Новости

Как 100-летний немецкий производитель Claudius Peters проводит модернизацию для 21 века с помощью генеративного дизайна

Claudius Peters – международный производитель систем транспортировки и обработки материалов для цементных, гипсовых, сталелитейных и алюминиевых заводов. История компании насчитывает более 100 лет – она была основана в 1906 году в Букстехуде, Германия. Сегодня у нее 12 офисов по всему миру. Тем не менее, такой срок производственной деятельности делает Claudius Peters своего рода «динозавром». А это значит, что перед ней встает фундаментальный вопрос: как избежать вымирания?
4 июня 2019

Компания поставила перед собой цели – стать более современной, сократить сроки выполнения заказов, снизить затраты и повысить уровень удовлетворенности потребителей. Для того, чтобы этого достичь, нужно было пересмотреть инженерные процессы. В 2007 году Claudius Peters начала внедрять инструменты цифрового проектирования. Спустя десять лет, на конференции Autodesk University 2017, Томас Нагель, директор по цифровым технологиям и по производству Claudius Peters, узнал о технологии генеративного дизайна и решил ее испытать. Всего лишь год спустя Claudius Peters была признана Инноватором года 2018 на Autodesk University за свои успехи во внедрении этой технологии.

Генеративный дизайн и холодильник для клинкера

Производство цемента в промышленных масштабах требует огромного количества клинкера (продукт, который получают при нагревании полезных ископаемых, например, известняка – прим.). Для дальнейшего использования его необходимо охлаждать с 1 400 до 90 градусов по Цельсию. Claudius Peters разработала холодильник ETA, производящий около 13 000 тонн этого продукта в день. Оборудование достигает 50 метров в длину и 25 метров в ширину – это примерно как половина футбольного поля. А его производство включает механическую обработку металла для создания массивных частей, таких как охлаждающие «дорожки», по которым течет горячий клинкер. С помощью ПО Autodesk Inventor и конечно-элементного анализа (FEM) инженеры Claudius Peters  добились того, что эти дорожки производятся за несколько часов, а не дней.

генеративный дизайн
Для испытаний генеративного дизайна сотрудники Claudius Peters выбрали деталь, которую надо было улучшить – она была тяжелой, из литого металла, и дорогой для изготовления. Изображение предоставлено Claudius Peters.Caption

Именно такая дорожка и была выбрана для того, чтобы испытать генеративный дизайн. Это крупная деталь из литого металла, тяжелая и дорогая в изготовлении. Claudius Peters хотели снизить ее вес и, как следствие, сократить стоимость производства и количество используемых материалов. До этого они уже предпринимали попытку изменить конструкцию детали – в результате ее вес был снижен с 168 кг до 80 кг. Теперь было решено попытаться сделать это с генеративным дизайном. В качестве инструмента они выбрали облачный САПР Autodesk Fusion 360. Пройдя четырехчасовой тренинг, инженеры спроектировали деталь, которая оказалась на 25% легче оригинала.

Вариант конструкции, предложенный инструментом генеративного дизайна Autodesk, находится в правом верхнем углу. Изображение предоставлено Claudius Peters

Конечная деталь оказалась гораздо легче и проще в изготовлении. Изображение предоставлено Claudius Peters.

Продвинутые технологии проектирования и традиционное производство

Технология генеративного дизайна часто ассоциируется с 3D-печатью, поскольку формы, которые она проектирует, простираются далеко за пределы возможностей традиционного производства. Между тем, способы производства, которые есть в распоряжении таких компании как Claudius Peters, не всегда включают 3D-принтеры, печатающие металлом.

Компания взяла решение, предложенное генеративным дизайном, и переконструировала его таким образом, чтобы деталь можно было изготовить с помощью традиционного производства. Изображение предоставлено Claudius Peters.

Одна из целей создания новых деталей заключалась в том, чтобы сделать их более доступными. Claudius Peters не могла позволить себе стоимости 3D-печати деталей, поэтому решила использовать для производства традиционные методы. Инженеры переконструировали деталь и внесли во Fusion 360 необходимую информацию. Изначально компания планировала произвести ее с помощью литья, но оказалось, что сварка будет более практичным методом. В результате был создан прототип, который оказался на 70% легче оригинала. Сократив еще количество материала, команда в итоге уменьшила вес детали на 20 кг.

Был также проведен конечно-элементный анализ. Он показал, что новая деталь, изготовленная из сварных пластин, которые были вырезаны лазером, а не отлиты, будет более прочной, простой и экономичной. 

Новая конструкция позволит экономить около 100 евро на каждой детали. Учитывая, что в холодильнике для клинкера часто имеется от 60 до 100 таких элементов, экономия веса и затрат, которой удалось достичь, будет иметь огромное значение.

Было отмечено и еще одно преимущество. «Благодаря генеративному дизайну мы заменили более тяжелую деталь, которая была отлита в литейном цехе в Индии или Турции, и перешли на более легкую деталь, которая может быть сварена здесь, в Букстехуде, в нашем цехе или где-то поблизости. Таким образом, мы сэкономим энергию, поскольку нам не будет нужно транспортировать детали для сборки из Индии в Букстехуд. Это также сэкономит время перевозок», – говорит Нагель.

После того, как был получен положительный результат применения генеративного дизайна, компания стала использовать его в проектировании деталей в качестве генератора идей. Поскольку Claudius Peters не планирует применять 3D-печать, детали, предложенные генеративным дизайном, переконструируются и производятся традиционно.

Инновационная стратегия компании требует прогрессивной внутренней команды и сильных партнеров. «Если мы продолжим наше путешествие с такими партнерами, как Autodesk, мы избежим вымирания и/или разрушения и сможем остаться конкурентоспособными на рынке», - говорит Нагель.

Теги: