Kompozyty – nowoczesne projekty w 3DEXPERIENCE

Jednym z jego składników jest osnowa (nadająca kompozytowi twardość, elastyczność i odporność na ścieranie), a drugim materiał konstrukcyjny (wzmacnia kompozyt). Rolą osnowy jest ochrona materiału wzmacniającego i przenoszenie naprężeń zewnętrznych. Materiał konstrukcyjny odpowiedzialny jest za zapewnienie kompozytowi wysokich właściwości mechanicznych i wzmocnienie osnowy w różnych kierunkach.

Najczęściej stosowanymi rodzajami wzmocnienia w kompozytach są:

• włókna szklane,
• włókna węglowe,
• włókna aramidowe.

Ze względu na niską cenę i dobre właściwości mechaniczne często używa się kompozytów z włókna szklanego, nazywanych GFRP (ang. Glass Fibre Reinforced Plastics). Jednak nie wszystkie konstrukcje mogą być wykonane z najtańszych materiałów. Konstrukcje występujące np. w elementach samolotów pasażerskich bądź wojskowych budowane są z lepszych materiałów. Dlatego też wykorzystuje się kompozyty z włókna węglowego, nazywane CFRP (ang. Carbon Fibre Reinforced Plastics) lub z włókna aramidowego - AFRP (ang. Aramid Fibre Reinforced Plastics). Charakteryzują się one wyższą wytrzymałością, większą sztywnością i mniejszą masą własną. Lepsze właściwości kompozytów CFRP i AFRP przekładają się na wyższą cenę.

Obecnie obserwujemy dynamiczny rozwój przemysłu związanego z wykorzystaniem materiałów kompozytowych. Materiały te znajdują szerokie zastosowanie w dziedzinach, takich jak: lotnictwo, przemysł kosmiczny, budowa statków, jachtów, łodzi, zbiorników, urządzeń wiatrowych i innych. Ze względu na wiele zalet i oczywistych korzyści z zastosowania kompozytów, materiały te zyskują również popularność w przemyśle motoryzacyjnym gdzie główną zaletą wykorzystania tych materiałów jest zmniejszenie masy, a co za tym idzie — niższe zużycia paliwa, oraz poprawa sztywności konstrukcji do 40% w stosunku do konstrukcji stalowych.

Obecnie materiały polimerowe znajdują zastosowanie w ponad 1000 elementów samochodu. Tak zwane tworzywa wielkocząsteczkowe stanowią 10–15% masy samochodu osobowego. Najwięcej polimerów (ok. 60%) używa się do wykończenia wnętrza, w nadwoziu jest ich ok. 30%. Reszta jest przeznaczona na osłony jednostki napędowej i elementy wykończenia podwozia.

Projektowanie i wytwarzanie kompozytów na platformie 3DEXPERIENCE od Dassault Systèmes obejmuje całe spektrum rozwoju kompozytów, od projektu do analizy i produkcji na jednej wirtualnej platformie. Dzięki produktom CATIA do wirtualnego projektowania produktu, SIMULIA do wirtualnego testowania i DELMIA do wirtualnej produkcji w oparciu o opracowane we współpracy z liderami branży, rozwiązanie jest już stosowane w wiodących producentów w samolotach i helikopterach i dostawców, zespoły Formuły 1, projektantów i budowniczych jachtów, a także wykorzystaniu energii wiatru czy też producentów artykułów codziennego użytku. Oferowane rozwiązania pozwalają na osiągniecie szeregu korzyści na każdym etapie projektowania kompozytów. Do głównych zaliczyć można:

• Pełne pokrycie procesu, od projektowania kompozytów do analizy kompozytów i procesów ich wytwarzania.
• Projektowanie w kontekście globalnym produktu pozwalającym na przewidzenie iteracji z innymi komponentami
• Zapewnienie technologiczności konstrukcji dzięki integracji wymagań struktury, montażu oraz wymogów produkcyjnych już we wczesnym etapie projektowania.
• Redukcję czasu cyklu produkcji od projektu do przygotowania produkcji oraz wytwarzania.
• Zarządzanie dużą ilością danych, specyfikacji i warstw kompozytów.
• Zapewnić sprawną komunikację między uczestnikami projektu, zespołami pełniącymi różne funkcje w procesie a łańcuchem dostaw, pozwalając uniknąć kosztowne błędy i opóźnienia.

Obecnie Platforma 3DEXPERIENCE oferuje w swoim portfolio następujące role dedykowane procesowi projektowania i wytwarzania kompozytów:

Composites Designer rola pozwalająca konstruktorom w optymalny sposób projektować kompozyty z uwzględnieniem ograniczeń produkcyjnych już we wczesnym koncepcyjnym etapie redukując czas projektowania. Ponadto projektant już we wstępnym etapie  projektu może wybrać sprawdzone w branży podejście do projektowania aby lepiej zaprojektować strukturę części.
Na przykład podejście do projektowania metodą sieci daje korzyści w projektach części lotniczych, kadłubów łodzi czy też łopat turbin wiatrowych. Umożliwia również projektantom automatycznie optymalizować warstw podczas szczegółowego projektu dzięki dedykowanym funkcjom i łatwo symulować jak część zachowuje się w strukturze projektu.

Composites Manufacturer umożliwi projektantom elementów z kompozytów dzięki integracji w platformie 3DEXPERIENCE osadzenie wszystkich ograniczeń produkcyjnych w procesie projektowania w celu przygotowania procesu produkcji złożonych części kompozytowych i przygotowania ich masowej produkcji. Cały proces wytwarzania może być symulowany i optymalizowany wirtualnie co zmniejszenia kosztów procesu, zużycia materiałów i doboru metody wytwarzania np. układanie warstwy, dodawanie żywicy, projekcja laserowa, zmniejszenie naddatku materiału.

Composites Designer & Manufacturer integruje proces projektowania i wytwarzania pozwalając zapewnić na platformie 3DEXPERIENCE optymalny proces projektowania kompozytów wraz z równoczesnym tworzeniem procesu ich wytwarzania z uwzględnieniem wszystkich ograniczeń.

Composites Braiding Designer zapewnia zaawansowaną symulację oplatania włókien i pozwala projektantom wyświetlić ścieżki włókien na złożonych powierzchniach i optymalizacji parametrów maszyny, aby osiągnąć pożądane kierunki włókien. Zapewnia również prawidłowe prowadzenie trzpieni aby gwarantować właściwą objętość włókien w celu zminimalizowania masy oplotu automatyzując dotychczasowe manualne tworzenie procesu oplatania.

Composites Laser Projection Operator rola zintegrowana na platformie 3DEXPERIENCE  umożliwiająca przygotowanie produkcyjne i generowanie oraz edycję danych do projekcji laserowej. Pozwala producentom wybrać i wyświetlić kształt warstw materiałów kompozytowych aby umożliwić jej ułożenie na formie przez operatora co prowadzi do lepszego pozycjonowania. Rozwiązanie obejmuje wsparcie głównych dostawców projektorów laserowych.  Export plików .ply i .cal oraz czytanie plików .ply.