア/CPU、性能:5500番台に対し1.5倍
  • AMD PhenomUなど
  • IBM POWER5など
搭載メモリ容量 2GB以上(32bit機)
8GB以上(64bit機)
  • * 注:64bit機のアドレス空間を活用できる容量が望ましい。
ハードディスク容量 80GB以上
その他 CD-ROMドライブ装置
高速解析について。 簡単操作について。 信頼性の裏付けについて。
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