SOLIDWORKS MODSIM Tablet Tasarımı: Sanal İkiz Sıkıştırma

ChampionXperience Ekibi

29 Haziran 2026 Okuma süresi 6 dakika

Evdeki ilaç dolabınıza hiç yakından baktınız mı? Tabletlerin şekil, boyut ve kaplamalarındaki çeşitlilik sadece bir tasarım tercihi değil, son derece mühendislik ürünü bir işlevsel gerekliliktir. Bir tabletin geometrisindeki küçük bir değişiklik, çözünme hızını, hastanın onu ne kadar kolay yuttuğunu ve aktif bileşenlerini ne kadar etkili bir şekilde ilettiğini tamamen değiştirebilir.

On yıllardır ilaç şirketleri büyük bir darboğazla boğuşuyor: tablet sıkıştırmanın fiziksel deneme yanılma yöntemi. Yüksek hızlı üretim sırasında ufalanmayan, çatlamayan veya yapışmayan bir hap tasarlamak, geleneksel olarak haftalarca süren pahalı laboratuvar testleri gerektiriyordu. Ancak bu paradigma değişiyor. Dassault Systèmes, birleşik Modelleme ve Simülasyon (MODSIM) teknolojisini 3DEXPERIENCE platformuna entegre ederek, kalıp tasarımcılarının ve formülasyon uzmanlarının hayat kurtaran yeni nesil tedavileri geliştirmek için nasıl iş birliği yaptığını değiştiriyor.

Fiziksel Tablet Sıkıştırmanın Yüksek Maliyeti

Tipik bir üretim tesisinde, tabletleme işlemi oldukça basit görünmektedir. İlaç tozunu karıştırırsınız, bir kalıba doldurursunuz, hafif bir ön sıkıştırma uygularsınız ve ardından nihai tableti oluşturmak için ana yüksek basınçlı sıkıştırma işlemine geçersiniz. Son olarak, tablet makineden dışarı atılır.

Gerçekte, bu yüksek hızlı mekanik işlem, kusurlar için bir mayın tarlasıdır. Aşırı basınçlar ve ardından gelen kuvvet salınımı, genellikle ciddi üretim hatalarına yol açar:

Kapaklanma: Tabletin üst veya alt kısmının yatay olarak ayrılması.
Katmanlama: Tablet, birden fazla ayrı katmana ayrılır.
Kırılma ve Yapışma: Tabletin parçaları kenarlarından kırılır veya delme yüzeylerine yapışır.

Geleneksel olarak, formülasyon uzmanları standart bir kalıp şekli seçmek, laboratuvarda fiziksel sıkıştırma testleri yapmak ve sertlik ve kırılganlık gibi fiziksel özellikleri değerlendirmek zorundaydı. Tablet başarısız olursa, fiziksel kalıbı yeniden tasarlayıp baştan başlamaları gerekiyordu. Bu yinelemeli döngü inanılmaz derecede yavaş, değerli aktif farmasötik bileşenleri (API'ler) israf ediyor ve kritik ilaçların hastalara ulaşmasını geciktiriyor.

MODSIM nedir ve ilaç sektörü için neden önemlidir?

İşte burada MODSIM devreye giriyor. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve bilgisayar destekli mühendisliği (CAE) iki ayrı, izole departman olarak ele almak yerine, MODSIM bunları tek bir veri modelinde birleştiriyor. Geçmişte, bir tasarımcı bir CAD modeli oluşturur ve onu bir simülasyon uzmanına "gönderirdi"; uzman da dosyayı çevirmek, geometriyi temizlemek ve ağı sıfırdan kurmak zorunda kalırdı. Bir tasarım değişikliği gerektiğinde, GoEngineer'deki sektör uzmanlarının ayrıntılı olarak anlattığı gibi.

MODSIM, entegre ederek SOLIDWORKS gelişmiş Abaqus platformundaki 3DEXPERIENCE tek bir doğruluk kaynağı oluşturur. Bir kalıp tasarımcısı SOLIDWORKS, altta yatan simülasyon modeli otomatik olarak güncellenir. Bu simülasyonun demokratikleştirilmesi, ileri düzey sonlu eleman analizi (FEA) uzmanı olmayan formülasyon uzmanlarının, tasarım aşamasının başlarında karmaşık fizik tabanlı doğrulamalar yapmasına olanak tanır. SIMULIA çözücüleriyle doğrudan bir tabletin yarıçapını değiştirdiğinde

Tablet Tasarımı için 4 Adımlı MODSIM İş Akışı

Fiziksel deneme yanılma yöntemini ortadan kaldırmak için Dassault Systèmes, 3DEXPERIENCE platformunda dört adımlı, sadeleştirilmiş bir sanal prototipleme iş akışı geliştirdi.

