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MAGMA

Prodotto da MAGMA GmbH, Aachen
Distribuzione EnginSoft
Contatti info@enginsoft.it
Descrizione

Lo studio di processi metallurgici, quali quelli di fonderia, mediante modelli numerici presenta una varietà di problematiche tipiche di ogni processo e/o lega colata.

MAGMA5 con Ottimizzatore Integrato rappresenta il codice di riferimento per la simulazione e l’Ottimizzazione di ognuno di loro.

Il nuovo MAGMA5 Fully Optimize contempla la completa integrazione dell’Ottimizzatore nel modulo standard, per supportare la progettazione durante la ricerca della soluzione ingegneristica migliore.

Per l’Ottimizzazione automatica con MAGMA5, l’utilizzatore non necessita di una conoscenza approfondita del metodo di Ottimizzazione, poiché il software esegue automaticamente l’Ottimizzazione stessa. L’utilizzatore ha invece a disposizione gli strumenti per l’analisi e la valutazione dettagliata dei “Design Of Experiments” virtuali effettuati.

MAGMA5 Fully Optimize permette di simulare/Ottimizzare l’intero processo di colata (riempimento, solidificazione e raffreddamento dentro e fuori lo stampo), comprendendo inoltre la fase di lavorazione meccanica (separazione dei componenti dai sistemi di colata e lavorazione dei sovrametalli) e di trattamento termico finale.

La simulazione di processo può essere applicata con successo analizzando in dettaglio i risultati e i parametri di ogni tipologia di processo tramite i moduli dedicati che consentono l'ottimizzazione delle fasi di riempimento e solidificazione con una affidabile previsione dei difetti e l'analisi termica degli stampi.

La sua applicazione si estende infine all'analisi delle tensioni residue (cricche a caldo, cricche a freddo, deformazioni) tipiche di ogni processo produttivo rivolta sia ai getti che agli stampi.
La nuova release di MAGMA5 espande il potenziale di calcolo e analisi dei risultati attraverso l’utilizzo della tecnologia “MULTI-CORES” per la mesh e il post-processing (creazione immagini).

MAGMA 5

 

MAGMA Standard: Interfaccia CAD (MAGMA geometry)
magma

L’ambiente CAD per la modellazione solida si interfaccia con tutti i CAD 3D, offrendo la possibilità di importare ed esportare file geometrici di vari formati (STL, STEP, PRO-E CATIA).
La modellazione e manipolazione dei modelli geometrici parametrici per una completa Ottimizzazione geometrica può essere effettuata in modo comodo e intuitivo visualizzando il modello in un’unica finestra, dove i comandi di rotazione, traslazione, zoom e sezioni sono utilizzabili in modo dinamico e interattivo.
L’assegnazione delle variabili per la modifica automatica delle geometrie è facile ed intuitiva.
L’albero delle geometrie, disponibile a sinistra dell’ambiente CAD, restituisce con immediatezza la visualizzazione dei volumi creati o importati. Operazioni quali la modifica delle grandezze geometriche o dell’ordine dei volumi, la selezione, il copia e incolla di geometrie esistenti sono semplici e veloci.
Il comando “copy with reference”, di volumi creati all’interno di MAGMA5 o importati, lega le copie al volume originario, in modo che ogni modifica effettuata su quest’ultimo sia automaticamente applicata a tutte.
Le funzioni CAD implementate offrono la possibilità di modellare più velocemente e in modo flessibile modelli complessi: geometrie estruse con sezione terminale di forma differente rispetto a quella iniziale sono facilmente ottenibili, ad esempio, con il comando “skin”.

