Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Simulace pomáhá vytvářet bezpečnější výrobky

Simulace pomáhá vytvářet bezpečnější výrobky

Každý výrobek nabízený v EU musí být opatřen značkou CE (zkratka francouzského označení Communauté Européenne), která zaručuje, že výrobek splňuje zákonné požadavky platné v EU. V Německu musí mít každý výrobek navíc označení GS, garantující přezkoušenou bezpečnost, v USA označení UL, potvrzující, že výrobek prošel zkušebnou Undewriter Laboratories, atd. Splnit kritéria pro přidělení různých požadovaných značek jakosti je pro vývojové inženýry často velmi náročný úkol. Například než přijde na trh nový model napařovací žehličky, musí výrobce provést náročné testy a prokázat její bezpečnost. Mimo jiné musí každý prototyp v laboratoři bez poškození vydržet pád z výšky jednoho metru na dřevěnou desku. Tyto zkoušky dosud byly velmi nákladné, protože nejprve bylo třeba vyrobit několik prototypů. Každá změna v důsledku nevyhovující pádové zkoušky výrazně zvedla náklady vynaložené na úpravu vstřikovacích forem či jiných složitých výrobních nástrojů.

Ve spolupráci se známým výrobcem domácích spotřebičů, firmou Rowenta, vyvinuli pracovníci Fraunhoferova ústavu pro bezpečnost a spolehlivost systémů LBF v Darmstadtu matematický simulační model na bázi FEM (Final Element Method), který umožňuje pádovou zkoušku simulovat na počítači již ve fázi konstrukčního řešení výrobku – dlouho před tím, než je vyroben jeho prototyp. Takový simulační nástroj má pro výrobce velký význam jenom tehdy, když výsledek skutečně odpovídá realitě. Aby přezkoušeli, zda virtuální a skutečná pádová zkouška poskytují stejné výsledky, vyšetřovali odborníci ústavu dynamické pochody uvnitř žehličky se známou konstrukční vadou při jejím pádu ze žehlicího prkna, jednak simulační metodou na počítači a jednak skutečnou pádovou zkouškou, snímanou speciální vysokorychlostní kamerou. Přitom zjistili, že jak při reálné, tak i při simulované pádové zkoušce (obr. 1) vznikly na stejném místě, totiž okolo přišroubování zadního krytu k nádržce na vodu, v její stěně trhliny, kterými mohla unikat voda z nádržky do vnitřku žehličky. Simulace navíc poskytla ještě přesný časový průběh poškození: nejdříve praskne přidržovací čep zadního krytu, ten se posune, čímž vzniknou velké síly působící na šroubení a právě jejich důsledkem jsou trhliny ve stěně nádržky na vodu.

Podle názorných výsledků simulované pádové zkoušky mohli konstruktéři výrobce navrhnout nový zadní kryt žehličky. Možnost, že by po pádu žehličky voda z nádržky unikala, byla úplně vyloučena. Výrobci se tak podařilo rychle skloubit požadavky designu, funkce a provozní bezpečnosti nového modelu žehličky.
[Tisková informace Fraunhoferovy společnosti č. 11/2006 – Thema 3: Sicherer bügeln.]

Kab.

Obr. 1. Počítačová simulace dokáže odkrýt slabá místa v konstrukci výrobku (Zdroj: Fraunhofer LBF)

Příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde