关键词:
数字孪生
材料成型
智能调控
缺陷预测
摘要:
随着新一代信息技术的发展,传统工业正向着智能制造的方向发展。在聚合物加工成型调控方面,传统的实验方法需要较高的时间成本和工艺调试成本才能完善工艺过程,这为生产者增添了负担,制约了生产者改进生产过程的积极性。数字孪生技术是智能制造领域方兴未艾的技术,应用数字孪生技术对材料成型过程进行调控对我国制造业进行产业升级,促进我国的智能制造具有重要意义。论文应用数字孪生有关思想,针对一种注凝成型工艺,进行了材料成型过程调控技术的研究。主要研究内容如下:(1)通过对高固高粘物料的物理特性进行研究,设计一种注凝工艺对其进行成型加工,该注凝总体工艺分为三个工序:水平输送工序、垂直挤出工序和熔铸成型工序。根据数字孪生虚拟模型的要求,利用计算机图形学相关知识,建立注凝装置的虚拟模型,并利用模型内部的拓扑结构完成虚拟模型的网格划分,为后续模拟仿真算法的应用奠定基础。(2)通过对离散元法进行研究,实现对水平输送过程进行模拟仿真;通过对挤出理论进行研究,实现对垂直挤出过程进行模拟仿真;通过对传热理论进行研究,实现对熔铸成型过程进行模拟仿真;通过对成型制品缺陷理论的研究,实现对成型制品产生的缺陷进行模拟仿真。将上述仿真结果储存到计算机,并通过Open GL进行模拟仿真结果的后处理操作,将仿真结果进行可视化展示。(3)构建材料成型调控数字孪生系统的框架,提出数字孪生系统感知数据的采集、传输及预处理方式。基于数字孪生系统实现注凝工艺的综合应用,模拟物料的整个加工过程。利用数字孪生技术,将传感器采集的温度值赋予熔铸模具的边界,进行最终制品的缺陷预测,实时调控成型质量。