บทนำ
นับตั้งแต่มีการพัฒนาโปรแกรมที่ใช้ในการวิเคราะห์และจำลองการชิ้นรูปโลหะแผ่น (sheet metal forming simulation) ใน มหาวิทยาลัยต่าง ๆ หรือสถาบันที่วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีในด้านนี้นั้น ในปัจจุบันได้ถูกพัฒนาจนมีความสามารถที่จะนำไปใช้งานได้จริงในอุตสาหกรรมโดยมีจุดสำคัญอยู่ 3 ประการที่ช่วยให้การใช้งานจริงประสบผลสำเร็จคือ

• มีความแม่นยำในการพยากรณ์ปัญหาในอุตสาหกรรมและการจำลองสูง
• มีการพัฒนา User interface ที่ง่ายต่อการใช้งาน
• การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเครื่อง PC คอมพิวเตอร์ที่มีราคาที่ถูกแต่มี ประสิทธิภาพสูงสามารถนำมาใช้ในงานวิเคราะห์ได้

ซึ่งปัจจัยดังกล่าวข้างต้นนั้นนำไปสู่ความสำเร็จในการอย่างจริงจังตั้งแต่บริษัทที่เป็น OEMS ของผู้ผลิตยักษ์ใหญ่ไปจนถึง Subcontract รายย่อยซึ่งเป็นบริษัทที่มีขนาดเล็กลงมา แต่ในส่วนที่บริษัทใดจะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้หรือไม่นั้นก็ขึ้นอยู่กับความคุ้มค่า และความสำคัญในการนำไปใช้งาน

สำหรับบทความนี้จะกล่าวถึง การพัฒนา ซอฟแวร์ เพื่อใช้ในการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นในการผลิต ไปจนกระทั่งนำไปใช้ เป็นเครื่องมือในการออกแบบแม่พิมพ์ และตัวชิ้นงานเองในส่วนของเทคนิคซึ่งจะกล่าวถึงทั้งวิธีการแบบ One Step และ Multi Step อีกทั้งเรื่องของเทคนิคในเรื่องของ Solver ที่ใช้ในโปรแกรมทั้งแบบ implicit และ explicit ว่า solver แบบใดหรือวิธีการใดที่จะเหมาะสมที่ใช้ในสถานการณ์ ใด และในส่วนที่จะกล่าวถึงความน่าเชื่อถือความแม่นยำของโปรแกรม ก็นำเอากรณีศึกษามาเป็นตัวอย่างเปรียบเทียบกันระหว่างผลลัพธ์ของการวิเคราะห์และผลที่ได้จากการปฏิบัติงานจริง ในส่วนสุดท้ายจะกล่าวถึงการพัฒนาที่จะเกิดขึ้นในอนาคต อย่างเช่น การนำผลวิเคราะห์ที่ได้ไปใช้ต่อในการวิเคราะห์งานประเภทอื่น เช่น การกระแทก, การชน เพื่อที่จะประเมินคุณภาพของความแข็งแรงบนชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการขึ้นรูปที่จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงความหนาของชิ้นงานในแต่ละส่วนที่ไม่เท่ากันรวมไปถึงความเครียดตกค้างหลังการขึ้นรูป เป็นต้น

พฤติกรรมของวัสดุ (โลหะแผ่น )
จากการศึกษาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันพบว่า ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นความเครียดในโลหะที่เกิดขึ้นเป็นสิ่งสำคัญที่ใช้อธิบาย พฤติกรรมของโลหะแผ่นเมื่อมีการขึ้นรูป ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดของโลหะ ไม่ว่าจะเป็นเหล็ก เหนียว, อลูมิเนียม หรืออื่น ๆ สามารถประมาณได้จาก Power law Function (รูปที่ 1A)

Yield Function ของโลหะแผ่นได้มีการคิดในเรื่องของทิศทางบน plane ของโลหะแผ่นเอาไว้ด้วย เนื่องจากโลหะแผ่นนั้นจะต้องผ่านการรีดขึ้นรูปจนมาเป็นโลหะแผ่น ดังนั้น คุณสมบัติของโลหะแผ่นเองตามความยาวจะไม่เท่ากับตามขวาง ลักษณะนี้เรียกว่า Anisotropic ด้วยคุณสมบัติที่ไม่เหมือนกันของโลหะแผ่นในตามยาวและตามขวางนี้ก็ส่งผลถึงความสามารถในการขึ้นรูปนั้นต่างกันด้วย โดยกำหนดค่าคุณสมบัติเพื่ออธิบายความแตกต่างกันนี้คือค่า" r"(องศาบน planeของโลหะแผ่น) (รูปที่ 1 b)

เทคนิคในการวัดความเค้นได้ถูกพัฒนาเป็นผลลัพธ์ในลักษณะกราฟที่เรียกว่า FLD หรือ Forming Limit Diagram เมื่อ Forming Limit Curve ได้ พล็อตบน FLD (FLC คือ กราฟที่แสดงถึง limit ที่อนุญาตให้การขึ้นรูปเกิดความเค้นได้)

หลังจากการวิเคราะห์ผลการขึ้นรูปเราจะสามารถเห็น Safety Margin ซึ่งจะบอกเราได้ว่ากระบววนการขึ้นรูปเราเกิดความเค้นจนใกล้ถึงจุดอันตรายมากน้อยขนาดไหน (รูปที่ 2)
FLC กำหนดขึ้นโดยขึ้นอยู่กับค่ากำลัง "n" (รูป 1A) และความหนาของโลหะแผ่น

พฤติกรรมต่าง ๆ ที่กล่าวมานั้นเป็นรากฐานที่จำเป็นของการพัฒนาโปรแกรมจำลองการขึ้นรูป ทั้งค่า Factor "r" และ "n" อีกทั้ง Failure criterion ที่ใช้ FLC เป็นตัวกำหนด เป็นสิ่งจำเป็นที่ถูกบรรจุอยู่ใน software ส่วนใหญ่อยู่ในขณะนี้