Cải thiện quy trình bọc hoặc phủ (coating) với Rocky DEM

  • 2023-01-11 ---

  • Trong bài viết này nêu bật các ví dụ về mô phỏng Rocky của quy trình phủ, được sử dụng để phát triển thông tin chi tiết cần thiết nhằm cải thiện hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

    Bạn có biết hương vị trên miếng khoai tây chiên hoặc màu sắc trên kẹo Skittles được sản xuất với một lớp phủ? Mô phỏng quá trình phủ đã từng sử dụng các mô hình cơ học và ngày nay, Phương pháp phần tử rời rạc () bổ sung cho các phương pháp thử nghiệm. Ngoài ra, việc tích hợp Rocky với phần mềm mô phỏng khác, bao gồm tối ưu hóa -, đã tạo ra một nền tảng để mô phỏng nhiều khía cạnh của quy trình phủ.

    Bằng cách cung cấp hiểu biết nâng cao về quy trình và hiểu biết chi tiết về môi trường vi mô của thiết bị phủ, mô phỏng Rocky đang giúp các kỹ sư cải tiến thiết bị và quy trình sản xuất của họ theo nhiều cách. Xác định mức độ đồng nhất của lớp phủ trên từng bộ phận của sản phẩm, đánh giá sự khác biệt về lớp phủ giữa các bộ phận, ngăn ngừa xói mòn, giảm vỡ, đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm, đồng thời cải thiện hiệu suất thiết bị: tất cả các nhiệm vụ thiết kế và kỹ thuật này đều dễ dàng và nhanh chóng hơn với sự trợ giúp từ Rocky .

    Có một vài khả năng có thể giúp mô phỏng các quá trình phủ hạt:

    • Biểu diễn hình dạng thật của hạt.
    • Bao gồm một số lượng lớn các hạt để thể hiện quy trình thực ở quy mô phù hợp càng nhiều càng tốt.
    • Chạy bất kỳ mô phỏng nào và mô hình hóa vấn đề kỹ thuật trong hiệu quả tính toán hợp lý.

    Các ứng dụng dược phẩm

    Phát triển thuốc mới rất tốn kém và tốn thời gian, vì vậy các công ty dược phẩm cần tối ưu hóa thời gian và nguồn lực của họ. Ngoài ra, với quy định chặt chẽ ngày nay của chính phủ các quốc gia, quy trình phê duyệt sản phẩm trong ngành dược phẩm đặt ra nhiều thách thức hơn.

    Mô phỏng Rocky cũng hữu ích trong quy trình sản xuất thuốc bằng cách nắm bắt các tương tác động giữa các quy trình, hình học và vật liệu. Với sự giúp đỡ của Rocky, các công ty dược phẩm có thể đưa ra quyết định nhanh chóng về các công thức và thông số quy trình nhất định. Các kỹ sư có thể đánh giá các vấn đề mở rộng quy mô và thay đổi thiết kế thiết bị, đồng thời họ có thể khắc phục sự cố có thể phát sinh trong quy trình và thiết bị sơn phủ của mình.

    Ví dụ: để tìm hiểu cách trộn viên thuốc ảnh hưởng đến lớp phủ, một nhóm nghiên cứu tại Purdue đã sử dụng các phần tử đa diện của Rocky để tạo mô hình viên nén trong các chảo phủ có kích thước khác nhau. Thời gian tiếp xúc với diện tích bề mặt của mỗi viên được xác định thông qua mô hình phun mô phỏng. Xử lý GPU mạnh mẽ giúp giảm thời gian cần thiết để thực hiện mô phỏng. Các nhà nghiên cứu đã học được rằng việc khuấy các viên thuốc trước vùng phun có thể cải thiện độ che phủ của lớp phủ.


    “Rocky là công cụ chúng tôi lựa chọn, với khả năng lập mô hình hình dạng viên thuốc bằng cách sử dụng các phần tử đa diện dự đoán chính xác hành vi của hạt trong thế giới thực. Phần mềm truyền thống sử dụng các phần tử hình cầu ngoại quan, có thể tạo ra độ nhám nhân tạo ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của mô phỏng động học viên thuốc."

