Fraunhofer ILT 解決了一個復雜的切割工藝模擬問題,即實現了在手機及平板電腦上的加工過程模擬。
激光材料加工(LMP)過程的仿真在過去幾年取得了顯著地進展。德國亞琛的Fraunhofer 激光研究所近日發表聲明,如今的 LMP 管理軟件已可以對特定工件的工作狀態進行較好的預測。不過研發機構的專家也補充說,“這種預測過程極其復雜,需要耗費大量的計算時間”。
現如今,得益于巧妙的精簡,FRaunhofer ILT 取得巨大進展,它們公開發行了第一款可以運行在平板或者智能手機上的激光材料加工實時模擬仿真軟件。
在這之前,對激光加工工藝進行可靠仿真的技術只有少數專家才能掌握。在配備了先進的軟件以及計算機集群處理之后,他們可以給各種加工工藝提供可靠性高的仿真。但這種復雜的工作,工廠的普通用戶很難掌握。尤其對于 ILT 來說,它們往往需要依靠改變供應商的激光系統來建立新的技術流程。

衰減的鉆孔光束模擬
仿真時間的縮短
FRaunhofer ILT 的仿真專家一直在開發如何將仿真程序運行在更少硬件資源的軟件,比如平板電腦以及智能手機。
如今他們已經實現通過虛擬滑塊調整個性化參數,同時模擬仿真結果可以在參數界面窗口實時刷新。
軟件程序通過特定的應用模型來減少計算,大大減少了計算的復雜性,使得仿真結果可以實時得到。
傳統的模擬程序在激光光束及材料的人機交互中會涉及到一些復數項的表示。而對于用戶來說,他們并不關心這些數學參數,用戶感興趣的事情是當激光束焦點位置或者光斑直徑變化時鉆孔要如何變化。

新型許可軟件 AsymptoticDrill 中通過滑動條改變參數
簡化的仿真程序允許對這些參數進行適當調整,最終結果與實驗數據非常吻合:軟件界面上下的圖像分別實時顯示了使用新的計算模型得到的鉆孔位置的仿真圖像。與以前的方法以及實驗相比,參數的改變非常簡單,仿真結果以及參數可以在屏幕上實時顯示。
FRaunhofer ILT 的發言人 Torsten Hermanns 介紹:“該 app 開發的用戶對象是日常的工業任務,例如迭代設計計算。目標群體包括系統開發商以及機器操作員等。該應用的一個顯著優點是處理結果可以實時顯示,可在便攜式設備上進行交互。相比之下,傳統的 PC 機模擬通常需要更多地時間才能產生結果,并不適合攜帶:用戶必須離開操作室或者實驗室,快速的交互操作幾乎不可能實現,迭代設計計算量很大,很難加速日常任務的處理。”
他補充說,“該款程序可以用來為機械操作員的快速迭代設計服務,讓他們更好的了解系統開發以及 FRaunhofer ILT 的處理流程。并且根據客戶的需求公司一直不斷改善應用。最初,我們致力于解決客戶提出的問題。后來,我們需要滿足客戶越來越多的需求。當然,應用軟件的使用需要認證許可。”
高級應用:元建模
仿真的高速處理還開辟了一些新的技術領域,比如元建模。元建模涉及了工藝流程和產品評估標準的多個高維數據,很適合進行多參數的復雜仿真處理。這些數據可以用來以超切片的形式顯示不同參數對處理結果的影響。通過使用顏色編碼對處理結果進行展示可以使最佳參數清晰可見。
這種先進的仿真程序通過數據集數學運算可以找到全局和局部極值——例如最佳以及最差的參數設置。通過實驗手段可以實現多個參數的同時優化。這意味著在制造中使用這種新的方法可以使迭代設計更快執行。
定制軟件
該公司仍為大量客戶定制了一系列軟件。在軟件合同結束之前,軟件適用于所有客戶。根據計劃,FRaunhofer ILT 的專家的將會繼續改善程序以達到最佳效果。改善的訣竅在于傳統模式的熟練簡化。
FRaunhofer ILT 預計該軟件的潛力巨大,在許多工業領域都存在時間密集型計算。例如,在汽車領域,汽車的碰撞測試模擬需要相當大的計算能力。簡化模型的原理有望在此領域大展手腳。