Siemens Digital Industries Software fortsätter att i snabb takt investera i att vässa funktionaliteter och överbrygga gap i Simcenter-portföljen. Mycket relaterar till EDA (Electronic Design Automation) där lösningarna tar upp kampen med Ansys och där köpet av Altair kommer att innebära ett hot mot Ansys ledarplats totalt på CAE-sidan. Men som ett av de tunga inslagen i Simcenter-portfölj har bolagets CFD multifysik-flaggskepp STAR-CCM+ också fått sin beskärda del av investeringar; i den senaste versionen med många tillägg kring sånt som GPU-lösare och adderande SPH-metoder (Smoothed-Particle Hydrodynamics) för att utöka dess tillämpbarhet.
Styrkan med meshfri CFD
Inte minst SPH-bitarna är intressanta i detta, säger Ola Dahlin och förklarar att de framför allt ger fördelen av att jobba med meshfri CFD, som påskyndar simuleringen av komplexa transienta applikationer. Genom denna metodik kan man få detaljerade insikter om dynamiska flöden för flera vätskor inom en mängd olika discipliner, exempelvis ifråga om kylning av elmotorer eller vattenhantering i bilar. Andra vinster är att sofistikerad analys kan slutföras tidigare i utvecklingscykeln.
”Men SPH-metoden minskar också allmänt installations- och lösningstider, och man kan enkelt hantera sånt som deformerbara och komplexa geometrier,” säger Dahlin, och tillägger att detta också kan automatiseras för att ytterligare vässa effektiviteten i simuleringen. Med GPU accelerering, som kommer med den nya uppdaterade versionen, går det nu att applicera fall med rörliga objekt för SPH.”
Tar med simuleringsdata i den digitala tråden
Apropå styrkor är en väsentlig sådan i sammanhanget Siemens Simcenter-plattform som en del i bolagets samlade PLM-portfölj, Xcelerator.
Analytikern CIMdata har bland annat pekat på Xcelerator, dess helhet, öppenhet och bredd som tunga argument för portföljens lämplighet som företagsplattform för digital transformation. Detta innebär för S&A-området att t ex att Simcenter-plattformen och Teamcenter Simulation har kopplingar som för både större och mindre industriföretag innebär att de kan ta med simuleringsdata i företagets digitala tråd.
Detta är nog så viktigt inte minst för att betydelsen av simulering och analys växer i takt med digitaliseringen av produktutvecklingssidan, som konstaterades ovan. Med detta följer också en tillväxt av S&A som tar en allt större del av produktframtagnings-processens helhetskaka. Men inte bara det, användning av S&A sprids i allt högre takt inom flera domäner inom värdekedjan, inte minst relaterat till produktion och tillverkning. Detta bidrar i sin tur att kraven ökar på tillgänglighet av data för att få ett bra, holistiskt grepp om både detaljer och helhet i produktframtagnings-kedjan. Hur märks detta i den uppdaterade 2025.2-versionen?
”Som alltid vid våra uppdateringar är ingenjörens arbete i fokus. I flera perspektiv, dels ifråga om Siemens som leverantör av marknadens starkaste IT-stöd och dels simulerings-ingenjörerna som användare; tillsammans kan de här bitarna effektivisera arbetet och ge ytterligare möjligheter att tackla nya svåra utmaningar,” svarar Ola Dahlin och tillägger att, ”det kan handla om svår fysik eller att koppla ihop två discipliner med varandra i analysen, t ex fluiddynamik och strukturdynamik, vilket i många fall är en utmanande process för ingenjörsteam, men som i gengäld kan ge en bättre insikt i produktens prestanda på olika vis.”
”Just att lösa problem som är sammansatta av olika discipliner behöver ju inte nödvändigtvis vara något man gör i samma mjukvara eller ens av samma person, men det är så utveckling ser ut och det skapar alltid flöden av information mellan olika personer och discipliner,” argumenterar han vidare.
I detta perspektiv är det viktigt för Siemens, menar Dahlin, ”att man förser ingenjörerna med verktygen som underlättar att genomföra hela kedjan med analyser effektivt och precist, men också repeterbart och spårbart, för detta finns också verktyg i Simcenter portföljen (Simcenter HEEDS) och även i Teamcenter. När vi på effektivare sätt kan modellera svåra eller sammansatta problem så kommer ingenjören kunna leverera insikter tidigare i processen, vilket ytterligare realiserar värdet av den kompetens som våra kunder bygger upp inom simulering. Det finns mängder av exempel hos våra användare både på hur simulering används tidigare i utvecklingen och hur simulering av produkten kan utnyttjas när den ligger i produktion. Och då alltså inte bara för att optimera produktens prestanda, utan också optimering kopplat till tillverkningsmetoder inom produktion.”
