11.01.2012

Doskonalsze odlewy dzięki SimulationDB

Jak powstają obudowy aparatów fotograficznych, części silników samolotów lub kilkutonowe elementy potężnych konstrukcji przemysłowych? Jak zaprojektować odlew tak, aby nie było w nim wad? Czy jest możliwe wyeliminowanie błędów, a tym samym obniżenie kosztów produkcji? Na wszystkie te pytania odpowiadają naukowcy z Wydziału Odlewnictwa, twórcy innowacyjnego systemu SimulationDB.


Na systemie SimulationDB kształcą się studenci, a nowi pracownicy uzyskują doświadczenie dużo szybciej i łatwiej niż kiedykolwiek wcześniej.

System służy m.in. do nawigowania i łatwego wyszukiwania projektów przy pomocy odpowiednich kryteriów.

Pomysłodawcą innowacyjnego rozwiązania jest dr inż. Pawel Malinowski, który pod kierunkiem dziekana Wydziału Odlewnictwa prof. Józefa S. Suchego opracował bazę danych SimulationDB.

Wydział Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie to jedyny tego typu wydział w szkolnictwie wyższym w Polsce, a nawet Europie.

Z połączenia wiedzy informatycznej, programowania, modelowania, symulacji, matematyki czy wreszcie fizyki i technologii, powstała interaktywna baza danych SimulationDB ułatwiająca pracę odlewników. Przyspiesza ona proces powstawania skomplikowanych odlewów, a tym samym zwiększa konkurencyjność i efektywność danej odlewni w skali kraju i na arenie międzynarodowej. W bazie danych gromadzone są wyniki symulacji, z których korzystają pracownicy zakładów odlewniczych przygotowując nowe zlecenia. Na tym systemie kształcą się także studenci, a nowi pracownicy uzyskują doświadczenie dużo szybciej i łatwiej niż kiedykolwiek wcześniej.


Jedyny w kraju


Wydział Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie to jedyny tego typu wydział w szkolnictwie wyższym w Polsce, a nawet Europie. A zapotrzebowanie na odlewników w przemyśle wciąż rośnie. Zdaniem dziekana wydziału, prof. Józefa

Szczepana Suchego, dla odlewników praktycznie nie ma rzeczy niemożliwych. - W tej chwili odlewnictwo zajmuje się zarówno wytwarzaniem implantów dla medycyny czy skomplikowanych w budowie elementów dla przemysłu elektronicznego, jak również np. samochodów, które w 60% wykonane są z właśnie z odlewów. Ponadto części silników lotniczych czy wielkie młyny dla przemysłu cementowego lub korpusy turbin - wszystko to zasługa odlewników - podkreśla prof. Józef Szczepan Suchy. Śmiało można powiedzieć, że odlewnictwo przeżywa w tej chwili swój rozkwit. Według ocen ekspertów roczny wzrost produkcji odlewów wynosi około 2%. Jednocześnie bardzo zmienia się ich struktura. Obecnie odlewy mogą zastępować kilkanaście czy nawet kilkadziesiąt elementów, które jeszcze kilka lat temu skręcano, montowano czy spawano. Tym samym system SimulationDB staje się niezwykle przydatny w odlewniach, które specjalizują się zarówno w bardzo małych elementach, ale także w dużych zakładach, które przeprowadzają skomplikowane symulacje, mają tym samym niekiedy problemy z zarządzaniem projektami i ogromnymi ilościami danych.

 

