Aşağıdaki yazıda Çin’den bir AutoForm kullanıcısı, James He’nin, geliştirdiği geriyaylanma telafisi için CAD yüzeylerinde fark vektör alanının ve nokta karşılıklarının analiz yardımı ile elde edilmesi ve telafide kullanılması metodolojisi anlatılmıştır. Yazı, formingworld.com’dan çevrilmiştir.
Kalıp deneme aşamasında ve sonrasında ortaya çıkan geriyaylanma telafisi ihtiyacı, kalite sorunlarından dolayı uygulanması oldukça zorlu bir konudur. Bilindiği gibi telafi, çekme veya form operasyonlarından sonra ortaya çıkan elastik geri gelmeyi (geriyaylanma) düzeltmek için bir karşı önlem işlemidir. Pratikte bir kalıp yüzeyini telafi etmek, ilk nominal kalıp yüzeyini geriyaylanma hesaplamasına/ölçümüne göre form değişimine uğratmak(morphing)’tır.
Yüzey form değişimi(morphing)’de ana girdimiz geriyaylanma sonrası ve öncesi arasında hesaplanan yerdeğişimi vektör alanıdır. AutoForm yazılımı içerisinde geriyaylanma sonuçlarına göre telafi işlemini kolaylıkla yapabileceğimiz oldukça eksiksiz bir telafi modülü bulunmaktadır. Elimizdeki simülasyon olanaklarına rağmen, telafi uygulanmış(veya uygulanmamış) kalıplar imal edilip deneme aşamasına gelindiğinde, basılarak elde edilen sac parça ile proses çalışması sonu simülasyonundaki sac parça arasında küçük veya büyük ölçüsel farklar bulunabilmektedir. Bu farklar gerçek hayattaki uygulama ile simülasyonda buna karşılık gelen parametreler arasındaki farklara bağlıdır (gerçekte yapılan mühendislik aşamasında yapılana ne kadar karşılık gelmektedir?). Böyle bir fark ortaya çıktığında, kalıp yüzeylerinin basılı sacın tarama nokta bulutu datasına göre farklar kadar telafi edilmesi genellikle yapılan bir uygulamadır. AutoForm’un son sürümü(R8) bunun için “generic compensation” olarak adlandırılan fonksiyonunu getirmiştir. Bu fonksiyon, tarama nokta bulutu datası ile referans yüzey arasındaki fark vektörünü otomatik olarak hesaplar ve buna göre kalıp yüzeyini telafi eder.
Kalıp yüzeyinde deformasyon, parçanın kesit uzunluğu ve alanında bir miktar istenmeyen değişikliğe yol açabilir. Bu nedenle fark vektör alanını hesaplarken, herhangi komşu iki çözüm noktası arasındaki mesafenin değişiminin de hesaplanmasına gerek vardır. Bugünkü yazılımla yapılan default “generic compensation” uygulamalarında uzaklık değişimi ortalama olarak 0.1 mm seviyelerindedir ve değişim miktarı olarak uygun denilebilir. Fakat yine de bir kusur kalmaktadır; bu metod ile elde edilen nokta konumları, yüzey patch’leri ve sınırları üzerinde düzenli olarak dağılmamaktadır. Daha fazla noktaya ihtiyaç duyulabilmektedir ve bazen sonuçlar yeterli kalitede olmamaktadır. Aşağıda açıklanan yöntem ile fark vektöründeki noktaların topolojiye uyumlu bire bir karşılıklı olması sağlanacaktır (geometrik formlar üzerindeki noktaların karşılıklı eşleşmesi). Bu yöntemde taramada bulunan nokta sayısının artması ile hesaplama süremiz artmayacaktır.
Metodun Uygulanması:
İlk olarak, taranmış nokta bulutu üzerinden ad yüzeylerini deforme etmek için bir fark vektörü gereklidir. Fakat nokta bulutu ile CAD yüzeyleri arasında karşılık gelecek noktaların kontrollü belirlenmesi mümkün olmadığından(izdüşümle yapılmaktadır) bu fark vektörünün varolan CAD yöntemlerinde kullanılması istenen sonuçları vermeyebilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi tarama nokta bulutundaki A noktası CAD yüzeyine izdüşürüldüğü zaman topolojik konsept olarak karşılık gelen aynı noktayı belirleyemez.
