在高速運轉與長時間加工條件下,工具機系統常面臨顯著的溫升與熱分佈問題,特別是在主軸、軸承及驅動元件等關鍵部位,熱源累積將導致結構熱膨脹與精度偏移。
此外,在高溫加工或熱處理相關製程中,材料本身亦可能因溫度變化產生性質改變甚至相變行為,進一步影響加工品質與尺寸穩定性。於相關問題中若僅依賴經驗公式或單一量測結果,已難以完整掌握熱行為與其對加工精度的影響,因此需導入可於設計初期即進行評估之數值模擬方法,以分析材料性質、幾何結構與運轉條件對溫度場與熱變形的影響,進而作為加工精度控制、熱誤差補償與散熱設計優化之依據。
基於此需求,COMSOL Multiphysics® 成為工程與研究領域中常用的多物理量有限元素分析(FEA)平台。其完整的多語言操作介面(包含中文等8種語言)與高度彈性的物理耦合架構,使使用者能以一致的建模流程,整合熱傳、材料行為與幾何變形等物理效應,將熱傳相關問題具體化為可分析、可比較的工程模型。此外,針對製造與加工相關應用,COMSOL 亦提供金屬處理相關模組,可用於模擬熱處理、相變化、殘留應力與材料性質演變等現象,進一步延伸至工具機加工後材料狀態與性能評估之分析。此外新版本亦全面支援 NVIDIA CUDA® cuDSS GPU 求解器;在 AI 助手也支援各種OpenAI API 相容模型。
本課程將介紹熱傳分析在工具機中的應用。實作部分採案例導向進行,先建立基礎熱傳模型,理解熱通量、材料性質與溫度反應之間的關係;接著導入工具機主軸應用,分析軸承摩擦與馬達運轉所產生的熱源,並透過熱-結構耦合模擬評估溫度場與熱變形對加工精度的影響。進一步課程將涵蓋冷卻水道之散熱分析,建立流體與熱傳的共軛耦合模型,探討不同流速條件下的散熱效率,並評估其對降低溫升與抑制熱變形的效果。
透過完整的理論與實作,本課程將協助學員建立工具機熱傳建模能力,作為高精度加工設備熱管理與設計優化的基礎。課程特別適合機械工程、精密機械、機電整合等相關工程科系程背景,並對工具機熱管理、高精度製造或多物理場模擬有需求之學員參與。
關於COMSOL結構/聲學、電磁/光學、流體/熱傳及電化學/電池等領域各項模組的資訊,可參考皮托公司網頁http://www.pitotech.com.tw/contents/zh-tw/d4693877_COMSOL.html。
課程效益:
• 學習 COMSOL 操作介面與基本建模流程
• 了解 COMSOL 熱傳模擬之核心設定方法
• 掌握工具機模型之建構與物理條件設定
• 學習後處理技巧與模擬動畫建立方法
• 建立 AI 輔助代理模型之應用能力
建議參加人員:
• 工研院、中研院、中科院等相關研究單位之研究人員
• 大專院校機械、材料、機電整合、自動化、車輛、製造等相關科系師生
• 從事工具機設計、分析與開發之業界相關單位
• 從事工程研發與製造分析之相關技術人員