プロセス製造

プロセス製造

医薬品、食品、化学物質、化粧品など、製品の種類にかかわらず、バルク製造を行う企業は例外なく、製品品質の向上と開発リードタイムの短縮を目指しています。これらの目標を達成するために、メーカー各社では研究開発だけでなく、製造プロセスの向上の取り組みにおいてもシミュレーションの導入が進んでいます。コンピューター支援エンジニアリング(CAE)ツールの活用は、開発時間の短縮に加えて、コストのかかる実機試作と実機試験への依存度を減らすことにつながります。

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プロセス製造

シミュレーションモデリングとスマートマニュファクチャリングの原理を活用することで、製造プロセスを最適化し、生産性と収益性を向上させることが可能になりました。

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プロセス効率の向上

プロセス効率の向上

プロセス製造向けのコンピューターシミュレーションは、プロセスの理解を深めるのに役立ちます。さらに、実験ではわかりにくい、あるいはわかり得ないような、操業に関する重要な知見を得ることも可能です。これによりプロセス効率を高め、製品やプロセスのイノベーションの推進に寄与することができます。

製品品質の向上

製品品質の向上

数値シミュレーションは、製品の均一性と品質をコントロールするための手段になります。新たなプロセス戦略を考案し、そのプロセスの設計やスケールアップが製品の性質に与える影響を評価することができます。連続生産の導入検討にも使用できる強力な予測ツールです。

Altairが、製造プロセスの最適化をサポートいたします。

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混合シミュレーション

混合

Altair® EDEM™では、粉末、小片、団粒などの粉粒体の混合プロセスを模擬できます。粒子の速度や軌跡といった不可欠な情報を確認できるだけでなく、混合度や偏析度の予測、デッドゾーンの特定も可能です。オペレーターは確かな知見に基づき、プロセス装置の速度、充填率、チルト角度などの影響を加味した上で最適な運転パラメーターを決定し、混合効率を評価することができます。

タブレットのコーティング

タブレットのコーティング

タブレットのコーティングプロセスの成否を決めるのは、コーティングの均一性です。EDEMでは、コーティングスプレー下でのタブレットの滞留時間、タブレット間のコーティングのばらつき、タブレットの速度パターンなどの重要なパラメーターを取得することが可能です。こうした情報は実験では得ることが困難か、不可能な場合さえあります。またEDEMなら、タブレットの形状、ドラムのスピード、充填率がコーティングプロセスに与える影響を調べることもできます。

ダイス充填

ダイス充填

ダイス充填は、製薬や粉末冶金などの多くの産業ではごく一般的な工程です。完成品の品質を左右することから、プロセスの一貫性と均一性が非常に重要になります。EDEMは、様々な基本パラメーターの影響の評価やフィードフレーム内部の粒子のミクロ / マクロの力学の把握に加え、フィードフレーム内部やダイス充填中の偏析状況を可視化することができます。

粉体の拡散とレーキング(掻き起こし)

粉体の拡散とレーキング(掻き起こし)

3Dプリンティング(積層造形)においては、粉体の拡散方法が完成品の性質と品質に大きく影響します。EDEMではその拡散のプロセスをシミュレーションすることにより、ローラーのスピードなどの様々な運転パラメーターが粉体床の質に与える影響を調べ、粉体の拡散の均一性を評価することができます。EDEMは、3Dプリンティングの各段階(粉体の送り出し、拡散、クリーニングなど)に適用可能です。

流動層

流動層

流動層は、とりわけ化学処理産業において、凍結、冷却、加熱、コーティングなどの様々なプロセスで使用されます。こうした流動層などの粒子-流体系については、Altair CFD™の数値流体力学(CFD)とEDEMの離散要素法(DEM)を連成させることで正確にシミュレーションすることが可能です。DEM-CFD連成で得られる重要な情報は、流動化の質の評価や混合 / 偏析現象の理解に役立ちます。

搬送装置

搬送装置

粉粒体の搬送には、様々な産業でスクリューコンベアが頻用されています。EDEMではこのスクリューコンベアについて、材料ごとの流量を解析したり、装置に作用する力や摩耗を調べたりすることができます。また、あらゆる閉塞リスクの予測、素材の混合や圧縮の評価、システム容量や粉体要件に関する情報の取得にも使用できます。

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プロセス製造におけるAltairソフトウェアの活用事例

製薬、食品、化学、金属3Dプリンティングの各分野におけるAltair EDEMの活用事例をご紹介します。

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Virtual Panel - Using the Discrete Element Method to Simulate Pharmaceutical Manufacturing Processes

Watch this virtual panel presentation & discussion to hear insights from 4 industry experts on the use of the Discrete Element Method as a modelling tool for optimizing pharmaceutical manufacturing processes. Topics covered: • Challenges of understanding powder systems • Typical DEM applications in process and product development: mixing, coating, die filling, etc. • Regulatory framework: using models for regulatory purposes • Digital design / digital twin • How DEM can help fast and efficient drug development and manufacturing in the current context Guest speakers: Dr. Fernando Muzzio Distinguished Professor of Chemical and Biochemical Engineering Rutgers University Dr. Liang Li Process Engineering Scientist The Janssen Pharmaceutical Companies of Johnson & Johnson Dr. Nima Yazdanpanah Principal Procegence Dr. Maitraye Sen Senior Consultant Engineer Eli Lilly and Company

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Guide to Process Manufacturing

Any industry that produces bulk quantities of goods such as pharmaceuticals, food, chemicals, or cosmetics, is seeking to produce these products consistently while reducing cost factors like waste and down time. Due to the nature of process manufacturing, multiple ingredients are combined to be mixed, coated, or sorted, so understanding the behavior of these processes is of paramount importance for manufacturers. Through the use of simulation modeling and Smart Manufacturing principals, manufacturers are now able to optimize these processes, leading to greater productivity and profitability.

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Using EDEM at Astec, Inc.

Andrew Hobbs, Chief DEM/CFD Engineer at Astec, Inc. shares his experience using EDEM software. Astec is a global leader in the hot mix asphalt plant industry and Andrew's main focus in on applying fluid and particle simulation to better understand and improve hot mix asphalt equipment design. In this video he discusses what key applications he uses EDEM for, the key benefits Astec gets from it as well as his thoughts on the future of simulation.

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