金型流動CAE（流体シミュレーション技術）鋳造アプリケーション

現在、コンピュータソフトウェア、人工知能、シミュレーション解析ソフトウェアの精度と信頼性の発展に伴い、鋳造業界における金型流動解析ソフトウェアの応用はますます一般的になっています。caeシミュレーション技術は、鋳造金型の開発と製品生産に広く使用されています。数値計算理論とGPU並列技術のブレークスルーは、現代の鋳造プロセスは、デジタルシミュレーションと物理実験の両輪駆動の時代に入った。本論文は、筆者の高圧/低圧/鋳造プロセスにおける 重力鋳造 この分野における23年のエンジニアリング経験と典型的なプロセスケースを組み合わせ、実際の生産におけるモールドフローCAE技術の応用の重要なポイントを詳細に分析している。

鋳造シミュレーション技術と工学的境界条件の原理

鋳造プロセスは本質的に、複雑な制約条件下での溶融金属の非定常熱・物質移動プロセスであり、その数値シミュレーションには、Navier-Stokes方程式、エネルギー保存方程式、凝固相転移方程式を含む3次元連成モデルの確立が必要である。特に、以下の重要なパラメータは、工学的実践において強調されなければならない：
インターフェイスの熱伝達率: 測定データおよびソフトウェアのデフォルト値の偏差は 40% まで、現場の口径測定に熱流の調査を使用する必要があります
メルトレオロジー特性: ダイカスト アルミニウム 高速充填段階での顕著な非ニュートン流体特性
凝固収縮の補正：合金の熱物性データベースと連携した動的反復計算が必要

鋳造シミュレーションCAEソフトウェア

金型流動CAE技術とは、コンピュータ技術に基づく流体シミュレーション技術であり、数理モデルとアルゴリズムを用いて流体の流動をシミュレーション・解析するものです。鋳造の分野では、モールドフローCAE技術は、流量、圧力分布、温度場の変化などを含む、モールド内の金属流体の充填および凝固プロセスをシミュレートすることができ、エンジニアが鋳造プロセスをよりよく理解し、制御するのに役立ちます。

マグマソフト

MAGMASOFTソフトウェアは、鋳造業界を専門とするドイツの会社によって開発されたCAEシミュレーションソフトウェアです。このソフトウェアは キャスティング 鋳型の充填、凝固、冷却、熱処理、応力とひずみの包括的なシミュレーションと分析。このソフトウェアのシミュレーション技術により、複雑な鋳造プロセスがデジタル化・視覚化され、鋳造者が観察・理解しやすくなります。同時に、計算速度も速くなり、ほぼ1営業日で計算が完了します。薄肉部品は問題ありません（薄肉製品のFLOW3D頭痛）、ソフトウェアの熱収縮の結果は正確ですが、ソフトウェアの流れはflow3dやprocastほどではありません。

代表的な用途：自動車用ステアリング・ナックル 低圧鋳造 プロセスの最適化
利点：独自の「デュアルグリッド」技術により、計算効率を効果的にバランス（8時間で300万グリッド）。
限界：複雑な鋳造システムの流量予測における偏差は、手動で修正する必要がある。

フロー3d

FLOW3Dは米国で開発され、広く使用されています。FLOW3Dは、航空宇宙産業、金属鋳造、コーティング、消費者製品、マイクロインクジェットヘッド、船舶、MEMS、水力学などで広く使用されている汎用ソフトウェアです。FLOW3Dは、合理的なパラメータ設定で非常に高い精度でダイカスト鋳造に使用され、流動精度は90%以上に達します。FLOW3Dは操作が簡単で、インターフェースや手順が少ないことが特長です。唯一の欠点は、計算時間が通常1日から3日と長くなることです。製品が非常に大きい場合（500mm*400mm*300mm）、計算には4日近くかかります。また、メッシュ処理に必要なコストも高くなります。韓国のソフトウェアanycastingと比較すると、誰もが流れの具現化がより似ていると感じる。しかし、細部の精度はanycastingよりはるかに高い。