Czas to pieniądz


Pomysłodawcą innowacyjnego rozwiązania jest absolwent Wydziału Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki dr inż. Paweł Malinowski, który rozpoczął prace nad systemem SimulationDB w 2007 roku w ramach pracy doktorskiej (już na Wydziale Odlewnictwa). Z zamiłowania do programowania i baz danych powstało rozwiązanie, które cieszy się coraz większym zainteresowaniem wielkich zakładów przemysłowych. Aby poprawnie przygotować i przeprowadzić proces wytwarzania odlewu trzeba zarówno umiejętnie sterować samym wykonaniem formy, jak i procesem przygotowania metalu i wreszcie najważniejszym momentem, kiedy ciekły metal przelewany jest z pieca do formy i przekształca się w zakrzepły odlew. Istnieje szereg modeli, które pomagają w opracowaniu tej technologii, ale - jak już wynika z tego krótkiego, powyższego opisu - informacji różnego typu jest w tym procesie bardzo dużo. SimulationDB to narzędzie za pomocą którego można gromadzić symulacje przebiegu poszczególnych etapów wytwarzania, a następnie w łatwy i szybki sposób opracowywać nowe technologie. Dzięki temu proces przygotowania kolejnego odlewu przebiega dużo szybciej i sprawniej, przy jednoczesnym pominięciu błędów, które pojawiły się wcześniej.
Zdaniem dr inż. Pawła Malinowskiego główną korzyścią SimulationDB jest możliwość przechowywania informacji dotyczących technologii w jednym miejscu. - Ważną zaletą jest to, że gromadząc w systemie nieograniczoną liczbę projektów mamy możliwość bardzo szybkiego wyszukiwania konkretnych projektów spełniających określone kryteria. Ustalamy parametry: np. szukamy odlewu wykonanego z żeliwa, o określonych gabarytach i masie, naciskamy enter i w sekundę otrzymujemy listę wszystkich projektów, które spełniają te kryteria. Na podstawie tych informacji technolog może przeanalizować poszczególne modele i szybciej opracować technologię. Dodatkową zaletą SimulationDB jest szybsze kształcenie młodych pracowników - uzupełnia dr inż. Paweł Malinowski.

 

Odlew prawie idealny 


Wytworzenie odlewu w którym nie ma wad jest bardzo trudne, a wręcz niemożliwe. W procesie powstawania odlewu zawsze pojawiają się mikrouszkodzenia. - Naszym zadaniem jest zminimalizowanie obecności tych wad, a w miarę możliwości ulokowanie ich tam gdzie jest to najmniej uciążliwe dla użytkownika. W bazie danych zapisujemy również informacje o tych wadach, które pojawiły się wcześniej w podobnych rozwiązaniach, dla danego tworzywa czy kształtu odlewu i warunków wytwarzania. Przygotowując nową technologię możemy zwrócić uwagę zwłaszcza na te miejsca, w których pojawiły się wady. Dzięki informacjom z SimulationDB możemy zaproponować takie rozwiązanie, które pozwoli zminimalizować lub wyeliminować uszkodzenia w nowym odlewie. Tym samym baza danych znacząco przyspiesza drogę dojścia do odlewu prawie idealnego - mówi prof. Józef Szczepan Suchy.

Obniżenie kosztów produkcji dzięki zastosowanie SimulationDB następuje dzięki szybszemu uzyskaniu odlewu oraz skróceniu etapu przygotowania produkcji. Warto podkreślić, że wykonanie symulacji komputerowej procesu wypełniania ciekłym metalem wielkogabarytowego odlewu trwa czasami cały dzień. Dlatego nie bez znaczenia jest fakt czy tego rodzaju symulacje wykonujemy dwa, trzy razy czy np. kilkanaście - szukając najlepszego rozwiązania. Te kilka dni, które zyskujemy używając bazy danych, pozwala zmniejszyć koszty wyprodukowania danego odlewu.


System „SimulationDB" zapoczątkował nowy proces technologiczny, a jednocześnie odwrócił jego kolejność. Używając rozwiązania stworzonego na Wydziale Odlewnictwa AGH technolog nie rozpoczyna od przeprowadzenia symulacji (często bardzo czasochłonnych), tylko określa szczególne cechy odlewu, które są jednocześnie kryteriami wyszukiwania w bazie danych. Po krótkiej analizie wybranych projektów (mających podobny charakter) pracownik przygotowuje nową technologię bazując na wiedzy zgromadzonej w bazie. Opracowany system charakteryzuje się tym, iż jest on niezależny od stosowanego programu symulacyjnego, dzięki temu może być używany w każdej odlewni, która posiada jakikolwiek program do symulacji procesów odlewniczych. - Prototyp w tej chwili działa w odlewni żeliwa Alstom Power  w Elblągu. W nowym roku produkt finalny będzie działał „pełną parą" w tym właśnie zakładzie - dodaje twórca systemu dr inż. P. Malinowski. System został zgłoszony do Europejskiego Urzędu Patentowego i Urzędu Patentowego USA, gdzie przeszedł pozytywną weryfikację, a jego twórcy planują założenie spółki w celu komercjalizacji systemu SimulationDB.

 

Tekst: Anna Żmuda, Zdjęcia: Zbigniew Sulima