12

Machinebouw · nummer 8 · oktober 2010Machinebouw · nummer 8 · oktober 2010

Duurzaamheid is een actueel thema. Iedereen is zich bewust van de kwetsbaarheid van onze planeet en de eindigheid van grondstoffen. Duurzaamheid begint bij de ontwikkeling van producten. Bij de materialen, de productiemethoden en de productielocatie en eindigt bij de recycling. Het onderwerp is veelzijdig en alles heeft zijn keerzijde. Softwareleveranciers proberen bedrijven te ondersteunen bij hun keuzes. Maar het is allemaal niet zo eenvoudig als het lijkt.

software

Duurzaamheid is de trend maar heeft zijn prijs

In de machinebouw is flexibiliteit momenteel het opperste gebod. Machi­nes die eindeloos dezelfde producten maken zijn niet meer gevraagd, omdat de consument variatie wil. Tegelijk moeten de gebruikskosten dalen. Dat leidt bijvoorbeeld tot meer inzet van elektromechanische oplossingen ter ver­vanging van pneumatiek. Weliswaar is pneumatiek eenvoudig stuurbaar met heldere minimale en maximale uitsla­gen, maar perslucht is een duur medium. Omdat servomotoren betaal­

• Bertus Zuijdgeest

SolidWorks 2011 met aandacht voor productiviteit, maakbaarheid en presentatie

Aluminium moet dikker zijn dan staal om gelijke mechanische eigenschappen te verkrijgen

• Nieuw in SolidWorks 2011 zijn de chamfer-filletmogelijkheden in samen-stellingen om de afschuiningen te modelleren.

• De ‘weldment beads’ (de fysieke las) is eenvoudig te plaatsen door sim-pelweg lijntjes over de betreffende vlakken te trekken. De lassen zijn puur cosmetisch en hebben daardoor geen merkbaar effect op de groot-te van de samenstelling.

baarder zijn geworden, loont het de moeite om de besturing na te bootsen. Daarnaast lijkt de nokkenschijf terug van weggeweest. Een robuuste en pre­

cieze sturing met lage kosten. Kosten en verbeterde productiemethoden zijn er ook de oorzaak van dat plaatwerk de

overhand krijgt over gelaste constructies met standaardprofielen. “Dit is een type­rend gevolg van de opkomst van 3D modelleerpakketten.” Aan het woord is Marcel Schumacher, directeur van engi­neeringbureau Advanced Mechanical Engineers BV uit Nieuwkuijk. “Met 3D pakketten is het eenvoudig geworden plaatwerk te ontwikkelen en het te vali­deren. De maakbaarheid is door het vir­tueel platslaan en terugvouwen meteen te garanderen.” Schumacher is met zijn bedrijf primair actief in het gebied van boutgrootte M4 tot en met M12, en richt zich op de mechanica en plaatwerk in de

machinebouw en bedrijfsmechanisatie, van probleemdefinitie tot en met de rea­lisatie. “Onze activiteiten variëren van

13

Machinebouw · nummer 8 · oktober 2010

SolidWorks SustainabilitySolidWorks heeft met de Sustainability-module het doel engineers op een laagdrempelige manier inzicht te geven in de consequenties van keuzen tij-dens het ontwerpproces. Door een vergelijking te maken met alternatieve materialen, alternatieve productieprocessen en alternatieve productieloca-ties kan de relatieve duurzaamheid worden vastge-steld. SolidWorks positioneert de module als onder-deel van een lifecycle-assessmentproces (LCA) waarbij de duurzaamheid van materialen gedurende de gehele levenscysclus wordt bepaald: van de win-ning in de ertsmijn tot en met het ‘end-of-life’ en alle transport tussen de stadia. SolidWorks maakt gebruik van vier impactfactoren die de duurzaam-heid bepalen: verzuring van de lucht (bijvoorbeeld SO2, NOx), de broeikasgasuitstoot (in CO2-equivalenten) door gebruik van fossiele brandstof-fen (‘carbon footprint’), de totale energieconsump-tie en de watervervuiling door afvalwater en kunst-mest. SolidWorks Sustainability beschikt over een materialendatabase waarin waarden voor deze vier impactfactoren zijn opgenomen.