1. Parametrik Model Oluşturma

Her şey geometriyle başlar. Tasarımcılar, parametrik bir takım düzeneğini doğrudan SOLIDWORKS veya 3DEXPERIENCE platformu içinde oluşturabilirler. SOLIDWORKS kullanıcıları bunu iki şekilde kullanabilir:

Eşzamanlı Tasarım Değişiklikleri: Temel bir tasarım üzerinde simülasyon çalıştırın, gerilim noktalarına göre SOLIDWORKS geometriyi değiştirin ve sınır koşullarını yeniden oluşturmaya gerek kalmadan simülasyon modelini anında güncelleyin.
Parametrik Tasarım Çalışmaları:SOLIDWORKS Designapp uygulamasını kullanarak, dışbükeylik ve kalınlık gibi boyutları simülasyon parametreleriyle birlikte değiştirerek en uygun şekli bulmak için otomatik tasarım keşifleri yapın.

2. Malzeme Kalibrasyonu

Toz sıkıştırma inanılmaz derecede karmaşıktır. İlk parçacık yeniden düzenlenmesinden elastik-plastik deformasyona, ardından sıkıştırma kuvveti serbest bırakıldıktan sonra doğrusal olmayan elastik toparlanmaya (genleşme) geçiş yapar. Bu davranışı yakalamak için iş akışı, Kapak Plastisitesi ile birlikte yerleşik Drucker-Prager modelini. Platformun malzeme kalibrasyon uygulaması sayesinde, formülasyon uzmanları, malzeme biliminde doktora derecesine ihtiyaç duymadan bu gelişmiş malzeme modellerini kalibre etmek için fiziksel test verilerini kolayca girebilirler.

3. Sıkıştırma Simülasyonu Kurulumu

Geometri ve malzeme özellikleri sabitlendiğinde, simülasyon fiziksel zımba ve kalıplama sürecini taklit eder. Yazılım, bağıl yoğunluk dağılımı, gerilim yoğunlaşma bölgeleri ve fırlatma kuvvetleri gibi temel performans göstergelerini (KPI'lar) hesaplar. Bu, mühendislerin tek bir fiziksel alet kesilmeden önce potansiyel tıkanma veya yapışma bölgelerini tespit etmelerini sağlar.

4. Tablet Sıkıştırma İşleminin Demokratikleştirilmesi

Çok disiplinli optimizasyon mühendisi rolünü kullanarak, simülasyon uzmanları bu karmaşık sonlu elemanlar analizi (FEA) kurulumlarını standartlaştırılmış, yeniden kullanılabilir şablonlara dönüştürebilirler. Bir formülasyon bilimcisi, SOLIDWORKS CAD kütüphanesini içe aktarabilir, önceden kalibre edilmiş toz malzemeyi seçebilir, şablonu çalıştırabilir ve tasarımın gerekli bağıl yoğunluk ve kalınlık özelliklerini karşılayıp karşılamadığını hemen görebilir.

Düz mü, Dışbükey mi: Bir Vaka İncelemesi

Bu iş akışını uygulamada görmek için, belirli bir kalınlık ve bağıl yoğunluk hedefine ulaşmak üzere tasarlanmış üç farklı tablet geometrisi varyantını karşılaştıran bir vaka çalışmasına bakalım. Bağıl yoğunluk çok önemlidir; çok düşükse tablet kırılır, ancak yoğunluk dağılımı düzensizse yapışabilir veya kapaklanabilir.

Tablet Tasarım Varyantı	Geometri Tipi	Elde Edilen Bağıl Yoğunluk	Kalınlık Hedefine Ulaşıldı mı?	Üretim Riski / Karar
Düz yüzlü	Düz yüzeyler	0,751 (Düşük)	Evet	Çıkarma sırasında kenar kırılması riski yüksek. Reddedildi.
Dışbükey Varyant 1	Yüksek dışbükeylik	Tekdüze olmayan dağılım	HAYIR	Merkezde sıkışma riski yüksek. Reddedildi.
Dışbükey Varyant 2	Optimize edilmiş düşük dışbükeylik	Tekdüze dağılım	Evet	Mükemmel sıkıştırma, düşük kusur riski. Onaylandı.

Simülasyon sonuçlarının gösterdiği gibi, düz yüzeyli tablet kalınlık gereksinimini karşılamış ancak düşük bağıl yoğunluktan dolayı kenar kırılması riski taşımıştır. Dışbükey Varyant 1'in çok fazla eğriliği vardı, bu da merkezde düzensiz yoğunluğa ve yüksek yapışma riskine yol açtı. Sadece optimize edilmiş, azaltılmış dışbükeyliğiyle Dışbükey Varyant 2 hem düzgün yoğunluğa hem de doğru kalınlığa ulaşarak en üretilebilir tasarım olduğunu kanıtlamıştır.

Yaşam Bilimlerinde Sanal İkizlerin Geleceği

Fiziksel sıkıştırma testlerinden sanal ikizlere geçiş, ilaç sektörü için oyun değiştirici bir gelişmedir. