Gestione del rischio dimensionale per il più grande Tokamak al mondo

ITER, una collaborazione tra 35 nazioni che sta costruendo il più grande reattore a fusione al mondo a Cadarache, in Francia, si affida a 3DCS Variation Analyst per modellare le tolleranze su un assemblaggio Tokamak di oltre 600 componenti, individuando i rischi e garantendo la conformità prima che i componenti raggiungano l’assemblaggio finale.
35
nazioni che collaborano al progetto di fusione ITER
600+
componenti modellati nell’analisi delle tolleranze del Tokamak
15,000+
punti di misura distribuiti su 760 movimenti funzionali
15 min
per eseguire un’analisi delle tolleranze Monte Carlo con 5.000 iterazioni

La sfida industriale

ITER è una collaborazione globale tra 35 nazioni, l’Unione Europea (tramite EURATOM), Cina, India, Giappone, Corea, Russia e Stati Uniti, che sta costruendo il più grande tokamak al mondo a Cadarache, in Francia, per dimostrare che la fusione nucleare possa diventare una fonte energetica praticabile su larga scala. Trattandosi di una produzione in singolo esemplare, il Tokamak deve funzionare correttamente fin dal primo tentativo: non esiste un prototipo né un budget per rilavorazioni.

Precisione estrema su scala colossale

Diciotto magneti superconduttori a forma di «D» lunghi 14 metri circondano il vessel a vuoto, ciascuno con una tolleranza di gioco toroidale richiesta di soli ±0,5 mm. Calore, carichi strutturali e forze magnetiche durante il funzionamento comprimono e spostano la struttura: se l’uniformità del gioco esce dalla specifica, lo stress risultante può disallineare i magneti e danneggiare il dispositivo.

La complessità dell’assemblaggio di un impianto a fusione richiede un processo di montaggio estremamente articolato.
Bob Kaphengst
Ex Presidente e CEO, Dimensional Control Systems (DCS)

Sinergia tecnologica integrata

3DCS Variation Analyst ○ Metrologic DCS
Analisi delle tolleranze e valutazione del rischio per un assemblaggio di oltre 600 componenti

3DCS Variation Analyst modella l’intero assemblaggio del Tokamak (oltre 600 componenti, oltre 15.000 punti e 760 movimenti funzionali), eseguendo simulazioni Monte Carlo per determinare lo stato di conformità e quantificare l’impatto del rischio dovuto alla variazione dimensionale prima che i componenti raggiungano l’assemblaggio finale.

CATIA V5 CAA Integration ○ Dassault Systèmes
Integrazione CAD nativa per un flusso di lavoro di tolleranza basato su CAA V5

3DCS è distribuito come applicazione basata su CAA V5, integrando l’analisi delle tolleranze direttamente nell’ambiente di progettazione CATIA V5 di ITER per la gestione della configurazione e il monitoraggio della conformità, senza dover riformattare i dati CAD nativi.

Individuiamo i rischi: per esempio, se abbiamo un problema con un componente, possiamo vedere dove si trova l’impatto e determinare il rischio di non soddisfare i requisiti.
Pierric Leonard
Senior Dimensional Engineer

e operativa, impatto e risultati

Oltre 10 anni di continuo affinamento del modello

Il team dimensionale di ITER sta perfezionando il modello di tolleranza del Tokamak da oltre un decennio, aggiungendo moduli di analisi per migliorare la precisione e ridurre i tempi di calcolo.

Simulazioni Monte Carlo in 15 minuti

Un'analisi completa delle tolleranze a 5.000 iterazioni del modello Tokamak viene ora eseguita in soli 15 minuti, accelerando la gestione della configurazione e la valutazione del rischio.

6.000 misurazioni verificate per la conformità

Il modello supporta 6.000 misurazioni utilizzate per verificare lo stato di conformità ed eseguire studi di impatto su 30 requisiti funzionali e di assemblaggio.

Controllo del gioco a ±0,5 mm su magneti da 14 metri

L'analisi delle tolleranze sui diciotto magneti a forma di D mantiene il gioco toroidale entro ±0,5 mm, preservando l'allineamento strutturale sotto stress operativo estremo.

Decisioni guidate dai dati

Gli ingegneri di ITER attendono ora i risultati dell'analisi 3DCS prima della prossima decisione progettuale, utilizzando i dati invece delle ipotesi per guidare il processo decisionale.

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Un decennio di evoluzione del modello

Mappa delle 35 nazioni che contribuiscono al progetto di fusione ITER

Da quando è stato costruito il primo modello di tolleranza del Tokamak, il team dimensionale di ITER lo ha continuamente ampliato con nuovi moduli di analisi 3DCS.

Il modello ora traccia circa 14.500 tolleranze e 35.000 misurazioni, contro le 2.200 tolleranze e le 6.000 misurazioni della versione originale, con contributi da tutte le 35 nazioni partner.

Pierric Leonard presenta il modello di tolleranza ITER alla DCS Global Technology Conference
«ITER (“la via” in latino) è oggi uno dei progetti energetici più ambiziosi al mondo.»
Pierric Leonard, Senior Dimensional Engineer, ITER
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