ConfiguratiesMaterialen hebben doorgaans de grootste invloed op de duurzaamheid van een ontwerp. Bij het gebruik van alternatieve materialen kan met behulp van de geïntegreerde analysesoftware SolidWorks Simulation snel worden zekergesteld dat de con-structie aan dezelfde mechanische criteria voldoet. Simulation biedt daarnaast ook nog de mogelijkheid tot ontwerpoptimalisatie, waardoor de hoeveelheid gebruikt materiaal wordt beperkt. Omdat keuzen voor verschillende materialen leiden tot verschillen-de ontwerpen voor delen van de constructie, onder-steunt SolidWorks Sustainability configuraties (de volledige versie, niet SolidWorks SustainabilityXpress). Zo kunnen staal en aluminium constructies van verschillende vorm en dikte maar wel met dezelfde functie worden vergeleken op duurzaamheid.De resultaten van een duurzaamheidanalyse wor-den getoond in een ‘dashboard’. Dat laat in één oogopslag de belangrijkste waarden, criteria en

alternatieven zien. Dat dashboard werkt realtime, zodat wijzigingen in het ontwerp direct doorwerken in de resultaten. Het systeem biedt verder mogelijk-heden om een bestaand ontwerp als baseline te nemen, als referentiewaarde. Het ondersteunt de alternatieve materiaalkeuze door de zoekfunctie waarmee naar vergelijkbare mechanische eigen-schappen gezocht kan worden. En omdat duur-zaamheid een belangrijke image-builder is, zijn de rapportagemogelijkheden niet vergeten. Die maken het mogelijk ook op schrift vast te leggen dat de keuzen die tijdens het ontwerp werden gemaakt, ook duurzame keuzen zijn.

Twee uitvoeringenSolidWorks Sustainability is in twee uitvoeringen beschikbaar. De eenvoudige versie SolidWorks SustainabilityXpress is in staat onderdelen te analy-seren en biedt daarvoor de functionaliteit om de LCA-analyse uit te voeren, vergelijkbare materialen te zoeken, een baseline van een bestaand ontwerp vast te leggen en verschillende rapportages te genereren, inclusief het realtime dashboard.Bij de uitbreide versie vervalt de toevoeging Xpress. Deze versie is in staat de analyses op complete samenstellingen uit te voeren en kan met verschil-lende configuraties werken. Daarnaast biedt deze versie aanvullende rapportagemogelijkheden zoals stuklijsten met de beste en de slechtste materialen.

Duurzaam=duurder?Duurzaamheid heeft enigszins de reputatie te leiden tot duurdere producten. Wellicht kan een prijsop-slag met duurzame producten worden bereikt, maar de kostprijs hoeft niet hoger te zijn. Wanneer kri-tisch naar bestaande ontwerpen gekeken wordt, kan een duurzaam herontwerp wel degelijk een lagere kostprijs hebben, bijvoorbeeld omdat minder aandrijvingen nodig zijn, of omdat met een kleinere kan worden volstaan. Mogelijk zijn de bewerkingen sneller te realiseren. Kortom, er moet van geval tot geval worden gekeken wat de kostprijsconsequen-ties zijn.

software

conceptontwikkeling, innovatie, verbete­ring en aanpassing van machines waar­bij wij op elk moment kunnen in­ en uit­stappen”, licht Schumacher toe. Sinds de start eind 2008 is het bedrijf inmiddels gegroeid tot twaalf medewerkers.

Duurzaamheid troefSchumacher ziet langzaam maar zeker een trend naar duurzame ontwikkeling en productie opkomen. “Als dienstverle­ner worden wij met de vraag geconfron­teerd omdat onze klanten ermee te maken krijgen”, aldus Schumacher. “Vooral overheden voeren de druk op en dat vindt langzaam zijn weg naar de machinebouwers. Maar wat is nu eigen­lijk ’groen’? Dat is zelden adequaat gede­finieerd.”Vaak blijven voorschriften beperkt tot operationeel energieverbruik – wat op zich wel relevant is –maar heeft men zich over de productietechniek of ver­schroting nog geen ideeën gevormd. “Echt groen is nog altijd een prijskwestie en een kwaliteitskwestie”, stelt Schu­macher. “Op langere termijn zal prijsvor­ming echte ontwikkelingen op gang brengen. In de tussentijd hebben wij ons al intensief met het thema bezig gehou­den en gekeken op welke manier soft­ware ons kan ondersteunen bij duur­zame ontwikkeling.”

NormenDuurzaamheid wordt volgens Schu­macher vooral bepaald door drie aspec­ten. “De materiaalkeuze is een eerste aspect. Hier bestaat de keuze uit mate­rialen die voor een bepaalde functie bruikbaar zijn. Het operationele ver­bruik van energie en onderdelen is een tweede aspect en zal grote invloed hebben vanwege de lange gebruiksduur van veel machines. Het hergebruik en de recycling van gebruikte materialen is het derde aspect. Het grote punt is echter dat er geen normen zijn om te bepalen wat ‘groen’ is.” Voor gebouwen bestaan deze normen wel. Zo zijn ook financiële afwegingen te maken. Een duurzaam gebouwd datacenter is met­een tien procent duurder. “En dan komt meteen de vraag op of klanten dat willen betalen”, stelt Schu macher. “Er is

• Met de nieuwe functie ‘2D simplification’ in SolidWorks Simulation kunnen axis-symmetri-sche berekeningen gedetailleerder en sneller worden uitgevoerd omdat alleen de halve doorsnede in 2D gemeshed hoeft te worden.

