【原】人工智能时代的Cast-Designer“流道系统设计”

Cast-Designer为铸件生成最佳的浇铸系统（流道、浇铸系统、溢流槽）。即使现在我们已经进入了人工智能时代，使用Cast-Designer进行流道系统设计对铸件生产仍至关重要，也是为新时代做的最好准备。未来，“基于人工智能的铸造分析”有可能与通用的“铸造模拟软件”竞争。但Cast-Designer用户可以免除对人工智能的巨额投资，或者等待数年才能积累的数据。

AI将过往生产的产品，分类收集生产过程中的关键数据，例如锁模力、熔融金属的压射温度、压射速度（量/时间）、散热率等集合数据，提取与一定范围的产品类型兼容的条件。目标仅限于具有一定形状变化范围的产品。新产品需要新的浇铸系统设计。例如，大型一体化产品的铸造条件数据尚未累积。对于大多数新开发的产品，只有在根据产品类型设计不同的浇口系统后，才能进行热流体分析和所有后续分析。

图1 利用人工智能技术优化浇注系统，找到浇口的“最佳”形状，位置和尺寸，消除气孔问题。

• 发动机是电动汽车时代的一个次要汽车部件

压铸工业一直依赖于汽车零部件的生产。目标是发动机、变速箱及其配件。在电动汽车中，发动机变为电机和逆变器eAxle，变速箱消失。目前的大型一体化压铸，主要针对后部、中间和前部的车身结构件，但没有标准形状。每个铸件的生产数据，都没有经过长时间的收集，分析和学习。在积累这些数据之前，人工智能无法发挥作用。

Cast-Designer 减少了热流动分析和后续分析所需的时间。Cast-Designer的一系列应用可以节省时间。复杂形状的产品，耗时试错过程会增加成本并延迟进入市场。此外，包括产品检查在内的其他工序的时间可能会受到压缩，从而导致重大损失。

• 使用Cast-Designer节省时间

首先，Geo-Designer 只需 3 到 5 分钟即可对压铸件和重力铸造件进行初步分析。它为用户提供了有用的信息，例如预测产品的质量分布和热量分布，显示投影区域作为锁模力的指南，以及指示拔模角度和需要设计滑块的区域。基于这些信息，可以用最少的精力和时间进行后续的设计过程。可能很少能找到如此高性价比的模拟软件。

在使用 Geo-Designer 确定设计分析过程后，使用 Cast-Designer 执行 模拟分析。Cast-Designer 的专属网格技术，可以大幅度减少网格数量。因此，计算时间显著减少。即便如此，仍然可以获得高度准确的分析结果。“QuickCast”功能可防止多次重复后处理，并确保设计的有效性。Cast-Designer 的“高级 CFD 将 FVM 与 FEM 热流体分析技术相结合，并执行包括摩擦在内的超高速计算。尽管Cast Designer的功能性和经济性很高，但其价格远比其他模拟软件合理。

图2 在Cast-Designer中，QuickCast为金属充型过程提供了一种快速的分析方法，它比标准的FEM/FVM分析方法快几十到几百倍，但结果仍然合理。它可用于前期分析，例如内浇口设计。  

图 3 最新的人工智能技术已集成到 QuickCast 分析方法中。通过该技术，系统可以搜索最佳的内浇口布局和尺寸控制，以实现最佳的流量平衡。

如果技术环境到位，可选的DOE、GA遗传算法，PSO粒子群算法等,最终可能成为高级计算的基础。

• 商业模式正在发生重大变化

在发动机时代，工作从顶级公司流向Keiretsu（日本企业集团）。在电动汽车时代，横向分工将很容易取得进展。车载平台、电机、变频器、电池、内饰、ECU（电子控制）和视频设备等各种行业相互连接，形成了各种各样的组合。汽车制造商的范围从电气设备制造商到钢铁制造商等等。

所有制造公司都必须确认他们生产的零件能否顺利制造和加工。对于任何公司来说，Cast-Designer 都是产品开发和安全的重要工具。

图4 Cast-Designer可以减少复杂浇注系统设计的工作量，特别适用于全三维的浇注系统。设计结果可直接用于模具设计。

• 日本的电动汽车时代更遥远了？

日本在全球市场上的混合动力汽车（HV）继续取得成功。另一方面，在美国，所有车型的电子设备缺陷和内外饰缺陷都在增加，电动汽车也存在同样的问题，因为它们属于全新的品种。然而，特斯拉的销量正在稳步增长。

电动汽车市场的增减以及Cast-Designer对压铸和重力铸造的贡献是不同的问题。这是因为在铸造新产品时，无论是电动汽车还是混合动力汽车，新的设计和分析都是必不可少的。大型一体化压铸就是一个例子。

对发动机汽车零部件的需求将逐渐减少。各大厂商已开始转移、减量和报废设备产能。现在可能会有资本收益，但需求最终会萎缩，给整个行业带来沉重的负担。另一方面，特斯拉和许多中国汽车制造商没有这种负担。

欧洲现在正积极在中国投资，以应对进口电动汽车。相反，日本汽车继续退出。因此，在未来几年，日本将如何应对世界对二氧化碳减排的需求？

图5 大型一体化铸件及其在汽车中的应用。

• 不依赖汽车的铸造业

汽车的零部件数量将会减少。失去需求的铸造行业需要扩展到新的领域。回顾过去，日本已经失去了许多工业领域，包括家用电器，被进口产品所取代。这是无法恢复的东西吗？在汽车方面，电池、电机、电子元件、控制装置、轮胎、底盘等许多领域都有技术发展、恢复和提高竞争力的空间。

Cast-Designer 拥有所有这些共同需要的技术。它是一种基于有限元法的分析和设计技术。例如，Cast-Designer WELD 为大型结构提供焊接仿真，将车辆、船舶、飞机、建筑设备、建筑和发电的焊接设计仿真所需的时间从数周或数月缩短到数小时或数十小时。

最重要的是，Cast-Designer 有助于教育和培养工程师。投资于人才可以创造公司最大的资产。

Sadao Katori

Katori Office

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