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ITER ist ein wahrhaft globales Projekt, zu dessen Bau 35 Nationen beitragen.
ITER hat den Einsatz von 3DCS bei der Konstruktion und Montage einer Fusionsanlage in Cadarache, Frankreich, eingeführt.
Dies ist der größte Fusionsreaktor, der jemals gebaut wurde, und er ist an sich schon eine monumentale Leistung. Als Modell wird nur ein einziges Exemplar gebaut, aber es muss richtig gebaut werden. Das bedeutet, dass die anspruchsvollen Spezifikationen erfüllt werden müssen, was umfangreiche Simulationen und Tests vor dem Zusammenbau erfordert.
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ITER stellt nun fest, dass viele seiner Ingenieure es vorziehen, die Analyseergebnisse abzuwarten, bevor sie ihren "nächsten Schritt" tun, da die Daten helfen, "den Entscheidungsprozess voranzutreiben".
3DCS Variation Analyst CAA V5 Basierend – CATIA V5 Integrierte Toleranzanalyse Software
Dimensional Control Systems, Inc. (DCS), ein Dassault Systemes Premier CAA V5 Gold Software Partner, hat ITER bei der Implementierung der 3DCS Catia V5 basierten Software in den Entwurfsprozess des ITER Fusionsreaktors unterstützt.
ITER ist ein gemeinsames internationales Forschungs- und Entwicklungsprojekt, das die wissenschaftliche und technische Machbarkeit der Fusionsenergie demonstrieren soll. Die Partner des ITER-Projekts sind die Europäische Union (vertreten durch EURATOM), Japan, die Volksrepublik China, Indien, die Republik Korea, die Russische Föderation und die USA. ITER wird in Europa, in Cadarache in Südfrankreich, gebaut werden. Im Kern von ITER wird ein Gemisch aus zwei Wasserstoffisotopen (Deuterium und Tritium) mit Hilfe großer Magnetfelder erhitzt und komprimiert, und zwar unter Bedingungen, die denen ähneln, die für den Betrieb eines fusionsbetriebenen Elektrizitätswerks erforderlich sind.
INTEGRIERTE TOLERANZANALYSE
Dimensional Control Systems wurde von ITER beauftragt, verschiedene Aspekte einer Fusionsanlage maßlich zu bewerten. Über acht Monate lang erstellte das DCS-Team akribisch 3DCS-Toleranzanalysemodelle, die für die Konstruktions- und Fertigungsprozesse der ITER-Anlage repräsentativ sind. Die Aufgabe, die DCS von ITER gestellt wurde, ist klar: die Rationalisierung ausgewählter Dimensionsaspekte des Produkts und die Gewährleistung, dass alle Komponenten beim ersten Mal zusammengebaut werden, ohne dass Nacharbeiten oder Änderungen erforderlich sind. “Die Komplexität des Zusammenbaus einer Fusionsanlage erfordert einen komplizierten Montageprozess”, erklärt Bob Kaphengst – Präsident und CEO von DCS. Herr Kaphengst lobt die “Robustheit” von 3DCS, da es in der Lage ist, viele nicht traditionelle Montagemethoden zu handhaben. Der Montageprozess erforderte eine beträchtliche Modellierungskomplexität, die mit den Fähigkeiten von 3DCS, wie z.B. der Fähigkeit, mehrstufige Baugruppen zu modellieren, der Fähigkeit, Pins zu platzieren, der Fähigkeit, Löcher einzublenden, der Kollisionserkennung usw., recht einfach zu bewältigen war.
“FAHREN” DER ENTWURF
Der Einsatz von 3DCS bei ITER hat viele positive Auswirkungen auf den Entwurfs- und Montageprozess. Die Modellierung der 3DCS-Toleranzanalyse unterstützt ITER bei der realistischen Festlegung von Toleranzanforderungen in Bezug auf Funktion, Leistung und Kosten. Die Up-Front-Analyse erweist sich als unbestreitbar vorteilhaft, und zwar früh genug im Projekt, so dass Änderungen ohne negative Auswirkungen auf Kosten oder Zeitplan vorgenommen werden können. Es ist davon auszugehen, dass die Kosten- und Zeitersparnis durch diese frühen Änderungen erheblich ist.