Inoltre, tutti i solidi possono essere dotati di raggi di raccordo semplicemente prevedendoli nel momento in cui si disegna la sezione.
Le geometrie importate possono essere modificate direttamente all’interno dell’ambiente CAD sfruttando per esempio i comandi di estrusione.
Operazioni booleane sono inoltre permesse tra modelli importati da CAD esterni e geometrie create all’interno di MAGMA5. Un esempio classico è costituito dalla generazione di anime di forma complessa con le relative portate


MAGMA Standard: La Mesh (MAGMA mesh)

Al termine della progettazione geometrica, il modello CAD deve essere tradotto attraverso l’utilizzo della mesh in modello matematico.
Dalla qualità della mesh dipende l’accuratezza dei risultati e il corrispondente tempo di calcolo. MAGMA5 offre la possibilità di caratterizzare i volumi necessari alla simulazione, in tempi estremamente rapidi (qualche minuto) grazie alla tecnologia multi-cores, attraverso la generazione del modello discretizzato, in un numero di livelli di affinazione scelto dall’utente, con il vantaggio di non rinunciare alla qualità (visualizzandola istantaneamente al termine della generazione) e di minimizzare i tempi di calcolo.

MAGMA 5

MAGMA Standard: Definizioni di Processo (MAGMA definition)

L'impostazione del processo di simulazione può ora essere elaborato seguendo l'albero delle definizioni impostando agevolmente tutti i parametri necessari:

  • materiali
  • condizioni di riempimento
  • condizioni di solidificazione
  • gestione dei sistemi di termoregolazione
  • gestione delle fasi di apertura delle parti stampanti
  • estrazione – shake out del getto
  • machining – separazione del componente dal sistema di colata complessivo

Lo schema riassuntivo del ciclo inoltre permette di verificare la corretta impostazione della simulazione.
Infine un sistema poka-yoke virtuale aiuta l'utilizzatore ad accorgersi di eventuali errori di impostazione attraverso l'accensione di warning di colore rosso.

MAGMA 5

MAGMA Standard: I materiali (MAGMA database)

MAGMA 5 è fornito di un completo database contenente tutte le proprietà termo-fisiche e termo-meccaniche dei materiali per le condizioni di processo adatto ad ogni tipo di fonderia.
Il database può essere implementato direttamente dall'utilizzatore in funzione di caratterizzazioni frutto del know-how aziendale o su richiesta di fornitura ad EnginSoft.
I dataset caratterizzati potranno essere forniti in tempi estremamente rapidi.

MAGMA 5

MAGMA Standard: Definizione dell’Ottimizzazione

L’Ottimizzazione automatica punta a calcolare ed identificare la variabili del processo di colata. Per questo motivo il software varia in modo automatico le variabili geometriche e di processo scelte entro i limiti posti dai gradi di libertà predefiniti.
Infatti, in contrasto con i “Design Of Experiments” virtuali, la maggior parte degli esperimenti è ancora sconosciuta all’inizio dell’esecuzione dell’Ottimizzazione.
Sulla base delle funzioni obiettivo date (e dalle eventuali condizioni secondarie), viene quindi valutata la qualità di ogni variante calcolata. La variazione automatica delle variabili definite inizia in relazione ad una sequenza di “Design of Experiment” (sequenza d’inizio). A seconda del livello di conseguimento della funzione obiettivo per ogni singolo esperimento, vengono ulteriormente create, simulate e valutate nuove varianti.
Prendendo spunto dai processi genetici delle biologia, questo approccio combina diverse generazioni e usa meccanismi di eredità, mutazione e selezione.
Per l’Ottimizzazione automatica con MAGMA5, l’utilizzatore non necessita di una conoscenza approfondita del metodo di Ottimizzazione, poiché il software esegue automaticamente l’Ottimizzazione stessa. L’utilizzatore ha invece a disposizione gli strumenti per l’analisi e la valutazione dettagliata dei “Design Of Experiments” virtuali effettuati.
MAGMA 5 è fornito di un completo database contenente tutte le proprietà termo-fisiche e termo-meccaniche dei materiali per le condizioni di processo adatto ad ogni tipo di fonderia.
Il database può essere implementato direttamente dall’utilizzatore in funzione di caratterizzazioni frutto del know-how aziendale o su richiesta di fornitura ad EnginSoft.
I dataset caratterizzati potranno essere forniti in tempi estremamente rapidi.