    Giáo sư Carl Wassgren, Trường Kỹ thuật Cơ khí và Khoa Dược lý Công nghiệp / Giám đốc, Trung tâm Sản phẩm và Quy trình Hạt – Đại học Purdue


    Với cách thể hiện hình dạng đa diện của Rocky, các nhà thiết kế có thể nhập các hình dạng tùy chỉnh để thể hiện chính xác thuốc viên mà họ đang tạo mẫu. Trong video dưới đây, khoảng 250,000 hạt đa diện với 222 đỉnh được mô phỏng trong một máy phủ viên quy mô thương mại. Ngoài ra, các khả năng hậu xử lý của Rocky cho phép các kỹ sư xem xét các thông số đầu ra quan trọng của quy trình để giúp giảm thiểu rủi ro.

    Mô phỏng máy phủ viên quy mô thương mại sử dụng các hạt có hình dạng thực.

    Rocky cũng có thể được kết hợp với Ansys Fluent để nghiên cứu quy trình làm khô trong máy phủ viên. Trong ví dụ dưới đây, lớp phủ được làm nóng và để khô thông qua sự đối lưu từ luồng không khí nóng, và chất tan trong chất lỏng phủ được lắng đọng trên bề mặt viên thuốc. Sau đó, nhiệt độ hạt lại được tăng lên cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng nhiệt với không khí nóng. Cuối cùng, bằng cách đo độ biến thiên khối lượng hạt cuối cùng, tính đồng nhất của lớp phủ đã được đánh giá.

    Mô phỏng - máy phủ viên


    “Khả năng xử lý hình dạng hạt thật của Rocky , kết hợp với hỗ trợ riêng cho đa GPU, đã cho phép Bayer lập mô hình quy trình và thiết bị ở quy mô đầy đủ, cung cấp thông tin chi tiết từ cấp độ hạt thông qua chức năng thống kê va chạm giữa các hạt sáng tạo, cho đến toàn bộ hệ thống. Điều này cho phép Bayer tối ưu hóa đồng thời cả hiệu quả quy trình sơn phủ và chất lượng sản phẩm."

    Tiến sĩ Rakulan Sivanesapillai, Chuyên gia về Quy trình Hình thành Mô hình – Bayer AG


    Các ứng dụng thực phẩm

    Trong ngành chế biến thực phẩm, cần có hiểu biết sâu sắc để đảm bảo rằng các sản phẩm như khoai tây chiên, các loại hạt và kẹo có thể được phủ một cách đồng nhất và hiệu quả đồng thời giảm thiểu tình trạng vỡ và mất sản phẩm. Bằng cách lập mô hình thiết bị ở quy mô thực, các kỹ sư có thể dự đoán chính xác hành vi của khối và hạt động.

    Hình dạng hạt tùy chỉnh được nhập vào để mô phỏng khoai tây chiên trong thùng gia vị

    Rocky có thể lập mô hình phun và sấy khô màng chất lỏng để đánh giá tính biến thiên của lớp phủ và dự đoán sự vỡ, tất cả trong khi tính toán lực bám dính cầu chất lỏng. Mô phỏng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các hạt đa diện tùy chỉnh để mô hình hóa các quy trình phủ đồng thời loại bỏ các bề mặt gập ghềnh nhân tạo có thể ảnh hưởng đáng kể đến động lực học của hạt. Sau đó, thiết bị có thể được thiết kế để giảm vỡ và lãng phí cũng như cải thiện tính đồng nhất của lớp phủ.

    Ví dụ: Rocky kết hợp với Ansys Fluent có thể sử dụng mô hình cầu và màng chất lỏng cũng như truyền nhiệt và khối lượng để mô phỏng chính xác lớp phủ của các miếng kẹo. Mô hình này xem xét tác động của chất lỏng lên bề mặt của các hạt và tác động của chất lỏng đối với tương tác giữa các hạt, chẳng hạn như lực cản va chạm, lực cắt và độ bám dính. Hành vi lưu biến và hiện tượng thẩm thấu cũng có thể được mô phỏng


    - Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech .,Jsc" hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này