Réges régen, olvastam egy informatikusról aki “mindenre is” írt egy szkriptet, ami 90 másodpercnél hosszabb munkát igényelt volna tőle. Ilyen volt az is, hogy ha nem ért be egy adott időre, akkor az automatizmus írt egy emailt a kollégáknak, hogy home office-ban van, vagy ha sokáig dolgozott akkor az automatizmus írt egy emailt a feleségének, hogy “már majdnem elindult haza”… És megírta a (szerintem legeslegesleges) legjobb automatizmust, ami annyi tudott, hogy ha elindította akkor pár tíz másodperc múlva lefőzött a hálózatra rádugott kávégép egy kávét neki (az automatizmus annyi idővel késleltette a kávéfőzést, hogy legyen ideje kisétálni a kávégéphez és akkorra legyen kész a frissen lefőzött kávé.) [1]

Néha elgondolkozom ezen, hogy még mi mindent lehetne a Solid Edge-be belerakni, az egyik ilyen a “Tervezd le” gomb, a másik ilyen a “Főzz le egy kávét”. Sajnos még egyik sem elérhető a szoftveren belül, de bízom benne, hogy főleg az utóbb említett hamarosan belekerül, talán már a 2022-esbe… Amíg ez nincs meg, addig kénytelen vagyok magamnak főzni a kávét, amit FLOEFD-ben tudok megtenni (fél siker).

A FLOEFD elérhető NX és Solid Edge alatt is, nálam Solid Edge-ben fut, így a következő képeket onnan fényképeztem ki.

Nézzük akkor a kávézás lépéseit, kell egy CAD modell a kávéfőzőről.

Én a következő képen láthatót választottam.

Ezt a modellt a GrabCAD-en találtam [2]. Azért ezt választottam, mert hasonlított a céges kávéfőzőnkre és belül is le volt modellezve egy két alkatrész.

Ahhoz, hogy el tudjam készíteni ennek a kávéfőzőnek a szimulációját első dolog, hogy kell készítenem magamnak egy kávét, anélkül nem lenne hiteles ez blogbejegyzésnek.

Környezettudatosságra hivatkozva vettem egy újratölthető kapszulát ehhez a géphez, így a kávézás első lépése nálam az, hogy előveszem a kapszulámat és megtöltöm őrölt kávéval. Ennek első lépése, hogy a kapszulát szétszedem, és a szedővel az őrölt kávét bele kanalazom.

Ennek a folyamatnak a végeredménye a következő képen látható.

Nem olyan régóta használom ezt a kapszulát, így még nincs sok tapasztalatom ezzel, viszont arra rájöttem, hogy

• minél több kávét rakok bele annál erősebb az íze, viszont ha nagyon megpúpozom, akkor nem tudom rátekerni a kupakot (ebbe a hibába párszor belefutottam, és valószínűleg még bele is fogok, úgyhogy ezt még a közeljövőben is tanulni fogom),
• ha nem törlöm le a félreesett kávészemeket, a finommenetbe belemegy és akkor sem tudom rendesen rátekerni a kupakot,
• ha nem csak magamnak főzök kávét, akkor elmosás után szárazra is kell törölni a kapszulát. Ha ezt nem teszem meg, akkor a félrehulló kávészemek a menetbe ragadnak és megint nehezen tudom rárakni a kupakot,
• ha Mikivel kávézom, neki erősebb és több műszaki tapasztalata van mint nekem, így ha megkérem, akkor ő minden menetbe ragadt kávészem ellenére rá tudja tekerni a fedőt a kapszulára.

Ha megvan a betöltött kávém, akkor bedobom a gépbe és főzhetem is a kávét.

Ezek után szoktam észrevenni, hogy nem kapcsoltam be eddig a kávéfőzőt, így bekapcsolom.

És ezek után a méret (vízmennyiség) választó gomb megnyomásával kész is a kávé.

 

Ugyanez a folyamat FLOEFD-ben (vagy teljes nevén Simcenter FLOEFD 2020.2 for Solid Edge-ben) úgy néz ki,

hogy kell a felső képeken látható CAD modell. Ezek után elindítom a varázslót és gyorsan összerakom a szimulálni kívánt fizikát és a folyamatot. Ez pár kattintással megvan, kiválasztom, hogy gravitációval egy időfüggő szimulációt szeretnék futtatni, ahol szabad felszín számolást is szeretnék, majd kiválasztom közegnek a levegőt és a vizet. Ezek után minden beállítást alapértéken hagyok és “Next, Next, Finish”-el bezárom a varázslót és kész is a szimuláció alapja.