Virtual Body – metod som formar målningsjobb och precisionsfyllning
Vi ska titta vidare på nyhetsfronten när det gäller STAR-CCM+ och noterar i detta nya intressanta kapabiliteter i 2025.2-versionen: det handlar t ex om Virtual Body-metoden, som formar målningsjobb och precisionsfyllning. Ett fundamentalt viktigt tillverkningssteg i exempelvis en bils tillverkning kan handla om elektrodoppad lackbeläggning av karossen. I detta är varje detalj viktig. Luftfickor som kan bildas från sprickor eller icke-idealiska rörelser när bilen sjunker ner i och dras igenom ett lackbad kan förstöra färgfördelningen och leda till bubblor och fula artefakter på vad som var tänkt att vara en blank yta. När man drar bilen genom ett färgbad bestämmer ett antal faktorer hur färgen flyter: Viskositet och ytspänning påverkar t ex hur jämnt den täcker ytan. I slutänden ligger hemligheten bakom hög kvalitet på den slutliga produkten i samspelet mellan en rörlig fast kaross (bilkarossen) och en komplex vätska (färgpoolen). Uppdraget att se till att de relaterade tillverkningsprocesserna görs rätt och utan kostsamma försök och fel har ett kort svar: CFD-simulering. Men det finns också ett lite längre svaret i detta: Virtual Body-metoden.
I en bloggpost på Siemens hemsida skriver Navid Hermidas mer om detta relaterat till den uppdaterade versionen av STAR-CCM+ 2025.2:
”För att modellera komplexa interaktioner mellan en rörlig fast kropp och en omgivande vätska, förlitar sig ingenjörer på avancerade CFD-simuleringstekniker. Mer specifikt, rörliga mesh-teknologier som gör det möjligt att simulera rörelsen av en fast (gräns) inuti dess omgivning när den påverkar vätskan som omger den.
Ett etablerat sätt att uppnå detta är den överskjutande metoden (”the overset approach”). Denna teknik ger både flexibilitet och noggrannhet genom att kombinera bakgrunds- och kroppsanpassad mesh, men den kommer med höga beräkningskostnader och jämförelsevis komplexa inställningar. Det är här Immersed Boundary Method (IBM) erbjuder ett kraftfullt och effektivt alternativ. Genom att bädda in objekt i ett bakgrundsnät, förenklar IBM simuleringsprocessen, samtidigt som noggrannheten bibehålls, minskad beräknings-overhead och skalbarheten förbättras.
Nu, för första gången, i den nya versionen av Simcenter STAR-CCM+ 2502, finns en speciell ”smak” av IBM, känd som Virtual Body-metoden (VBM), tillgänglig för att hantera denna typ av utmanande applikationer. Från elektrodopp-beläggning till vätskefyllning av behållare till pumpning av vätskor och luft, gör den här metoden det möjligt för CFD-simuleringsingenjörer att sålla igenom sina nyckelprestanda-indikatorer snabbare och enklare, vilket minskar omläggningstiden.
Hur fungerar Virtual Body-metoden?
I Virtual Body-metoden av-aktiveras cell-centroider som är placerade inuti ett objekt, liknande metoden för ”overset grid”. Därefter projiceras eller knäpps hörn nära den nyligen etablerade gränsen på den.
Denna metod är mycket anpassningsbar för att möta varierande noggrannhetskrav. Genom att välja ingångsytor som definierar den virtuella kroppen, kan adaptiv nätförfining användas för att uppnå önskad precisionsnivå.
För lägre förfiningsnivåer möjliggör detta tillvägagångssätt produktion av snabba CFD-resultat med lägre trovärdighet, användbara i de inledande faserna av designen, såsom det konceptuella designstadiet eller preliminära bedömningar.
I elektrodoppnings-simuleringar ligger fokus på att förstå hur vätskeflöde och ytinteraktioner påverkar beläggningens enhetlighet, täckningseffektivitet, ytkvalitet efter-beläggning etc. Virtual Body-metoden är den idealiska metoden för dessa applikationer, eftersom den kan erbjuda mycket exakta resultat med överlägsen skalbarhet och minskad beräkningstid,” skriver Hermidas.
STAR-CCM+ finns i alla industrier
Vi var i ingressen inne på industri-segmenten där STAR-CCM+, enligt analytikerna har sina viktigaste målgrupper. Hur ser Ola Dahlin på detta och vad mjukvaran generellt kan göra för dem?
”Ingenjörer som arbetar med våra verktyg finns i alla industrier där någon form av utveckling eller verifiering av prestanda hos produkter görs. Men för att nämna en speciellt så är industrisegmentet med pumpar och turbomaskiner (roterande maskiner) en viktig del för Simcenter STAR-CCM+, här återfinns ofta kombinationen av att kunna hantera komplexa geometrier med många ingående delar eller snabbt och effektivt kunna byta ut geometridelar från CAD alternativt bygga egna geometridelar inuti Simcenter STAR-CCM+ med hjälp av vår 3D-modelleringsteknik. En styrka i Simcenter STAR-CCM+ är just effektiv geometrihantering och i kombination med möjligheter att göra ibland mycket avancerade analyser så gör det att den passar väldigt bra i händerna på ingenjörer inom turbomaskiner och pumpar,” avslutar Ola Dahlin.
