HyperWorks優化技術融入包裝設計流程，幫助聯合利華削減成本、加速研發

2016-12-22 by:CAE仿真在線來源:互聯網

項目介紹

聯合利華在日用消費品行業有120多年的歷史,已經成為世界上最知名的公司之一。其使命是“讓眾多品牌滿足您對營養、衛生、個人護理的日常需求;讓您心情愉悅、神采煥發,享受更加完美的生活。”目前,聯合利華生產超過400多個品牌的健康生活產品,從食品到肥皂,以及其他家用護理產品。聯合利華全球包裝設計部門位于康涅狄格州的特朗布爾市,主要為Dove、Suave、Caress、Axe、Degree、Ponds、Lux等其他護發、護膚和除臭產品開發硬質塑料容器。該部門與外包設計公司一起研究包裝概念,并將這些理念結合到3D建模環境中,確保初始設計符合制造工藝。

挑戰

全球包裝設計部門嘗試在設計流程的早期找到任何潛在的問題。如果這些問題在生產之后才被發現,則引起重新制造的費用是非常昂貴的,有時需要在生產過程對所使用的工具進行修改。所以,設計流程是非常耗時的,因為設計師需要去尋找一系列可能存在的問題。

該部門利用仿真來驗證潛在的設計問題,并確保設計符合制造工藝。其中的途徑就是尋找仿真工作的外包供應商,這樣的外包工作平均2個月才能完成研發和測試。

HyperWorks優化技術融入包裝設計流程，幫助聯合利華削減成本、加速研發hypermesh應用技術圖片1

解決方案

通過利用AltairHyperWorks計算機輔助工程工具,聯合利華減少了仿真所需的時間,并顯著降低了成本。“我們從多種方式來使用HyperWorks,”聯合利華高級設計工程師Bill Maffeo說,“也和Altair一起合作來進行定制包裝的設計,這樣我們就可以實現許多典型仿真步驟的自動化,削減準備工作所需的時間。”

聯合利華利用HyperWorks實現了建模流程自動化,包括載荷設置和邊界約束。設計師現在可以輸入基于CAD的模型,然后簡單地選擇一組已經備好的參數。

在進行仿真的時候,聯合利華包裝設計部門考慮了3個主要的潛在問題:

工藝問題,包括吹塑成型、注塑成型和注塑拉伸吹塑成型。
供應鏈問題,集中在最高載荷的抗壓測試、跌落測試、蓋插入力(通過推動瓶蓋的機械產生)、面板(裝配線上的扭轉)和傾斜角。
消費者問題,如擠壓容器所需的強度,保持容器形狀的能力和開瓶所需的力量。

“我們利用仿真對這些問題一一做了測試,”Maffeo說,“HyperWorks是非常寶貴的工具。”

在一個典型的仿真問題中,聯合利華從設計師需要分析的塑料瓶的CAD模型著手工作。

然后,他們創建一個吹塑模具工具的CAD模型,型坯(塑料管)是用合適的材料屬性而創建,設計師通過模擬吹塑模具機器的型坯將壁厚值設置好。隨后,設計師利用吹塑成型仿真所獲得的壁厚值進行瓶子最高載荷的抗壓測試。測試表明在瓶子超過允許的偏斜之前,瓶子是否可以承受所要求的特定設計的最高載荷。

除了利用HyperMesh來實現建模流程外,聯合利華還使用HyperWorks的其他工具,包括RADIOSS求解器、HyperStudy和OptiStruct拓撲優化、形貌優化及多學科優化。聯合利華包裝設計部門的一個目標就是確保其新的設計利用更少的材料,比他們所替代的產品要更優化,同時不改變結構性能。OptiStruct在這方面扮演了重要角色。

例如:在設計一款Hellman牌沙拉醬的大型容器時,設計師進行了模具內部表面光滑的吹塑材料的仿真。“這個設計一開始沒有達到我們所需的強度,”Maffeo說道,“后來,利用拓撲優化的結果在外形上設計成稍微扭轉曲面,并在瓶子外部建立平面結構,向外突出幾毫米,我們就創造了一個更堅固的容器。我利用OptiStruct來進行拓撲優化,它能夠顯示哪些地方應該增強材料,以達到承受最大的強度。”同樣,Maffeo還利用OptiStruct拓撲優化的功能來確定如何設計容器的內部,以確保設計師在相應的地方放置材料,并去除不需要的材料。

結論

“仿真測試節約了大量的資金,”Maffeo說,“使我們在設計早期就可以修改設計,而非在制造工具創建之后再來改變。HyperWorks仿真的精確度非常高的。我們對我們所做的仿真類型非常滿意;它能很好地預測我們在實際生產中所看到的情況。”

HyperWorks幫助聯合利華避免了潛在的工具重造的成本,加速了設計進程。“我可以在產品研發進程中有更多的時間來進行仿真工作,”Maffeo說,“當采用外包時,這個周期可能需要2個月。現在,將HyperWorks結合到我們自己的工作中,能夠讓我們快速運行仿真;所以現在很多項目,我們只需2-3周來進行仿真。”

HyperWorks已經成為聯合利華包裝設計流程中的重要部分。“HyperWorks和我們的工作方式是如此契合,很難想象在我們的設計流程中少了它會變成怎樣。”Maffeo說道,“如果沒有它這樣一個強大的后盾,我們的工作會十分困難,而且還會存在大量的猜測,無法解決許多潛在問題。”

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