Machinebouw · nummer 8 · oktober 2010

The Power of Electrical Engineering –

Software voor nieuwe richtingen in Product ontwikkeling

M A C H I N E B O U W

www.zuken.com/e3

■ Engineering in de Elektrotechniek

■ Bekabeling van elektronische componenten

■ Besturingskasten en bekabeling

■ Hydraulische- en Pneumatische schema‘s

■ Intuïtief Windows® -gebaseerd

■ E-CAD oplossing voor het gehele ontwikkelproces

■ Objectgeoriënteerde Software architectuur

■ Eenvoudige Integratie met ERP, PLM en andere Systemen

software

bestaat niet in de machinebouw”, aldus Schumacher. “Daarvoor is het te com­plex en te lastig te normeren. Je kunt altijd op aspectbasis vergelijken. Dat hebben we gedaan in proeven met Solid Works Sus tainability. Je kunt het gebruik van staal vergelijken met het gebruik van carbon. Je kunt productielo­caties vergelijken en je kunt energiever­bruik vergelijken. Maar het zegt nog niets over groen.” Als extreem voor­beeld geeft Schumacher transport: het maakt nogal wat uit of er vanaf een grote afstand met een schip wordt getransporteerd of van dichtbij met een vliegtuig. Of dat een ‘groene’ machine

een lichte trend dat productie uit China teruggehaald wordt, wat natuurlijk een lange transportweg scheelt – en dus CO2. Dit is snel als duurzaam te bestem­pelen. De echte achterliggende argu­menten hiervoor zijn, dat de prijs/kwa­liteitverhouding verslechtert en een levering die onderweg is, niets meer of minder is dan een dure manier van voorraad houden.

SolidWorks SustainabilityDuurzaamheid is altijd relatief. Er wordt een vergelijking gemaakt tussen de ‘groene’ prestaties van de ene tegenover de andere keuze. “Absolute ‘groenheid’

SolidWorks 2011Bij de ontwikkeling van de nieuwe versie van Solid-Works zijn drie hoofdthema’s gehanteerd. Het eer-ste thema, sneller en efficiënter ontwerpen, keert vrijwel jaarlijks bij alle softwareontwikkelaars terug. In SolidWorks 2011 resulteert sneller en effi-ciënter in bijvoorbeeld de aanpassing van de weld-ments-omgeving voor het ontwerpen van frames met profielen. De belangrijkste verbetering is, dat de profielen elkaar niet meer hoeven te raken om toch een las te kunnen aanleggen. De lasvoorberei-ding in de vorm van de afschuining van de plaat is bij assembly’s flink verbeterd, net als de plaatsing van de las zelf, bij zowel parts als assembly’s. Ver-der zijn lassen geen fysieke parts meer. Daar door wordt de samenstelling lichter, omdat het niet meer nodig is dat de relaties van de las met hun omgeving worden bijgehouden. De lassen zijn alleen nog grafische weergaven. Des ondanks kun-nen lassen nog altijd naar keuze wel of niet in de stuklijst worden opgenomen. Bij het maken van 2D tekeningen wordt de lassymboliek automatisch aangebracht.Het tweede centrale ontwikkelthema bij de 2011- versie van SolidWorks is de verdere ontwikkeling van het maakproces. Een goed voorbeeld hiervan is te vinden in de plaatwerkfunctionaliteit. Zo wordt bij een plaatwerkonderdeel automatisch alle beno-digde productie-informatie getoond, zoals uitgesla-gen lengte en breedte, oppervlakte en de binnen- en buitencontouren. Verder is het mogelijk om rekening te houden met de walsrichting (‘grain direction’). Deze is van invloed op de berekening van de uitslagen van het plaatwerk. De grootte van de blanke plaat kan in de ene richting groter zijn dan in de andere richting.

Visualisatie en simulatieHet derde thema is visualisatie, waarvoor Solid-Works de verschillende mogelijkheden stroomlijnt. In Solid Works 2011 wordt alle visualisatie met Photo view 360 gerealiseerd. Daartoe is de applica-tie nu volledig in SolidWorks geïntegreerd. De ren-dering op zich draait nog wel, in een apart venster, opdat de gebruiker gewoon kan doorwerken met SolidWorks. Met deze verandering verdwijnt Photo-Works van het toneel. Een verbetering in de visua-lisatie is, dat alle weergaven (‘appearances’) met Real View zelf kunnen worden gedefinieerd. Tot op

heden kon gebruik worden gemaakt van een aan-tal standaard appearances.Op simulatiegebied kunnen nu 2D-meshes worden gebruikt bij non-lineaire berekeningen. Deze kun-nen bijvoorbeeld worden toegepast in het geval van axis-symmetrische doorsneden en maken een gedetailleerdere berekening in veel kortere tijd mogelijk.

