3DTIMON-模流分析“老將”開啟新征程

1、.3DTIMON:模流分析“老將”開啟新征程-機(jī)械制造論文3DTIMON:模流分析“老將”開啟新征程 撰文/ 朱輝杰今天， 每當(dāng)模具工程師談到模流分析， 總繞不開Moldflow，偶爾也會(huì)有人提到Moldex3D。十幾年前，曾經(jīng)和Moldflow 爭(zhēng)鋒的C-mold 似乎已經(jīng)被人遺忘。實(shí)際上，在模流分析技術(shù)高速發(fā)展的三十多年歷程中，唱主角的不僅有Moldflow 和C-mold，來自日本的3DTIMON 軟件也是核心角色之一。相比和Moldflow 幾乎同時(shí)期交互發(fā)展的3DTIMON ，Moldex3D 只能算是后來者。2016 年5 月，在3DTIMON V10 中文版正式發(fā)布之際，3DTI

2、MON 的東家日本東麗工程株式會(huì)社和國(guó)內(nèi)PLM 行業(yè)的老牌公司UDS（聯(lián)合數(shù)字集團(tuán)）確立了商業(yè)合作關(guān)系，UDS 成為3DTIMON 在中國(guó)區(qū)的獨(dú)家代理商，雙方合作向中國(guó)的模具制造業(yè)提供先進(jìn)的模流分析技術(shù)和工程支持服務(wù)。本刊記者有幸見證了“UDS-Toray 3DTIMON技術(shù)服務(wù)中心”的誕生，并采訪了日本東麗工程株式會(huì)社理事兼CAE 軟件事業(yè)部長(zhǎng)中野亮、技術(shù)總監(jiān)綾野裕和UDS 公司總經(jīng)理朱彩華。三維模流分析“老將”模流分析技術(shù)的發(fā)展和工程化、商業(yè)化應(yīng)用不過三十多年時(shí)間，誕生于日本的3DTIMON 和誕生于澳大利亞的Moldflow 都是其中的老牌軟件，而且均綿延至今。與Moldflow 從大學(xué)

3、研究成果轉(zhuǎn)化而來不同，3DTIMON 脫胎于材料提供商日本東麗株式會(huì)社提供纖維、樹脂和塑膠、碳纖復(fù)合等各種材料。3DTIMON 的開發(fā)始于1981 年，中野亮先生說：“這款軟件最初是東麗集團(tuán)的樹脂材料部門在技術(shù)研究和工程應(yīng)用中開發(fā)的，逐步成熟和商業(yè)化后，東麗集團(tuán)將這款軟件納入東麗工程株式會(huì)社的業(yè)務(wù)范疇，以便服務(wù)于更多企業(yè)。東麗工程株式會(huì)社分為電子事業(yè)部（液晶、半導(dǎo)體等業(yè)務(wù)）和工程項(xiàng)目建設(shè)事業(yè)部。CAE 軟件在營(yíng)收方面，雖然在東麗工程株式會(huì)社中占比不高，但是，其工程化應(yīng)用幾乎關(guān)聯(lián)東麗集團(tuán)的各個(gè)業(yè)務(wù)部分，CAE 對(duì)東麗集團(tuán)的業(yè)務(wù)發(fā)展非常重要?！?DTIMON 的亮點(diǎn)不僅僅在于“老”，還因?yàn)槠湓谀Ａ?/p>

4、分析技術(shù)發(fā)展的歷史上，創(chuàng)造了很多第一。在20 世紀(jì)80 90 年代，受限于有限元算法和計(jì)算機(jī)硬件性能，幾乎所有工程化和商業(yè)化的模流分析軟件均基于中性面2.5D 技術(shù)。1996 年，東麗發(fā)布了世界上第一款真正采用三維技術(shù)的模流分析軟件3DTIMON，大大簡(jiǎn)化了模型的前處理過程，也提高了復(fù)雜模型分析的效率和準(zhǔn)確性，降低了三維模型解算對(duì)計(jì)算機(jī)性能的需求。此前，這款軟件名為TIMON，“3D”字頭記錄了這項(xiàng)歷史性的技術(shù)突破。在模流分析技術(shù)的三維化進(jìn)程上，3DTIMON 早于Moldflow，更早于使用有限體積算法的Moldex3D。2003 年，基于東麗在材料特性研究和工程化應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，3DTIM

5、ON-OPTICS 功能模塊發(fā)布，可以分析模擬材料的雙折射率分布情況，3DTIMON 成為了世界上首款能預(yù)測(cè)制成品光學(xué)性能的商業(yè)化軟件。這項(xiàng)技術(shù)突破也使得3DTIMON 在光學(xué)制品成型領(lǐng)域有著不錯(cuò)的用戶基礎(chǔ)。作為模流分析領(lǐng)域的老牌軟件，3DTIMON 在超薄件分析、嵌件分析、多色成型分析都有著特殊的功能優(yōu)勢(shì)，但是，相比另一員老將Moldflow，甚至相比后輩Moldex3D，在中國(guó)用戶群中的知名度都有差距。對(duì)此，中野亮先生表示：“3DTIMON 在日本企業(yè)中的應(yīng)用非常普遍，在中國(guó)境內(nèi)的日資企業(yè)也有應(yīng)用，但在中國(guó)制造企業(yè)中的知名度確實(shí)不高。最近幾年，中國(guó)制造業(yè)飛速發(fā)展，我們?cè)谥袊?guó)開展了很多工程項(xiàng)

6、目，日益加強(qiáng)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的投入。此次，我們與UDS合作，希望擴(kuò)大3DTIMON 在中國(guó)制造業(yè)的影響力和應(yīng)用范圍。UDS 在中國(guó)制造企業(yè)中具備豐富的執(zhí)業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深厚的技術(shù)積累和良好的口碑，這是我們實(shí)現(xiàn)未來目標(biāo)的基礎(chǔ)?！盪DS 公司總經(jīng)理朱彩華先生在采訪中說：“UDS 是西門子工業(yè)軟件的最大代理商，有超過20 年的工業(yè)軟件銷售、咨詢和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，我們和東麗在業(yè)務(wù)上有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的互動(dòng)，相互之間有一定了解，這是雙方合作的基礎(chǔ)。同時(shí)，3DTIMON 確實(shí)有其獨(dú)到之處，有助于我們更好的服務(wù)于中國(guó)模具行業(yè)的客戶”。開啟中國(guó)之旅的金鑰匙Moldflow 在上世紀(jì)90 年代末就進(jìn)入了中國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)，Moldex3D

7、則在新世紀(jì)初開始市場(chǎng)耕耘。3DTIMON 雖是老將，但也是市場(chǎng)的后來者，那么，東麗和UDS 聯(lián)手開啟其中國(guó)之旅的底氣在哪？中野亮先生認(rèn)為，3DTIMON 開啟市場(chǎng)大門的金鑰匙有三個(gè)，第一，對(duì)材料特性的深入研究和大量數(shù)據(jù)積累。第二，3DTIMON 作為三維分析軟件的前后處理優(yōu)勢(shì)和專利算法。第三，各細(xì)分專業(yè)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)期積累的工程化經(jīng)驗(yàn)。中野亮說：“東麗集團(tuán)是材料研究和銷售公司，年?duì)I業(yè)額超過200 億元美金，員工超過45000 名。其中，纖維材料占業(yè)務(wù)量的42%，樹脂和塑料材料占25%，和IT 相關(guān)的材料占12%。3DTIMON 由東麗這樣的材料商研發(fā)，使軟件對(duì)樹脂、塑料、復(fù)合材料和纖維材料

