案例分析 | 通过成型仿真技术实现工艺优化
实现高效制造需要考虑的一个最重要因素是锻工的经验。包括对坯料温度的了解和感觉、工件尺寸的正确选择以及放入锻模时的正确角度。对于一家公司来说，由于需要掌握必要的经验来实现高效的锻造工艺，因此开展锻造加工工作似乎相当困难。
挑战
1996 年，Uponor公司决定开始自行生产以前一直从外部厂商处购买的金属配件。原因在于这样可以更好、更灵活地应对此类零部件的需求。首先，在开姆尼茨的弗劳恩霍夫研究所（IWU）的支持下完成了开发成型工艺所需的仿真。然后由 Uponor 对零部件进行测试和生产。
经过一段相对较短的时间后，可以很明显地看出，Uponor公司自己直接进行仿真更为有利。公司内部进行仿真在灵活性和时间方面能为工艺开发带来许多优势。此外，还可以大幅降低长期的工艺成本。如今，在从事锻造业务 12 年之后，Uponor 采用了预先对锻造工艺进行仿真和优化的方法，事实证明这种方法不仅可靠，而且效率极高。Uponor 将 Simufact.forming 用于成型过程的仿真，该仿真环境由位于汉堡的 Simufact Engineering GmbH 提供，专门针对金属成型行业的实际应用而开发。借助这一软件，可在进行首次试制之前即完成对成型工艺和模具进行评估和优化。
起初，我们希望能够一次性制造尽可能多的零件。 例如，理论上可以插入一段长度为 300 mm 的坯料。 而仿真明确表明，这种长度的坯料端部存在温度分布问题，因此无法再对坯料进行锻造。
——Gerald Oppelt，Uponor 生产技术经理
生产技术经理 Oppelt 先生负责在位于Haßfurt 的 Uponor 公司进行装置和模具的优化、生产工艺的改进以及选择合适的机器。在日常的协调工作中，他有条不紊地推动了工艺上的改进和管理理念的发展。
对局部应力和模具应力进行分析，以改进成型工艺。在尝试节约材料的同时优化使用所需的成型加工力。只有通过上述工作，才能完美地设计产品的材料流动，避免缺陷。
4个黄铜弯头同模锻造的温度分布图
应用
目前的应用表明，即使已经定型的工艺对优化也有着巨大的需求。工艺优化可将产量提高 50%，同时由于节省材料每年可使成本减少 102,000 欧元。这是如何实现的？
利用成型仿真软件对多个成型工艺进行评估。结论是将现有的工艺从双零件锻造调整为四零件锻造，从而将产量从每小时 800 件提高到1,000 件。此外这种方法还可以节约大约 35 吨材料，每公斤材料的价格为 3 欧元，因而能够显著降低成本。
黄铜 T 型件的单独制造
展望
如今，Uponor 正在评估一种使用预成型坯料进一步改善现有工艺的方法。目前的坯料使用的是圆形棒。由于预成型坯料需要更少的材料，因此采用仿真对这一生产方法进行了分析。同时还考虑到坯料成本。
此外，Uponor 还研究了一种采用新型压力机加工的新工艺设计。这种压力机可进行中空挤出成型工艺，因此可以加工成型零件内腔。这样可以额外节约大量的材料。在此情况下，下模会接收成型能，利用螺栓将能量转移到侧面并送入工件中，从而对这一区域进行辅助硬化。
该公司就这一方法的仿真与 Simufact Engineering 密切合作。Simufact 不仅能提供软件，还能作为咨询公司，将客户视为工程合作伙伴，进行更高级的技术开发合作,而不仅仅是日常业务交往。
结束语
Uponor GmbH 于 1996 年决定开展锻造业务，并且准确运用创新的仿真技术来弥补经验上的不足，这样做显然已经取得了成功。工厂的仿真设计-制造闭链式工作流程、完整的温度监测及记录为现场的工作人员提供了支持。
尽管这种做法在 1996 年显得有些异类，但如今已被许多公司广泛采用。通过与 Simufact 密切合作，顺利引进软件并经过短期培训和指导，就可以实施制造工艺，在相当短的时间内即可超越该领域竞争对手的效率。
因此 Uponor 正计划扩大成型仿真技术的应用，同时与 Simufact 合作进行仿真合作并开发新的方法。
