Тенденции в методите за разработване на инструменти

Synea Vision дентална турбина
По-бързо на пазара с методите за развитие.

Високото ниво на иновации е от съществено значение за международната конкурентоспособност на дадена компания. Това изисква най-новите методи за разработване, които да спомогнат за реализирането на новаторските идеи относно продуктите, като същевременно да поддържат фокуса върху оптималната полза за потребителя. Като водещ доставчик в областта на денталната технология, W&H е известна с високото ниво на качество и надеждност на нейните продуктови решения вече 125 години. Използването на модерни методи за развитие позволява на компанията да предлага високотехнологични продуктови решения на пазара, само след кратък период на разработване. По този начин бързо и цялостно се грижи за изискванията на клиентите по целия свят.

Методът на крайните елементи, или МКЕ накратко, е иновативен инструмент в областта на разработването. МКЕ е математически подход за изчисление на геометриите на сложни компоненти при мултифинкционални задачи. W&H вече успешно използва този симулантен метод в широка гама от проекти за разработване в различни области. От около 15 години в методът се включват структурни механики, както и в динамиката на флуидите и електромагнетиката.

Целта при използването на програмите за симулация е поставянето на техническа оценка на нови продуктови разработки и техните версии в ранен етап на проекта. В следствие на това ще се намали броят на изискваните прототипи. В случай на много обширни тестове на продукти, това дава възможност не само да се спестят разходи, но и да се съкрати времето за разработване като цяло. В допълнение, този метод ни позволява още по-бързо да стартираме актуализации на продуктите на пазара и все така с очакваното високо ниво на качество от W&H.


Фокус върху разработването на максимално лесни за употреба инструменти

В обхвата на миниатюрните продукти, целта е да се намери перфектният състав на компонентите по отношение на механичните граници на материалите, от които са изработени, например, напрежение, устойчивост и изкривяване. Ергономичността и удобството за потребителя като цяло представляват допълнителни изисквания, които са от съществено значение за повторната оптимизация на геометрията. Например, FG пуш бутон системата на W&H е ключов компонент за турбините и правите и обратни наконечници. Тази част е отговорна за здравото задържане на борера в позиция. Минималният размер и максималната лекота на работа са съшествени за лекаря по дентална медицина при смяната на борер.

Терминът “FG” означава захват при триене, когато е приложен към цангата и играе ролята на клампираща система в главата на инструмента. Базиран е изцяло на триене и е съставен от два основни компонента: цанга и профилна втулка (вижте илюстрацията). В този дизайн, важно е да се намери "оптимален компромис" между силата на задържане и силата на действие. Прилагайки метода МКЕ можете да се доближите до максималното напрежение, използвайки геометрични оптимизации.

сила на задържане

Видео: FG пуш бутон система

Видео

Видеото показва еквивалентните напрежения, действащи върху взаимодействащите си компоненти (цанга, профилна втулка и борер), когато потребителят натисне FG пуш бутона. Визуализацията на триенето в контактните точки може да се използва за извличане на преки изводи за силите на действие и задържане.

Могат да се използват подходящи модели от материал и не линейни условия за контакт (= включително визуализация на триенето между две тела или повърхности) за стимулиране на всички функционално-свързани стъпки по време на действие на пуш бутон системата в структурния анализ, който графично показва механичното натоварване.



При задействане на пуш бутона, потребителят извършва следните стъпки:

  1. Разтваряне на цангата чрез профилна втулка (задействаща сила от страна на потребителя)
  2. Поставяне на борера
  3. Освобождаване на профилната втулка и затягане на борера (сила на задържане на борера)

Всички решаващи параметри като максимално напрежение в цангата, компресивно напрежение в контактните точки между борера и цангата, както и между профилната втулка и цангата могат да бъдат лесно оценени с метода МКЕ.


Целева оптимизация на продукта, използвайки симулация

Следващите три илюстрации показват примери на еквивалентни напрежения, действащи върху цангата по време на експлоатация в денталната лаборатория. Цветовете показват зоните с високо напрежение (червено) и тези с ниско напрежение (синьо).

пуш бутон

Това дава възможност да се изчисли действащата сила, която е толкова важна за потребителя. Освен това, силата на задържане се определя и от статичен анализ, например, когато борерът не се движи, и от динамичен със скорост на борера до 400,000 rpm. Концентрираните анализи на контактните зони, например, в зоните, където има действащ процес на задържане, дават възможност за оценка на износването и продължителността на живот на пуш бутон системата на W&H чрез оценка на контактните повърхности и сили на триене.

Особено предимство на метода МКЕ е визуализацията на напрежението върху отделните компоненти. От една страна, това дава възможност за идентифициране на критичните зони, да се анализират и в последствие да се оптимизират. От друга страна, може да подобри работата на дизайнера относно възможните взаимодействия. Например, следващите снимки показват пуш бутон системи с различна дебелина на материала.

цанга

Заключение

Илюстрациите ясно показват, че симулацията може да се използва за бързо определяне на точните размери на компонентите, без необходимост от провеждане на обширни тестове на прототипа. Методът МКЕ осигурява по-кратко време за разработване и достъп на пазара. Продуктовите решения са на разположение не само в кратък срок, но и с познатото високо качество на W&H. Разработването на продукт с помощта на симулация позволява W&H да задоволи големите изисквания в областта на медицинските технологии и да постави стандарти за високо качество и надеждност на световния дентален пазар.

Контакт

Дипл. Инж. Карлхайнц Едер
Mechanical Drive
Technologies R&D
karlheinz.eder@wh.com