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MAGMA Standard: Il calcolo del riempimento (MAGMA fill)
MAGMA 5

Il modulo per il calcolo del riempimento (MAGMAfill) permette di simulare la dinamica di riempimento della cavità considerando lo scambio di calore delle parti in gioco.

La simulazione del riempimento dello stampo si basa sulla soluzione delle Equazioni di Navier-Stokes per il flusso della lega e il processo di riempimento degli stampi, utilizzando la tecnologia SOLA-VOF per monitorare la superficie libera del metallo, considerando la viscosità di fusione e la tensione superficiale del materiale sottoposto a calcolo.

MAGMAfill utilizza algoritmi precisi per considerare la posizione esatta dell'interfaccia metallo / stampo e la corrispondente parete di attrito. La computazione permette inoltre di considerare la fuga di gas dalla cavità attraverso gli sfiati o la sabbia permeabile e la corrispondente contropressione sul fuso.

MAGMAfill è utilizzabile per simulare qualsiasi tipologia di riempimento:

  • gravità
  • basculante
  • bassa pressione (LPDC)
  • alta pressione (HPDC).
  • centrifugo

L'utilizzatore può scegliere tra diversi algoritmi di calcolo in base al problema ed agli obiettivi da conseguire.
Tutti gli algoritmi utilizzati consentono:

  • Il calcolo della distribuzione delle temperature nel fuso e nello stampo durante il riempimento
  • Il tracciamento delle superfici libere del fluido in movimento
  • Lo studio dei flussi del metallo liquido
  • La definizione di condizioni iniziali quali: portate dipendenti dal tempo, pressioni o tempi di colata
  • La valutazione della contropressione generatasi nello stampo durante il riempimento
  • La considerazione di sfoghi d'aria nello stampo/forma o della permeabilità della sabbia della forma
  • La considerazione di colate in sottovuoto
  • La colata da più bacini, il numero degli attacchi di colata è illimitato
  • La considerazione dell'influenza di filtri
  • La valutazione della trasmissione del calore per convezione, conduzione e irraggiamento
  • Il calcolo di specifici criteri del riempimento (tempo, distribuzione della pressione, campi di velocità, massima pressione)
  • La visualizzazione dell'intero riempimento mediante animazione delle traiettorie del metallo liquido
  • Una procedura di controllo automatica degli intervalli temporali di calcolo

MAGMA Standard: Il calcolo della solidificazione (MAGMA solid)
MAGMA 5

Il modulo di solidificazione, basandosi sui Volumi di Controllo per il calcolo dell'analisi termica tenendo conto delle proprietà termofisiche dipendenti dalla temperatura, premette di investigare sulla dinamica di solidificazione e raffreddamento del getto tenendo in considerazione l'effetto di contrazione della lega nel passaggio dallo stato liquido quello solido.
In tal modo è possibile analizzare la capacità di alimentazione del getto individuando la formazione di porosità da ritiro.
E' possibile quindi analizzare il funzionamento del sistema di materozzatura, prendendo in considerazione i flussi termici conseguenti al movimento di massa fusa che dalle materozze scende all'interno del getto
MAGMAsolid si interfaccia direttamente con il modulo di riempimento sfruttandone i risultati e imponendoli automaticamente, permettendo di impostarli come condizioni iniziali della solidificazione.
Il calcolo della solidificazione fornisce le seguenti informazioni:

  • Dinamica di solidificazione e percorsi di alimentazione
  • Tempi di solidificazione, gradienti di temperatura, moduli termici e velocità di raffreddamento su tutti i punti del getto
  • Criteri di previsione per la generazione di macro e micro porosità
  • Carichi termici nelle parti stampanti e nelle anime
  • Criteri di previsione  per le bruciature e penetrazioni superficiali della sabbia
  • Criteri per la previsione dell'incollaggio (soldering) nella produzione di pressocolata
  • Curve di raffreddamento calcolate sul getto e sulle parti stampanti definibili in qualsiasi punto ed esportabili

MAGMA Standard: L’analisi dei risultati dell’Ottimizzazione

Il nuovo post-processing, basato su grafici 3D, matrici di correlazione e grafici a coordinate parallele, costituisce un prezioso strumento per prendere decisioni multi-criterio.
La ricerca della configurazione Ottimale può essere così effettuata in breve tempo mettendo a confronto centinaia di differenti simulazioni in modo agevole e preciso.

