Ymchwiliadau Cyfrifiadurol ac Arbrofol gan Ddiwydiant ac Academia i mewn i Offeryn Mowldio ar gyfer Cynwysyddion Bwyd Alwminiwm
Mae FSG Tool & Die Ltd (FSG), gwneuthurwr offer yn Rhondda Cynon Taf, wedi dylunio ac adeiladu systemau cynhyrchu ar gyfer gweithgynhyrchwyr blaenllaw’r farchnad ers 30 mlynedd, gan gynnwys dylunio offer gwasgu ar gyfer y diwydiant ffurfio Alwminiwm.
Caiff cynwysyddion alwminiwm eu ffurfio trwy gyfuno gwasgedd aer a mecanyddol i orfodi blanc ffoil i mewn i geudod dei siâp penodol.
Trodd FSG at dîm ASTUTE 2020 am gymorth i wella perfformiad y cydrannau offer gwasgu a ddefnyddir wrth weithgynhyrchu cynwysyddion bwyd alwminiwm ochrau safonol a llyfn megis y rhai ar gyfer cludfwyd, bwyd wedi’i rewi, pwdinau a phrydau awyren.
Caiff y cynwysyddion eu ffurfio fesul tri cham penodol: gwasgu’r blanc yn gyntaf i ffurfio’r siâp sylfaenol gydag ymyl, “sychu lawr” wedyn i droi’r ymyl yn ôl arno’i hun, ac yn olaf, cyrlio i wneud yr ymyl yn fwy twt. Gwneir hyn ar gyfartaledd o ryw 65 cynhwysydd y funud. Ar gyflymdra mor uchel, mae’n anodd canfod pa agweddau ar y broses sy’n effeithio ar safon y cynwysyddion. Trwy ddefnyddio efelychu cyfrifiadurol a thechnegau profi deunyddiau, llwyddodd tîm ASTUTE 2020 i ymchwilio’n fanwl i bob cam o’r broses.
Heriau
Ffocws y brif her oedd datrys diffyg cyffredin a elwir yn “glustio” (earring) mewn cynwysyddion alwminiwm ochrau llyfn. Mae’r diffygion hyn yn digwydd ar hap ar gorneli’r cynwysyddion, a chredir mai yn y broses gyrlio mae’r broblem. Er ei fod yn fach, gall yr elfen afreolaidd hon ar yr ymyl atal y cynhwysydd terfynol rhag cael ei selio’n effeithiol os ychwanegir caead neu ffilm ato, gan arwain at halogi’r cynnwys neu ei ollwng.
Datrysiad
Modelu Peirianneg Gyfrifiadurol a Thechnoleg Deunyddiau Uwch oedd y prif feysydd arbenigedd a gyfrannwyd i’r prosiect hwn gan dîm ASTUTE 2020. Roedd yr ymchwil yn galw am ddeall nodweddion pwysig y ffoil er mwyn canfod a oedd y priodweddau’n unffurf i bob cyfeiriad (isotropig) neu a oedd gweithgynhyrchu’r ffoil neu’r cynhwysydd wedi effeithio arnynt. Samplwyd y deunydd ar gyfer profion tynnol ar onglau o 0, 45 & 90O i’r cyfeiriad rholio yn y cynhwysydd gorffenedig a’r deunydd sylfaen er mwyn pennu unrhyw duedd (anisotropi). Gan ddefnyddio’r data hwn, datblygodd ASTUTE 2020 fodel cyfrifiadurol a allai efelychu digwyddiad y diffyg cyrlio, ac yna archwilio’r paramedrau i’w newid er mwyn dileu’r diffyg hwn. Gallai’r model cyfrifiadurol efelychu pob un o’r tri cham gweithgynhyrchu’n llwyddiannus, h.y. tynnu dwfn, sychu lawr a chyrlio, ac roedd yr allbynnau’n rhoi cyfarwyddyd ar gyfer addasiadau i’r broses er mwyn gwella safon y cynwysyddion.
Effaith
Mae’r trefniant cydweithio hwn wedi caniatáu i FSG gynyddu eu dealltwriaeth dechnegol o nodweddion critigol cynhyrchu’r offer; gan wella dibynadwyedd safon y cynhwysydd ar gyfer y gweithgynhyrchwyr a’r cwsmeriaid.
Mae’r gwaith ymchwil ar y cynwysyddion wedi caniatáu i FSG fuddsoddi mewn datblygu’r offeryn newydd, gan greu cynnyrch, proses a gwasanaethau newydd i’r cwmni. Bydd yr wybodaeth a’r technegau gwell a ddatblygwyd o’r prosiect ymchwil hwn yn arwain at fwy o gynhyrchiant ac archebion, gan greu cyfleoedd i dyfu gweithlu FSG yn y man.
Wrth i’r galw yn y farchnad am gynwysyddion dyfnach ac aml-adrannol gynyddu, mae FSG mewn sefyllfa dda i fodloni’r ceisiadau hyn gan gwsmeriaid a meddiannu lle blaenllaw ymhlith offerwyr yn Ewrop.
Mae FSG wedi parhau i weithredu ar hyd pandemig COVID-19, gan newid diben eu llinellau cynhyrchu i greu offer ar gyfer cynnyrch fisorau i’r diwydiannau meddygol, fferyllol a chadwyni cyflenwi bwyd; mae hynny wedi amlygu galluoedd Ymchwil a Datblygu FSG i addasu eu cynhyrchu o fewn cyfnod byr i gefnogi’r frwydr yn erbyn COVID-19.