PDMOp PDM-gebied is SolidWorks (en moeder Dassault Systèmes) constant in beweging. De PDM-toepas-sing voor kleine werkgroepen, Workgroup PDM, is niet veranderd, maar Enterprise PDM wel. Deze toepassing is databasegebaseerd, geschikt voor grotere groepen gebruikers (meer dan vijf) en biedt ook mogelijkheden voor bijvoorbeeld toegang op afstand en multi-site. De veranderingen betreffen vooral de user-interface en de menustructuur. Ver-der wordt nu 3DVia Composer-data ondersteund, wat inhoudt dat de database van Enter prise PDM dit type bestand kent en er specifieke eigenschap-pen van kan vastleggen. Van algemeen belang is dat de zoekfunctionaliteit binnen het PDM-pakket werden verbeterd.

CloudHet thema cloud-computing gaat steeds harder rondzingen en eind 2010 wordt het bij SolidWorks realiteit. Dan komt SolidWorks Connect beschik-baar. Hiermee kunnen SolidWorks-gebruikers vanaf elke werkplek die een internetaansluiting heeft, bij hun gegevens. Op dit moment richt SolidWorks deze nieuwe functionaliteit primair op de kleinere klanten die wel behoefte hebben aan gegevensbe-heer, maar feitelijk geen mogelijkheden hebben zelf een PDM-systeem in de lucht te houden. Daarnaast wordt de doelgroep gevormd door bedrijven die veel samenwerken. Omdat de toe-gang niet meer plaatsgebonden is, wordt dat veel eenvoudiger zonder dat een ingewikkelde infra-structuur nodig is. SolidWorks Enterprise PDM blijft bestaan zoals het is. Op langere termijn (drie tot vijf jaar) mag worden verwacht dat Enterprise PDM van de Enovia V6-backbone gebruik zal gaan maken. Zeer waarschijnlijk komt er dan ook een cloud-versie.

15

Machinebouw · nummer 8 · oktober 2010

software

gelijke mechanische eigenschappen te verkrijgen”, relativeert Schumacher. “Dus daar moet je wel aan denken bij het maken van de keuze. Als je dat meeneemt, valt de keuze op RVS.” •

Bertus Zuijdgeest is freelance auteur

daarduitvoering wordt in poedergecoat staal gemaakt. Er is vanuit een duur­zaamheidsoogpunt naar de alternatie­ven RVS en aluminium gekeken. In het Sustainability­dashboard is dan goed te zien hoe de prestaties van de verschil­lende materialen zich ten opzichte van elkaar verhouden. De keuze zou op alu­minium zijn gevallen wanneer al het andere gelijk zou blijven. “Maar het andere blijft niet gelijk, omdat alumi­nium dikker dan staal moet zijn om

die 10kW verbruikt wordt gevoed door een 100kW­dieselaggregaat of een 20kW­machine met stroom uit zonne­energie. “Natuurlijk zijn dit voorbeelden die in het absurde zijn getrokken”, geeft Schu macher toe. “Het punt is echter dat het allemaal niet zo voor de hand ligt. Toch is een tool zoals SolidWorks Sus­tain ability zinvol, omdat het de bewust­wording verhoogt.” In een pilot heeft Schu macher het produceren van een hekwerk laten vergelijken. De stan­

• In SolidWorks 2011 is een nieuwe functie met de naam ‘Walk through’ beschikbaar gekomen. Hiermee kan op realistische wijze een indruk van een virtueel product worden verkregen.

• In SolidWorks 2011 wordt alle visualisatie met Photoview 360 gerealiseerd. Daartoe is de applicatie volledig in SolidWorks geïnte-greerd. De rendering draait in een apart ven-ster, zodat de gebruiker kan doorwerken.

• SolidWorks besteedde in de 2011-editie ook aandacht aan de maakbaar-heid. Bij een plaatwerkonderdeel wordt automatisch alle benodigde productie-informatie getoond. Verder kan met de ‘grain direction’ reke-ning worden gehouden. De grootte van de blanke plaat kan in de ene richting groter zijn dan in de andere richting.

• De sustainability-module geeft de productontwikkelaar inzicht in de duurzaamheid van zijn ontwerp. Op basis van verschillende kenmerken kunnen ontwerpkeuzen worden vergeleken. In de volledige versie kun-nen configuraties worden geanalyseerd om eventuele ontwerpwijzigin-gen te kunnen doorrekenen en vergelijken.