De softwaretool CES Selector maakt de filtering en selectie van materialen mogelijk op basis van mechanische, ecologische en economische vereisten. Dit artikel zet enkele recente ontwikkelingen voor deze tool in de kijker, waarbij ook het SLC Lab betrokken is.

 De softwaretool CES Selector-tool van Granta Design ondersteunt de keuze van materialen en processen op basis van parameters zoals gewicht, kosten of mechanische prestaties. Andere, misschien minder bekende opties van deze softwaretool zijn de Eco-Audit Tool en de Hybrid Synthesizer.

Impact levenscyclus inschatten

De Eco Audit Tool helpt om milieudoelstellingen te implementeren in productontwikkeling (zoals de beperking van de koolstofvoetafdruk, vermindering van energieverbruik, beperking van afval en emissies). Materialen worden geproduceerd, verwerkt in een product, gebruikt en - aan het eind van hun leven - gerecycleerd of weggegooid. Productontwerpers die deze impact willen minimaliseren, moeten een snelle en effectieve manier hebben om de impact van de hele levenscyclus te kunnen inschatten en om hun ontwerp op de belangrijkste levensfasen te kunnen focusseren. De Eco Audit Tool biedt deze mogelijkheid.

Via een formulier, binnen de gebruikersinterface van de CES Selector, voert de gebruiker informatie in over de samenstelling van het product, verwerking, gebruik, transport en verwijdering. De tool combineert dit met ecogegevens van materialen en processen die worden gebruikt in het ontwerp. Het resultaat is een inschatting van het energieverbruik en de CO2-uitstoot als gevolg van elke fase van de productlevenscyclus.

Inschatting van de CO2-uitstoot in elke fase van de productlevenscyclus 

Gekwantificeerde informatie in het begin van het productontwerpproces helpt om beslissingen over materialen en proces te sturen wanneer deze nog een zo groot mogelijk milieu-impact hebben. Bijvoorbeeld:

-        als de productiefase domineert, kunnen materialen gekozen worden die dezelfde technische functie vervullen, maar een lagere productie-energie nodig hebben.

-       als de gebruikfase domineert in een product in beweging, kan de ontwerper zich richten op het selecteren van materialen met een lagere massa.

Mechanische prestaties voorspellen en vergelijken

De Hybrid Synthesizer is een ander add-on, geïntroduceerd in CES Selector 2010. Het maakt de voorspelling van de mechanische prestaties van hybride materialen en structuren,zoals sandwichpanelen, schuim, roosters (lattice truss model) en composieten, mogelijk en vergelijkt deze met bulkmateriaal.

Vergelijking van verschillende sandwichconfiguraties met bulkmateriaal

Kostprijs inschatten

Tot slot maakt een functie die op dit moment in ontwikkeling is de schatting mogelijk van de kostprijs van een component met behulp van het proceskostenmodel. In de huidige stand van deze add-on wordt dus de proceskostenberekening gecombineerd met de functionaliteit van de Hybrid Synthesizer.

De gebruiker kan volgende items specificeren:

-       Een of meerdere materiaal/proceskoppels,

-       Een aantal modelvariabelen en parameters (zoals batchgrootte, massa van de component, overhead tarief, enz.).

De synthesizer haalt dan gegevens (bijv. materiaalprijs, de investeringskosten van apparatuur, standtijd, gereedschapkosten etc.) van de betrokken materialen en processen op en berekent de kostprijs op basis van het proceskostenmodel (zie vergelijking beneden). Dit deel van de kostendata wordt vervolgens gecombineerd met materiaalgegevens tot een nieuw datapunt dat materiaal èn proceskosten combineert.

Proceskostenmodel

Vergelijking van de impact van verschillende productiehoeveelheden op de specifieke kostprijs

Sirris, en in het bijzonder het Sirris Leuven Composites Application Lab, neemt deel aan deze ontwikkeling als betatester van de software. Op de Sirris Materials Day van 4 oktober worden een reeks casestudies rond materiaalselectie gepresenteerd.

Sirris is ook een van de trekkers van het Europese project ‘Demaco’ (Design for Manufacture of Composites) waarin kostenraming voor verschillende infusieprocessen een belangrijke rol zal spelen.

Bronnen 

Mike Ashby: “Material Selection in Mechanical Design” (4th Edition: Chapter 13.6, p 406)

Granta’s Material and Process Cost Analysis Process

http://www.grantadesign.com/strategy/Process-cost-group.htm

Project Demaco

http://www.slc-lab.be/collaborative-projects of http://www.slc-lab.be/sites/default/files/Demaco_flyer.pdf 

Contact: Markus Kaufmann – Sirris Leuven Composites Application Lab

Mobiel 0498/919491 – email  markus.kaufmann@sirris.be

Dit artikel verscheen eerder in Techniline (http://techniline.sirris.be)