Simulace: opakovaně použitelné digitální vybavení pro tvorbu hodnot
Aby bylo možné přizpůsobit návrh podle požadavků a přání zákazníků, je třeba zajistit přístup ke správné kombinaci simulačních nástrojů.
Simulace nahrazuje nákladné a časově náročné fyzické testování. Simulace pomáhá zvýšit důvěru ve virtuální ověřování a verifikaci jakýchkoli koncepcí návrhu. Simulační modely v jádru digitálního dvojčete představují klíčovou roli pro zkrácení fáze návrhu. V kontextu digitálního dvojčete působí simulace jako koordinační prvek fungování ve skutečném a virtuálním prostředí.
Další součástí simulace je prediktivní údržba a hodnocení spolehlivosti. Díky koncepci metodiky 6 Sigma lze prostřednictvím procesů simulace dosáhnout snížení počtu poruch během provozu / využívání služby.
Simulace na úrovni komponentů a digitální dvojče:
Simulace na úrovni komponentů se provádí zejména pro ověření a optimalizaci geometrie a vhodnosti materiálu jakékoli konstrukce a zabývá se fyzikálními veličinami z různých oblastí, jedná se například o mechanické, konstrukční, tepelné, elektrické a elektromagnetické vlastnosti. Například při vývoji jakýchkoli elektrických konektorů nebo nabíjecích konektorů pro elektromobily je důležité zohlednit provedení různých komponentů.
Geometrie a parametry materiálu různých komponentů se mohou lišit, jak je znázorněno na obrázku 01, aby bylo v každé fázi vývoje výrobku možné dosáhnout optimalizace nákladů, hmotnosti, pevnosti, životnosti a výkonu.
Simulaci komponent lze provádět pro ověření namáhání nebo posunu pomocí statické analýzy koncových prvků, jak je znázorněno na obrázku 02.
Při průtoku elektrické energie dochází uvnitř komponentů k vytváření tepla. Pro návrh přenosu tepla prouděním nebo rozptylu tepla je třeba provést tepelné nebo tepelně konstrukční simulace. V pokročilých aplikacích lze simulovat speciální typy povrchové úpravy, které se používají u elektrických kontaktů, aby bylo možné minimalizovat opotřebení dvou kontaktních ploch. Simulace zahrnující vytváření tepla a jeho rozptyl se používá pro odvození parametru snížení výkonu proudového konektoru.
V dnešní vysoce konkurenční době je vedle kvality výrobků dalším klíčovým hlediskem spolehlivost. Simulaci odolnosti a párovacího cyklu lze provádět následným zpracováním numerické simulace pomocí osvědčených empirických modelů z různých oborů. Mechanické poruchy a opotřebení lze například odhadovat pomocí namáhání kontaktů z výsledků koncových prvků. Ztráta elektrického odporu se vypočítává na základě 1D modelování elektrických kontaktů. To je užitečné při sestavování modelu životního cyklu a posuzování spolehlivosti v souvislosti s konkrétními kontakty. Tento digitální model lze společně s provozními údaji (podmínky zatížení, podmínky prostředí, doba provozu atd.) použít jako digitální dvojče pro odhad zbývající funkční životnosti konektoru. Tato speciální a výhodná digitální služba představuje zákazníky velmi vyhledávanou funkci pro zachování jejich výkonnosti.
Na obrázku 03 je znázorněn příklad sítě koncových prvků spirálové pružiny, která se používá pro určení kritického místa prvků sítě a přípustné deformace před zničením kontaktního pinu.
Kromě klasického využití simulace jsou stále populárnější také přenositelné digitální vybavení v rámci standardního systému digitální obálky komponent výroby (AAS). Zákazníci vyžadují odpovídající modely digitálních dvojčat, které jsou geometrickou, funkční a behaviorální kopií skutečných strojů a dílů.
Závěr
Hlavní silou digitálních dvojčat jsou vysoce věrné simulační modely. Škálovatelná, modulární digitální dvojčata pomáhají všem zúčastněným stranám plnit nezbytné úkoly během celého životního cyklu produktu. Simulace, a tedy i digitální dvojčata, nabývají významu při navrhování, vývoji, výrobě a provozu. V blízké době se bude srovnávat kompatibilita a argumenty pro nebo proti pořízení na základě digitálních dvojčat před skutečným zkoušením fyzických produktů.
