この紹介論文は、MDPI が発行した論文「Towards a Data Lake for High Pressure Die Casting」の研究内容です。 1. 概要: 2. 要約 高圧ダイカスト (HPDC) プロセスは、高度な自動化を特徴としているため、データが豊富な生産技術です。 インダストリー 4.0 や Internet of Production (IoP) などの概念から、プロセス データの利用が製品の品質と生産性の向上に貢献できることはよく知られています。 この研究では、HPDC のデータ レイクを介したデータ管理を可能にするための概念と、その実装の最初のステップを紹介します。 私たちの目標は、静的および動的なプロセス変数を取得、送信、および保存できるシステムを設計することでした。 測定値は、HPDC セル内の OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture) に基づく複数のデータ ソースから取得され、Node-Red および Apache Kafka で実装されたストリーミング パイプラインを介して送信されます。 データは、MinIO オブジェクト ストレージに基づく HPDC 用のデータ レイクに連続的に保存されます。 初期テストでは、実装されたシステムは信頼性が高く、柔軟性があり、スケーラブルであることが証明されました。 標準的なコンシューマー ハードウェアでは、1
本紹介記事は、[E3S Web of Conferences]によって発行された論文[“Experimental Material Characterization and Formability studies on Aluminium Alloy (AA 8011)”]の研究内容を紹介するものです。 1. Overview: 2. Abstracts / Introduction 板金成形加工は、多種多様な製品の生産に不可欠です。しかし、この業界では依然として塑性脆性（plastic fragility）の問題があり、それが頻繁に不良品の発生につながっています。生産中のこの問題を解決するには、成形限界線図（Forming Limit Diagram, FLD）を含む多くの要因を考慮することが重要です。本研究では、アルミニウム合金（AA8011）の成形性を、室温、100℃、150℃において、0.01 mm/sのひずみ速度で調査しました。中島試験（Nakajima test）を用いてストレッチ成形を実施し、研究結果を得ました。その結果、材料の制限応力は温度の上昇とともに増加することが明らかになりました。走査型電子顕微鏡を用いたフラクトグラフィー（fractography）調査と、LS-dynaソフトウェアを用いたシミュレーションによって分析を行いました。本研究は、極限温度におけるAA 8011シートの成形性に関する洞察に満ちた情報を提供することで、より生産的で成功する板金成形技術の開発に貢献することを目指しています。 アルミニウム合金は、軽量、優れた熱伝導性、並外れた成形性などの独特な特性により、航空宇宙産業や自動車産業をはじめとする様々な分野で有用です。特に航空機産業では、アルミニウム8XXX合金が広く使用されています。ジュラルミン（Duralumin, Al-Cu-Mg合金）は、航空機の設計に最初に利用された合金でした。析出硬化は、8XXXアルミニウム合金を強化する主要な方法です。銅は、8XXX系アルミニウム合金の主要な合金成分であり、微量のマンガンとマグネシウムが添加されることで、優れた被削性、高い強度、優れた成形性が得られます。 3. Research Background: Background of the Research Topic: 板金成形加工は、製造業において基礎となるものです。板金成形における塑性脆性（plastic fragility）は、依然として工業的な問題であり、しばしば欠陥を引き起こします。この問題を軽減するためには、成形限界線図（FLD）などの要因を理解することが不可欠です。アルミニウム合金は、「軽量、優れた熱伝導性、並外れた成形性」といった利点があり、「航空宇宙産業や自動車産業における高性能、携帯部品」に適しています。耐食性、携帯性、断熱性も、その有用性をさらに高めています。アルミニウム8XXX系合金は、航空機産業で広く使用されています。初期のAl-Cu-Mg合金であるジュラルミンは、航空機設計に最初に採用されました。析出硬化は、8XXXアルミニウム合金を強化する主要な方法です。これらの合金における銅、マンガン、マグネシウムの組み合わせは、「優れた被削性、高い強度、優れた成形性」を提供します。 Status of Existing Research: 先行研究では、アルミニウム合金の特性が探求されてきました。マグネシウムと銅の間の析出硬化の関係は、「優れた耐食性」で知られるアルミニウム合金の堅牢性に寄与しています。これらは、「航空宇宙の定義と追加部品」を含め、耐食性が要求される用途に適しています。2XXX系合金は、高い成形性により、複雑な形状と厳しい公差が要求される用途に使用され、熱処理によって機械的特性を向上させることができ、「油圧部品や航空機のテーマ[3-4]」などの用途に最適です。