[Von der DCS Global Technology Conference 2017 Tag 1]
Pierric Leonard präsentierte die neuesten Aktualisierungen des ITER-Toleranzmodells, das zur Steuerung der Produktion in der ITER-Baugruppe verwendet wird.
ITER ("Der Weg" auf Lateinisch) ist eines der ehrgeizigsten Energieprojekte der Welt.
In Südfrankreich arbeiten 35 Nationen zusammen, um den größten Tokamak der Welt zu bauen, eine Magnetfusionsanlage, die die Machbarkeit der Kernfusion als groß angelegte und kohlenstofffreie Energiequelle beweisen soll, die auf demselben Prinzip beruht, das auch unsere Sonne und Sterne antreibt.”
Das Modell selbst ist riesig, mit 14.500 verschiedenen Toleranzen und 35.000 Maßen.
Mir wurde einmal gesagt, der ITER-Tokamak sei wie eine Schweizer Uhr, nur so groß wie sechs Fußballfelder!
Die Präsentation von Pierric Leonard war ein großartiges Beispiel für Methoden zur Verwaltung großer Datenmengen und für Methoden zur Reduzierung der Simulations- und Interaktionszeiten.
Da die wichtigsten Komponenten aus verschiedenen Ländern stammen, ist es wichtig, dass sie bei der Endmontage zusammenpassen. Mit 3DCS arbeitet das Team hart daran, dies in die Tat umzusetzen, und das ist wirklich eine beeindruckende Leistung.
Die Herstellung von Baugruppen, die während der Montage wenig oder gar nicht nachbearbeitet werden müssen, ist eine ständige Herausforderung im Offsite-Bau. Während die traditionelle Antwort darin bestand, geometrische Probleme vor Ort zu lösen, was mit hohen Nacharbeitskosten verbunden war, können Techniken zur Fertigungsoptimierung diese Probleme im Vorfeld entschärfen. Die Toleranzanalyse ist eine solche Methode, die in der Fertigung weit verbreitet ist, um vorherzusagen, ob durch die Häufung von Toleranzen und Maßabweichungen Probleme auftreten werden.
Dieser Artikel demonstriert die Monte-Carlo-Toleranzsimulation an einer vorgefertigten Baugruppe, bei der Abweichungen von bis zu 37 mm im Vergleich zu den Abweichungen im Ist-Zustand, die bis zu 30 mm betragen, festgestellt werden. Außerdem wird die Prozessoptimierung untersucht, bei der das Risiko von Nacharbeiten aufgrund von Maßabweichungen durch die Auswahl alternativer Fertigungsprozesse um 65,6 % reduziert wird.
Um die Monte Carlo-Methode mit traditionellen Analysemethoden zu vergleichen, wird eine vereinfachte 1-D-Toleranzanalyse verwendet. Im Vergleich zu einer Abweichung von etwa 11 mm im Ist-Zustand ergibt die Monte-Carlo-Methode einen konservativen Wert von 15,4 mm, während andere traditionelle Methoden entweder zu konservativ (Worst-Case-Toleranzkette hat eine Abweichung von 19,8 mm) oder zu ehrgeizig (Wurzelsummen-Toleranzkette hat eine Abweichung von 4,6 mm) sind.
Die Toleranzanalyse mittels Monte-Carlo-Simulation erweist sich als ein proaktives Planungsinstrument mit mehreren entscheidenden Vorteilen für den Fertigbau und die Offsite-Konstruktion.
1. Erstens lassen sich komplexe dreidimensionale geometrische Interaktionen leicht mit sehr einfachen Toleranzkonfigurationen modellieren.
2. Zweitens können potenzielle Fehlausrichtungen an wichtigen Verbindungspunkten identifiziert und in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung der Variation quantifiziert werden.
3. Schließlich können Sie das Design verbessern, indem Sie alternative Konstruktionsverfahren vergleichen, um das Risiko von Nacharbeiten bei der Montage zu minimieren.
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