Ezek után hozzáadom az egyik belső felülethez a víz beáramlását, mint peremfeltétel. Ennél a lépésnél feltételnek megadtam azt, hogy 0-6,5 másodpercig áramoljon be a felületen a közeg, ezt követően lineárisan csökkenjen le a beáramlás mértéke majd maradjon is nulla. Ezen felül beállítottam még azt, hogy amikor beáramlik az áramlási térbe a közeg akkor 90°C-os legyen.

Ezek után az őrölt kávé következett, mint peremfeltétel. Az őrlemény CAD modelljét elkészítettem és a FLOEFD alap moduljában elérhető porózus közeget funkciót használva, így áteresztő anyag lett a CAD-es geometriából a szimuláción belül. A beállítások között a beépített anyagtár egyik modelljét használtam, természetesen ha rendelkezem valamilyen mérési adattal az őrölt kávé tulajdonságairól, akkor azt is hozzáadhattam volna a beépített adatbázishoz és ebben és bármelyik következő szimulációban használhattam volna.

Ezek után elindítottam a szimulációt.

Futásnál mivel szerettem volna Solid Edge-zni, így a “Close CAD” funkciót bekapcsoltam, így a megoldás során nem volt foglalt a CAD licencem és másra tudtam használni.

Miután lefutott a szimuláció betöltöttem az eredményeket és a víz/levegő térfogatarányára a következő eloszlást kaptam.

Az előző ábra kétféle plotot tartalmaz, az egyik az isofurface a másik a cut plot, azaz egy szintfelület és egy síkmetszet. Csak a szintfelület a következő ábrán látható.

Csak a síkmetszet a következő ábrán látható.

Az egész folyamat animálható és lépésről lépésre lejátszható.

A következő videón látható a kávéfőzés folyamata a céges konyhánkban és Solid Edge-en belül.

Ezek után a kávéfőzőből kiveszem a kapszulámat és elmosom, majd utolsó lépésként a kávéfőzőt kikapcsolom.

Ezek után ha már van kávém összehasonlíthatom a két folyamatot.

FLOEFD-vel szimulált kávéfőzés:

• Látom a kávéfőzés folyamatát metszeti képen bármelyik síkon a geometrián belül.
• Jobban meg tudom érteni, hogy hogyan megy a főzés folyamata, például
  • A porózus közegnél amikor belefolyik a víz, legelőször alul jut be a kapszulába a víz, majd onnan (valószínűleg a porozitás miatt), felfele megy a közeg, majd balra, majd felfelé és balra… Ezzel szemben azt vártam volna, hogy a folyadékeloszlás a csőáramláshoz hasonlóan parabolikus lesz.
  • Miután befejeztem a főzést, a meglévő nyomás még kinyomta azt a közeget amit tudott, majd “álló” víz benne maradt. Ez az a víz, ami kávéfőzés után a csepegtetőbe bele szokott folyni.
• Amennyiben kávéfőzőgép gyártó lennék, elemezhetném, hogy mennyi idő alatt tudok lefőzni egy kávét a gépben lévő szivattyúkkal, illetve ha az elektronikát és a gépészetet is belevettem volna, akkor a teljes gép hűtő/fűtő rendszerét is vizsgálhattam volna a szimuláció alatt.
• Kezdeti hibákat kiszűrhetem a szimulációval, így a prototípusok – és első generációs hibák számát csökkenthetem.
• Csapatépítő hatása van, ha a kollégáknak megmutatom és együtt nézzük és ötletelünk az eredményeken.

Valós kávéfőzés előnyei

• Van kávém, amit meg tudok inni.
• Kávézás közben nézhetem a FLOEFD-s eredményeket.
• Csapatépítő hatása van, ha a kollégákkal együtt kávézunk és beszélgetünk.

 

Források:

[1] Az informatikus aki írt mindenre is egy automatizmust: https://www.businessinsider.com.au/programmer-automates-his-job-2015-11
[2] Eredeti CAD modell (amit módosítottam a szimulációhoz): https://grabcad.com/library/pixie-coffee-machine-from-nespresso-1