Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
- Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
- Šifra projekta: L2-3173
- Veda: Tehnika
- SICRIS: NAPREDNA SIMULACIJA IN OPTIMIZACIJA CELOTNE PROCESNE POTI ZA IZDELAVO VRHUNSKIH JEKEL (cobiss.net)
Vsebinski opis projekta
Za konkurenčno nastopanje na zahtevnih mednarodnih trgih je kakovost izdelka in učinkovitost proizvodnje izjemno pomembna, še posebej na področju izdelave jekel. Za konsistentno doseganje teh dveh ciljev je potrebno razumeti in obvladati vse korake v postopku izdelave, za kar so posebej priročni numerični modeli. V projektu bomo vzpostavili prototip simulacijskega okolja za primer proizvodne verige vrhunskega slovenskega izdelovalca jekel Štore Steel. To bo omogočilo uporabo numeričnih modelov vzdolž celotne proizvodne verige na način, ki koherentno poveže numerične modele posameznih korakov proizvodnje in dovoljuje sledljivost lastnosti izdelkov. Vsebina predlaganega projekta predstavlja logično nadgradnjo naših uspešno zaključenih aplikativnih projektov “L2-6775 Simulacija industrijskih procesov strjevanja pod vplivom elektromagnetnih polj” in “L2-9246 Večfizikalno in večnivojsko numerično modeliranje za konkurenčno kontinuirno ulivanje” ter z njima povezanimi projekti okvirnih programov EU. S pomočjo pridobljenega znanja smo z naprednimi numeričnimi modeli opremili partnerjevi veliki investiciji v novo jeklarno in valjarno in vzpodbudili digitalno preobrazbo podjetja v smeri Industrija 4.0. Namen predlaganega projekta je nadaljnji razvoj modelov v sklopu celotne procesne verige izdelave vrhunskih jekel za razumevanje, napovedovanje in odpravljanje napak proizvodnje kot so: makro izcejanje, vključki, izkrivljanja oblike, poroznost, vroče trganje, zmanjšana kvaliteta površine ter razpoke. Prvi cilj je razviti modularni večnivojski model skozi proces, ki temelji na predpostavki potujoče rezine za procesno verigo od kontinuirnega ulivanja do toplotne obdelave. Rezina bo vključevala termične, koncentracijske, mehanske in mikrostrukturne modele. Iz kombinacije modelov bodo izvlečene informacije kvalitete in morebitne napake. Že obstoječe modele za kontinuirano ulivanje in vroče valjanje, zgrajene po tem principu, bomo dopolnili z moduli, ki povezujejo ta dva procesa in jih podaljšali na toplotno obdelavo, s čimer bomo vzpostavili celoten procesni model. V tem modelu bomo upoštevali ravnovesje med fizikalno poglobljenostjo in računskim časom. Model bo omogočil vzpostavitev osnovnih relacij med porabo energije, makroskopskimi polji, mikroskopskimi polji in lastnostmi. Drugi cilj je razviti manjkajoče in izboljšati obstoječe fizikalne module brez posebnih omejitev glede računskega časa. Ti moduli bodo delovali na visoko zmogljivi platformi. Manjkajoči modeli bodo vključevali prenos toplote s sevanjem in mehaniko loma, izboljšani modeli pa tridimenzionalne modele mikrostrukture. Umetna inteligence bo uporabljena za prilagoditev poenostavljenih modelov s podrobnimi modeli ter za več ciljno optimizacijo glede na porabo energije, učinkovitost in kvaliteto izdelka. Tretji cilj je eksperimentalna analiza vključkov na podlagi v predhodnem projektu razvitega vodnega modela za kontinuirno ulivanje in eksperimentalna analiza mikrostrukture, lastnosti izdelka in napak po vsakem procesnem koraku za namen validacije. Rešitvene postopke v simulacijskem sistemu bomo nadalje razvijali na podlagi naše večkrat nagrajene inovativne tehnologije brezmrežnega računanja, konceptov mehanike kontinuuma na makroskopskem nivoju, koncepta točkovnih avtomatov na mezoskopskem nivoju in koncepta faznega polja na mikroskopskem nivoju. Numerična implementacija bo izkoriščala vzporedne računalniške zmogljivosti modernih delovnih postaj in superračunalnikov. Pričakovani učinki novega znanja so: izboljšana kakovost, izboljšane procesne zmogljivosti in produktivnost. Rezultati bodo neposredno uporabljeni v proizvodnji, objavljeni v revijah z najvišjimi vplivnimi faktorji področja in predstavljeni kot ključna predavanja na velikih mednarodnih srečanjih.