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MAGMA Standard: L'analisi dei risultati (MAGMA post)

L'analisi dei risultati viene agevolata dalla visualizzazione di più finestre contemporaneamente, in ognuna delle quali è possibile analizzare un risultato diverso e usufruire dei classici comandi di rotazione dinamica, traslazione, sezione e animazione.
L'innovativo comando "picking" permette di rilevare il valore puntuale di qualsiasi risultato con un semplice "clic" nella zona di interesse. Una finestra informativa restituisce le coordinate del punto selezionato e il corrispondente valore. Inoltre è possibile salvare in formato grafico l'evoluzione dei valori dei risultati fluidodinamici e termici dei punti selezionati per l'intero arco di tempo simulato.
I settaggi, predisposti dall'utente (viste, sezioni, scale e risultati), per il salvataggio delle immagini dei risultati vengono memorizzati per essere richiamati con le stesse impostazioni anche per le versioni successive, agevolando l'analisi di confronto di diverse simulazioni e di salvare le immagini in background.

MAGMA 5

MAGMA C+M: Core and Mold Production

La qualità delle anime e della motta riveste un ruolo importante sulla qualità finale del getto. Con l’aumento della complessità delle fusioni, la produzione delle anime e delle motte è diventata un fattore determinante per l’industria fusoria.

Con MAGMA C+M la produzione delle anime diventa prevedibile. L’approccio per tentativi è sostituito dalla conoscenza. Il programma usa modelli convalidati per il flusso multifase durante lo sparo dell’anima e considera le dinamiche di indurimento durante il gasaggio ed il lavaggio comunemente usati per i sistemi leganti tipo PU Cold Box e inorganico.

magmaLa formatura delle anime diventa prevedibile

  • Produzione di anime redditizia ed ecologica
  • Producibilità e trasparenza del processo
  • Migliore progettazione della cassa anima
  • Anime con densità e qualità riproducibili
  • Robusti parametri di processo in produzione
  • Rapido trasferimento di informazioni dalla progettazione alla produzione e viceversa
  • Riduzione del fabbisogno di materie prime

MAGMA C+M è disponibile sia come prodotto indipendente che come modulo aggiuntivo MAGMAc+m in MAGMA5.

Lo sparo delle anime

magmaDurante lo sparo di un’anima la sabbia viene rapidamente introdotta nella cassa-anima da una repentina espansione dell’aria.
Una tra le maggiori sfide nel produrre un’anima consiste nel decidere la giusta disposizione della figura in cassa-anima e nel trovare la migliore posizione delle boccole di sparo e dei filtri di sfogo, adatta per la produzione in serie. MAGMA C+M calcola il flusso multifase della sabbia e dell’aria, tenendo in considerazione le leggi fisiche che governano il processo di formatura delle anime. Per descrivere in modo dettagliato il movimento della sabbia nella spara-anime oppure per studiare il riempimento di casse-anima a più figure, è possibile definire simulazioni che comprendono anche la testa di sparo. Simulando solo la cassa-anima partendo dalle boccole di sparo, è possibile analizzare e valutare velocemente una data configurazione delle sparate e degli sfiati per ottenere una compattazione uniforme della sabbia.

L'indurimento delle anime

magmaLa simulazione rende trasparente il processo di indurimento delle anime sia per leganti organici che inorganici. I fenomeni fisici caratteristici che avvengono nei materiali coinvolti, come il flusso di gas, la condensazione, l’evaporazione, l’assorbimento o il desorbimento, vengono considerati nel calcolo.