ケース検証：93%の宇宙船用チタン合金鋳造圧延空気欠陥予測精度
VOFアルゴリズムの利点：薄肉部品の自由曲面トラッキングエラー<0.2mm
計算コスト：新エネルギー自動車用モーターケーシング（620×480×320mm）全工程シミュレーション時間 98時間

プロキャスト

アメリカのProcast Software UES（UNIVERSALENERGY SYSTEM）社が開発した鋳造工程シミュレーションソフト。モジュール数が多く、スピードも速いのですが、メッシングがやや反人間的で、パラメータが網羅的で、入力に多くの人手を要します。他のCAE鋳造シミュレーション・解析ソフトと比較すると、マニュアルトランスミッションの運転はオートマチックです。流れや熱収縮の面では、ソフトウェアのシミュレーション結果は比較的正確で、90%以上の精度の場合、現実に沿ったパラメータ設定を達成することができます。さらに高い。

エニーキャスティング

Anycastingは、Windowsオペレーティングプラットフォームに基づいて、特別に様々な鋳造プロセスのシミュレーションシステムのために開発された新世代の高度な鋳造シミュレーションソフトウェアシステムです。長年のアップグレードを繰り返し、強力なReal Flowソルバーと三次元処理技術を持ち、ダイカスト、低圧鋳造、砂型鋳造など様々な鋳造プロセスをシミュレーションすることができ、ユーザーに効率的、正確で現実的な鋳造シミュレーション解析結果を提供します。

華氏 CAE

Huacasting CAEは華中科技大学内にあり、30年以上の研究開発期間を経て、長期的な生産実践の中で絶えず改良され、完成された統合ソフトウェアシステムである。鋳造装入凝固過程の数値シミュレーション技術を核心として、鋳造造型過程の過程分析と品質予測を行い、職人の鋳造過程の最適化を支援する。このソフトはコンピュータ上で鋳物の装入凝固プロセスをシミュレーションし、鋳造プロセスで発生する可能性のある欠陥、例えばエアロール、スラグ巻き込み、砂流し、下注ぎ、冷偏析、引け、縮み、緩みなどを予測する。

現地化の利点: 90% の国内鋳物場の必要性をカバーする砂型で作るプロセス キット
実測データ：収縮予測と工業用CT結果の相関 R²=0.87
更新: GPUアクセラレーション・モジュールがコンピューティング効率を400%向上

典型的なエンジニアリング・アプリケーションのシナリオと価値の定量化

鋳造システムの最適化

エンジンブロックの高圧鋳造プロジェクトにおいて、従来のファンゲートでは金属と液体が衝突する問題があることがFlow3Dシミュレーションにより判明しました。段差注湯方式に最適化した結果
ロールガス欠陥率を121 TP3Tから2.31 TP3Tに低減
金型寿命延長 30%

凝固プロセス制御

マグマソフトを用いた鉄道鋳物の凝固シミュレーション：
プロセスの歩留まりが68%から82%に向上
X線透視検査の合格率が18ポイント上昇

ミクロ組織予測

Procastの二次開発モジュールに基づくアルミニウム合金ホイールの結晶粒度分布の予測に成功：
測定値と予測値の誤差 < 1.5レベル
熱処理プロセスの最適化によりエネルギーを節約 22%

技術開発の最前線と工学的提言

マルチフィジカルフィールドカップリング：流れ場-応力場-微小構造のリアルタイムカップリングアルゴリズムを打破することが急務である。
デジタルツインの応用：企業は、プロセスパラメーター-シミュレーション結果-検査データのクローズドループ検証システムを確立することを勧められる。
国内ソフトウェアのブレークスルー：砂型鋳造の分野で中国鋳造CAEは、国際的な先進レベルに達している、優先的に検討することをお勧めします。