Bizim fikrimiz fark vektör alanı için CAE’yi(analizi) kullanmaktır. Aşağıda bu metodun adımları
açıklanmıştır.
1. CAD yüzeyi AutoForm’da pre-formed bank(operasyona giren şekillendirilmiş sac) olarak tanımlanır ve bu saca malzeme özelliklerini de yükleriz.
2. Tarama nokta bulutu dataları AutoForm’da kalıp yüzeyi olarak tanımlanır; hem alt hem de üst kalıp yüzeyleri için.
3. Pre-formed blank tanımlanan kalıp yüzeyleri kullanılarak ve mesh refinement de-aktive edilerek şekillendirilir. Böylece tarama datası ile aynı formda olan şekillenmiş sac mesh’i elde ederiz.
4. Şekillenen sac ile pre-formed sacın aynı eleman ve node sayısına sahip olduğundan (no refinement) her bir node’un yerdeğişimi kolaylıkla tanımlanır. Bu yerdeğişimi taranmış nokta bulutu ile CAD yüzeyi arasındaki fark vektörüne karşılık gelir.
Aşağdaki şekil sonlu elemanlar CAE metodunun CAD yüzeyini formlamak için nasıl kullanılacağını göstermektedir.
Pre-deformed blank ve şekillendirilmiş sac arasındaki fark vektör alanı kalitesi oldukça iyi durumdadır. Çünkü;
1. Şekillendirmeden önceki ve sonraki kesit uzunluğu farkı oldukça küçüktür ve malzemenin elastik-plastik plastik deformasyonu ile sınırlıdır.
2. Tool olarak kullanılan tarama nokta bulutu düzgün ve sorunsuz olduğu sürece şekillendirme sonunda aldığımız sonuçlar da iyi olacak ve malzeme elastik-plastik deformasyonu ile sınırlı olacaktır.
3. Tarama nokta bulutu datasının sınırı CAD yüzeyinden daha küçük olsa bile tarama sınırından sonraki parça, sac metalin şekillenme karakteristiklerinden dolayı, gerçek şeklini koruyacaktır.
Bu yöntemle elde edilen tarama datası ile CAD yüzeyi arasındaki fark vektörü alanını kullanarak ticari CAD yazılımlarındaki morph fonksiyonları sorunsuz ve oldukça iyi deforme yüzeyler oluşturabilir. Bu yöntem ile yüksek doğruluklu ve kaliteli olarak CAD yüzeylerini tarama datalarına her zaman deforme edebiliriz.
Kalıp atölyelerine iyi bir haber olarak, bu metodoloji eski kalıpları tamir etmek(tekrar işlemek için yüzey oluşturmak) veya geriyaylanma telafisi için kullanılabilir. Gövde dış parçaların geriyaylanma telafisi daha yüksek kalite gerektirdiğinden fark vektörleri dağılımının daha yumuşak hale getirilmesi ilave çalışması isteyebilir.
Yukarıdaki son görüntüde tarama nokta datasında yan duvar yüzeyinde eğrileşme(side wall curl) bulunmakta idi. Bu data ile yapılan şekillendirme sonucu yan duvar eğrileşmesi azalarak elde edildiğinden CAD yüzey deformasyon sonucunda da bu bölgede daha fazla farklar gözükmektedir. Bazı problemleri çözmek için sadece CAD araçlarını kullanmak bazen istenen/beklenen sonuçları vermeyebilir. Fakat bunları, CAD yüzey deformasyonunda olduğu gibi, CAE araçlarından destek alarak çözmek oldukça kolaydır. Deforme yüzeyi elde etmek için CAD yüzeyini pre-deformed blank olarak kullanıp bu yüzeyi CAE’de simülasyonla formlamak bu konuda yeni bir fikirdir.