8、的特性描述和分析、預(yù)測(cè)更準(zhǔn)確，材料種類和試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累更豐富。同時(shí)，我們不僅具有東麗本身材料的數(shù)據(jù)，還吸納了大量第三方材料商的數(shù)據(jù)。”除了材料特性數(shù)據(jù)的積累外，模流分析軟件的前后處理和算法，是決定軟件應(yīng)用效率、解算性能和結(jié)果準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)。據(jù)綾野裕先生介紹，3DTIMON 基于三維模型的算法是東麗的專利，這套算法經(jīng)過了大量材料特性和工程實(shí)踐的驗(yàn)證，其對(duì)模流流動(dòng)的分析和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度非常高，而且即使大型且高復(fù)雜度的項(xiàng)目，也不需要高性能的計(jì)算機(jī)，解算效率很高。因?yàn)?DTIMON 采用三維模型分析，因此在建模、劃分和生成網(wǎng)格等前處理環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化，相比其他軟件簡(jiǎn)單、高效得多。 模流分析本身是個(gè)

9、非常狹窄的技術(shù)范疇，應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)容量并不十分大，因此，不同軟件之間的角逐實(shí)際非常激烈。3DTIMON 爭(zhēng)鋒的另一把金鑰匙也是大多數(shù)日本工業(yè)軟件的特點(diǎn)在細(xì)分專業(yè)領(lǐng)域長(zhǎng)期深耕細(xì)作，從而形成的豐富工程化經(jīng)驗(yàn)。3DTIMON 除了前后處理和流動(dòng)、保壓、冷卻、翹曲等通用模塊外，還包括嵌入件、多色件、光學(xué)成型件、超薄件、超薄液晶件、粘彈性材料和結(jié)構(gòu)分析等專用模塊，這些都是3DTIMON 經(jīng)常長(zhǎng)期工程驗(yàn)證后、具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的模塊。憑借通用模塊和專用模塊，3DTIMON 可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造階段，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和模具工藝師利用直觀的三維方式，結(jié)合不同的材料特性，預(yù)測(cè)可能存在的問題，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、成形工

10、藝等不同階段給出可行的建議，從而避免翹曲、飛邊、凹陷等外觀不良問題，同時(shí)減少試模，縮短工期，提高效率，并降低物料和設(shè)備成本。除此之外，3DTIMON 還有許多獨(dú)特的功能優(yōu)勢(shì)。例如，可視化技術(shù)可以讓用戶在模流分析過程中，觀察模具內(nèi)部的情況，從而更好地分析和預(yù)測(cè)模流過程。例如，靈活的后處理模塊可以提供各種分析圖表，并將計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入到NASTRAN 等其他分析軟件中，從而進(jìn)行更全面的產(chǎn)品分析和驗(yàn)證。中野亮先生說：“除了CAE 軟件事業(yè)部外，東麗工程株式會(huì)社有專門的汽車和飛機(jī)事業(yè)部，還建立了專門的塑膠、復(fù)合材料事業(yè)部以及專屬的工程化研究部門。同時(shí)，東麗與汽車行業(yè)的豐田、本田、馬自達(dá)開展合作，長(zhǎng)期服務(wù)于

11、光學(xué)、精密機(jī)器領(lǐng)域的佳能、三星和富士康等企業(yè)。目前在3DTIMON 的應(yīng)用領(lǐng)域中，汽車行業(yè)占到40%，電氣占19%，精密機(jī)器14%，復(fù)合材料占10%，其他領(lǐng)域占12%。全球已經(jīng)有超過400 家企業(yè)使用3DTIMON。經(jīng)過三十多年的不斷深入研究和工程應(yīng)用，3DTIMON 在特定細(xì)分行業(yè)和專業(yè)領(lǐng)域的工程化能力不斷增強(qiáng)?！睂?duì)于模流分析軟件而言，能準(zhǔn)確描述、分析和預(yù)測(cè)各種材料特性，能高效和準(zhǔn)確的進(jìn)行前處理和解算，能確保計(jì)算結(jié)果值得信賴，這是軟件得到用戶支持的先決條件，有著35 年歷史的3DTIMON 顯然已經(jīng)具備了這樣的基礎(chǔ)。朱彩華先生對(duì)3DTIMON 在中國(guó)市場(chǎng)前景也談了自己的看法，他說：“去年，我

12、曾拜訪東麗的日本本部，東麗的材料研究和軟件工程化能力令人驚嘆。3DTIMON 在中國(guó)某些行業(yè)具有很好的應(yīng)用前景，例如，中國(guó)的汽車工業(yè)發(fā)展迅速，自主技術(shù)研發(fā)的呼聲漸高，加上輕量化、以塑代鋼的大趨勢(shì)，3DTIMON 在碳纖復(fù)合材料方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其能成為汽車企業(yè)的良好研發(fā)助力。在精密機(jī)器、光學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，3DTIMON 也明顯有很多機(jī)會(huì)。作為中國(guó)區(qū)的獨(dú)家代理，我們會(huì)幫助更多企業(yè)了解和使用3DTIMON?！焙献鏖_啟3DTIMON 未來之路“UDS 服務(wù)于中國(guó)制造業(yè)已經(jīng)超過20 年，作為西門子工業(yè)軟件的最大代理商和服務(wù)商，積累了豐富的軟件分銷、技術(shù)咨詢和工程服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，更在模具行業(yè)積累了很多資源。西門子

13、的主要工業(yè)軟件來源于航空制造業(yè)，軟件從工程中來，又應(yīng)用到工程中去，這是優(yōu)秀工業(yè)軟件的基礎(chǔ)。東麗的3DTIMON 也具備這個(gè)特點(diǎn)，由材料工程化公司開發(fā)，由行業(yè)龍頭制造企業(yè)應(yīng)用和驗(yàn)證，最終形成了世界級(jí)的模流分析軟件。UDS 牽手東麗，一定能在中國(guó)的制造業(yè)闖出一片新天地”，UDS 公司總經(jīng)理朱彩華先生對(duì)本刊記者說。據(jù)了解， 在V10 版本發(fā)布前， 東麗工程株式會(huì)社和UDS 攜手， 在上一個(gè)中文版本的基礎(chǔ)上， 加強(qiáng)了3DTIMON 的本土化程度，不僅提供了全中文的軟件界面，而且?guī)椭募碗娮咏坛桃踩鏉h化，以確保中國(guó)用戶能夠更方便的學(xué)習(xí)和使用軟件。中野亮說：“ 在日本， 很多Moldflow 用戶轉(zhuǎn)為

14、3DTIMON 用戶，原因就在于我們不斷在培訓(xùn)和技術(shù)支撐上的投入，不僅幫助用戶利用3DTIMON 解決工程問題，還根據(jù)用戶的新需求，不斷開發(fā)增加新的功能。在中國(guó)，UDS將成為我們和用戶企業(yè)之間的橋梁，不僅幫助中國(guó)用戶更好地利用3DTIMON，而且把中國(guó)用戶的需求反饋給我們，以增強(qiáng)我們的產(chǎn)品?！睋?jù)記者了解，東麗已經(jīng)在中國(guó)建立了研發(fā)中心，進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)和改進(jìn)，并支持中國(guó)的合作伙伴和用戶。未來一段時(shí)間，UDS 將和東麗攜手開展3DTIMON 應(yīng)用培訓(xùn)，并發(fā)布針對(duì)各行業(yè)和專業(yè)領(lǐng)域的中文教程，同時(shí)編制教材和大綱，讓3DTIMON 可以進(jìn)入模具相關(guān)的大專院校和職業(yè)技能院校。正如凌野裕先生所講：“3DTIMON 不僅僅是軟件產(chǎn)品，其關(guān)鍵在于包含了大量東麗的工程實(shí)踐和材料研究、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。我們希望通過與UDS 的合作，能將這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)引入中國(guó)的制造企業(yè)中，這將3DTIMON 在中國(guó)市場(chǎng)最大的價(jià)值體現(xiàn)?！庇浾呤钟浺徽絮r，吃遍天。3DTIMON 要在中國(guó)模流分析軟件市場(chǎng)后發(fā)先至，必須在某些