Al-4.5%Cu合金であるAA8011は、強度対重量比と被削性に優れているため、航空宇宙産業や自動車産業で使用されており、「モーターや翼の部品」のような高温環境下でも優れた性能を発揮します。研究では、疲労やクリープ[5-6]下でのアルミニウム合金の挙動に対する合金元素の影響が調査されています。Naik, R.B., Ratna, [7]は、極限熱条件下でのAA8011に対する最適な固溶化処理温度を513℃と特定しました。Valli Gogula, Kuldeep K, [8]は、室温から300℃までのAA8011金属に対して高温引張試験を実施し、成形中の微細組織発達が低温での降伏強度と引張強度を向上させる原因であることを発見しました。Dharavath, MT Naik, [9]は、引張および圧縮荷重を受けるAA2014-T6鋼合金を研究しました。Ji
この紹介資料は、[Fifth International Conference on CFD in the Process Industries, CSIRO]で発表された[“INDUSTRIAL SCALE DIE FILLING AND THE USE OF SHORT SHOTS TO UNDERSTAND THERMAL AND FLOW EFFECTS”]論文の研究内容をまとめたものです。 1. 概要: 2. 概要 (Abstract) 高圧ダイカスト(HPDC)における幾何学的複雑性と高速な流体速度は、顕著な自由表面分裂とスプラッシュを伴う強い3次元流体流れを引き起こします。HPDCのモデリングに特に適していることが証明されているシミュレーション手法は、SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)です。SPHでは、材料を固定された格子ではなく自由に移動する粒子で近似し、複雑な自由表面運動を伴う流体流れをより正確に予測できます。SPHでシミュレーションされたHPDC流れの3つの実用的な工業事例(自動車用ディファレンシャルカバー、電子機器ハウジング、亜鉛ドアロックプレートの鋳造)が示されています。これらの事例は、分裂した流体自由表面の詳細を示しています。 熱伝達と凝固を組み合わせた流れ予測の検証は、このようなモデリングにおいて重要な領域です。1つのアプローチは、ショートショットを使用することです。ショートショットでは、鋳造時に金属を不十分に充填するか、鋳造を途中で停止して、ダイキャビティを部分的にのみ充填します。凝固した部分鋳造物は、充填順序と充填中に発生する流れ構造に関する重要な情報を捉えています。実験とシミュレーションされたショートショットを比較することで検証を行うことができます。本研究では、ダイ温度、金属過熱度、充填量がショートショットに与える影響を調査します。最終的な凝固鋳造物の全体的な形状は予測とよく一致しますが、微細な部分は凝固する金属の表面挙動に依存すると考えられます。 3. 研究背景: 研究テーマの背景: 高圧ダイカスト(HPDC)は、自動車、家電、電子産業などにおける大量生産される低コスト部品の製造に不可欠なプロセスです。HPDCは、溶融金属(主にアルミニウム、マグネシウム、亜鉛)を高速(30-100 m/s)および高圧でダイに注入するプロセスです。 先行研究の状況: 先行研究では、HPDCのモデリングにSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)が利用されてきました。SPHは、複雑な自由表面流れのシミュレーションに適したラグランジュ(非格子)法です。先行研究には、水を用いた実験との検証や重力ダイカストへの適用などが含まれます(Ha et al., 1999)。多相流、実在状態方程式、圧縮性、凝固、破壊、多孔質媒体流れ、電磁現象、材料物性の履歴依存性といった複雑な物理現象も容易に組み込むことができます。 研究の必要性: ダイの複雑な形状は、顕著な分裂とスプラッシュを伴う3次元流体流れを引き起こします。ダイ設計および充填プロセスを最適化し、ポロシティなどの欠陥を予測・最小化するためには、正確なシミュレーションが必要です。特に、熱伝達と凝固を考慮したシミュレーションの検証が重要です。 4. 研究目的と研究課題: 研究目的: 産業規模のHPDCに対するSPHシミュレーションの適用可能性を実証し、検証のためのショートショットの利用方法を調査し、運転パラメータの影響を明らかにすること。 コアとなる研究課題: 5. 研究方法
![Figure 1: In a high-speed, automatic helix in-line CT unit the gantry, which accommodates the x-ray tube and the multi-line detector arranged opposite, rotates about the specimens on the conveyor belt [6]](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-1540-570x342.webp)