Per sistemi leganti come il Cold Box per i quali viene promosso l’indurimento mediante gas catalizzatore, viene calcolato il gasaggio con ammina ed il successivo lavaggio con aria.
I risultati per valutare l’indurimento per questo tipo di tecnologia comprendono il percorso del flusso di ammina e aria, la concentrazione locale di ammina, la velocità del gas ed il tempo di permanenza del gas.
Le anime formate usando leganti inorganici vengono indurite in casse-anima termo-regolate con l’ausilio di aria calda insufflata. La simulazione considera in modo completo la dinamica di indurimento, comprese la vaporizzazione e la condensazione dell’acqua nell’anima ed il trasporto del vapore d’acqua con il gas che lo trasporta. Il contenuto d’acqua del legante è usato per descrivere l’essicazione locale dell’anima.

La termo-regolazione della cassa-anima

magmaLa termoregolazione della cassa-anima è richiesta per tutti i sistemi leganti induriti a caldo. Le resistenze o i circuiti ad olio possono essere simulati esattamente come vengono usati in produzione, controllandole tramite termocoppie o temporizzatori. La simulazione permette di valutare l’evoluzione del profilo termico in funzione del tempo e del numero di cicli. La posizione, le dimensioni ed il controllo dei riscaldatori, così come la posizione delle termocoppie di controllo e la definizione del sistema di controllo possono essere preventivamente verificati.


SISTEMI SUPPORTATI e versioni disponibili

MAGMA 5 è stato sviluppato per computer operanti in ambienti:

  • Windows 64 bit
  • Linux Red Hat 64 bit
  • Linux Suse 64 bit.

È disponibile in versione:

  • Parallela fino ad un massimo di 32 cores
  • Cluster fino ad un massimo di 64 cores

Moduli aggiuntivi

Il software offre l'integrazione di strumenti specifici (Moduli) dedicati a tutti i processi produttivi e materiali utilizzati in fonderia, suddividendola come segue:

Moduli specifici per la previsione delle proprietà meccaniche e microstrutturali in funzione della chimica e metallurgia del materiale

  • MAGMAiron (modulo di Micro-modellazione per le Ghise)
  • MAGMAsteel (modulo per il calcolo di processi di colata per gli Acciai)
  • MAGMAnonferrous (modulo di Micro-modellazione per le leghe di Alluminio)

Moduli dedicati per specifici processi produttivi per il controllo e la perfetta rappresentazione del processo stesso

  • MAGMAhpdc (modulo per le colate in alta-pressione – Pressocolata)
  • MAGMAlpdc (modulo per le colate in bassa-pressione)
  • MAGMApermanent mold (modulo per le colate in garvità con stampi in acciaio)
  • MAGMAwheel (modulo per colate in bassa pressione delle ruote
  • MAGMAdisa (modulo per processo DISAMATIC)
  • MAGMAlostfoam (modulo per il processo cera-persa)
  • MAGMAtilt (opzione per processo con basculamento)
  • MAGMArotacast (opzione per processo rotacast)
  • MAGMAinvestmentcasting (opzione per la generazione automatica del guscio e considerazione dell'irraggiamento del calore)
  • MAGMAoptimization (modulo per ottimizzazione multi-obiettivo dei processi di fonderia)

Moduli addizionali per il calcolo dello stato tensionale pre e post trattamento termico che possono considerare sia il componente che le attrezzature

  • MAGMA HT thermal (modulo per il calcolo dei trattamenti termici)
  • MAGMAstress (modulo per il calcolo delle tensioni e deformazioni residue in condizioni "as-cast" e dopo trattamento termico)
  • MAGMAdielife (opzione per il calcolo della vita degli stampi in acciaio)
  • MAGMAlink (modulo per il trasferimento dei risultati a codici FEM)
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