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ITER è un progetto davvero globale, con 35 nazioni che contribuiscono alla sua costruzione.
ITER ha implementato l’uso del 3DCS nella progettazione e nell’assemblaggio di un impianto di fusione a Cadarache, in Francia.
Si tratta del più grande reattore a fusione mai costruito ed è un’impresa monumentale di per sé. Come il modello di progetto, ne verrà costruito solo uno, ma deve essere costruito bene. Ciò significa rispettare le specifiche più esigenti, che richiedono simulazioni e test approfonditi prima dell’assemblaggio.
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ITER sta scoprendo che molti dei suoi ingegneri preferiscono aspettare i risultati delle analisi prima della loro "prossima mossa", perché i dati aiutano a "guidare il processo decisionale".
3DCS Variation Analyst CAA V5 Based – Software di analisi delle tolleranze integrato in CATIA V5
Dimensional Control Systems, Inc. (DCS), Premier CAA V5 Gold Software Partner di Dassault Systemes, ha assistito ITER nell’implementazione del software 3DCS Catia V5 Based nel processo di progettazione del reattore a fusione ITER.
ITER è un progetto internazionale congiunto di ricerca e sviluppo che mira a dimostrare la fattibilità scientifica e tecnica dell’energia da fusione. I partner del progetto ITER sono l’Unione Europea (rappresentata da EURATOM), il Giappone, la Repubblica Popolare Cinese, l’India, la Repubblica di Corea, la Federazione Russa e gli Stati Uniti. ITER sarà costruito in Europa, a Cadarache, nel sud della Francia. Nel nucleo di ITER, una miscela di due isotopi di idrogeno (deuterio e trizio) sarà riscaldata e compressa per mezzo di grandi campi magnetici, a condizioni simili a quelle necessarie per far funzionare un impianto di produzione di elettricità alimentato a fusione.
ANALISI INTEGRATA DELLE TOLLERANZE
Dimensional Control Systems è stata incaricata da ITER di valutare dimensionalmente diversi aspetti di un impianto di fusione. Per oltre otto mesi il team DCS ha creato meticolosamente modelli di analisi delle tolleranze 3DCS rappresentativi dei processi di progettazione e produzione dell’impianto ITER. La missione affidata a DCS da ITER è chiara: ottimizzare gli aspetti dimensionali selettivi del prodotto e garantire che tutti i componenti siano assemblati al primo tentativo, senza bisogno di rilavorazioni o modifiche di sorta. “La complessità dell’assemblaggio di un impianto di fusione richiede un processo di assemblaggio complesso”, afferma Bob Kaphengst, Presidente e CEO di DCS. Kaphengst ha attribuito alla “robustezza” del 3DCS la capacità di gestire molti metodi di assemblaggio non tradizionali. Il processo di assemblaggio ha richiesto una notevole complessità di modellazione, che è stata gestita abbastanza facilmente utilizzando le funzionalità di 3DCS, come la capacità di modellare assemblaggi multistadio, la possibilità di inserire dei perni, l’ammiccamento dei fori, il rilevamento delle collisioni, ecc.
“GUIDA” IL DESIGN
L’uso del 3DCS in ITER sta producendo molti effetti positivi sul processo di progettazione e assemblaggio. La modellazione dell’analisi delle tolleranze con il 3DCS sta supportando ITER nella definizione realistica dei requisiti di tolleranza rispetto a funzioni, prestazioni e costi. L’analisi preventiva si sta dimostrando innegabilmente vantaggiosa già nelle prime fasi del progetto, dove è possibile apportare modifiche senza effetti negativi sui costi o sulle tempistiche. Si può ritenere che i costi e i tempi risparmiati da queste modifiche precoci siano significativi.
[Dal primo giorno della conferenza tecnologica globale DCS del 2017]
Pierric Leonard ha presentato gli ultimi aggiornamenti del Modello di Tolleranza ITER, utilizzato per guidare la produzione nell’assemblaggio ITER.
ITER ("La Via" in latino) è uno dei progetti energetici più ambiziosi al mondo.
Nel sud della Francia, 35 nazioni stanno collaborando per costruire il tokamak più grande del mondo, un dispositivo di fusione magnetica progettato per dimostrare la fattibilità della fusione come fonte di energia su larga scala e senza emissioni di carbonio, basata sullo stesso principio che alimenta il nostro Sole e le stelle”.
Il modello stesso è enorme, con 14.500 tolleranze diverse e 35.000 misure.
Una volta mi è stato detto che il Tokamak ITER è come un orologio svizzero, solo che è grande come sei campi da calcio!
La presentazione di Pierric Leonard è stata un ottimo esempio dei metodi utilizzati per gestire grandi quantità di dati e dei metodi per ridurre i tempi di simulazione e interazione.
Con i principali componenti provenienti da paesi diversi, è importante che si adattino tra loro al momento dell’assemblaggio finale. Con il 3DCS, il team sta lavorando duramente per rendere tutto ciò una realtà, ed è davvero un’impresa impressionante.
Produrre assiemi che non subiscano alcuna rilavorazione durante l’assemblaggio è una sfida perenne nelle costruzioni fuori sede. Mentre la risposta tradizionale è stata quella di risolvere i problemi geometrici in loco a scapito di ingenti costi di rilavorazione, le tecniche di ottimizzazione della produzione possono mitigare questi problemi a monte. L’analisi delle tolleranze è uno di questi metodi, ampiamente utilizzato nel settore manifatturiero per prevedere se si verificheranno problemi dovuti all’accumulo di tolleranze e variabilità dimensionale.
Questo articolo dimostra la simulazione Monte Carlo delle tolleranze su un gruppo di costruzioni prefabbricate, dove vengono identificate variazioni fino a 37 mm rispetto alle deviazioni in fase di costruzione, che arrivano fino a 30 mm. Viene anche esplorata l’ottimizzazione del processo, dove il rischio di rilavorazione legato alla variabilità dimensionale viene ridotto del 65,6% grazie alla selezione di processi di fabbricazione alternativi.
Per confrontare il metodo Monte Carlo con i metodi di analisi tradizionali, viene utilizzata un’analisi di tolleranza 1-D semplificata. Rispetto a una deviazione as-built di circa 11 mm, il metodo Monte Carlo produce un valore conservativo di 15,4 mm, mentre gli altri metodi tradizionali sono eccessivamente conservativi (la catena di tolleranza del caso peggiore ha una deviazione di 19,8 mm) o troppo ambiziosi (la catena di tolleranza della somma dei quadrati ha una deviazione di 4,6 mm).
L’analisi della tolleranza attraverso la simulazione Monte Carlo si dimostra uno strumento di progettazione proattivo con diversi vantaggi chiave per le costruzioni prefabbricate e fuori sede.
1. In primo luogo, le complesse interazioni geometriche tridimensionali possono essere facilmente modellate utilizzando configurazioni di tolleranza molto semplici.
2. In secondo luogo, i potenziali disallineamenti nei punti di connessione chiave possono essere identificati e quantificati in termini di distribuzione di probabilità di variazione.
3. Infine, è possibile migliorare la progettazione confrontando processi di costruzione alternativi per ridurre il rischio di rilavorazione dell’assemblaggio.
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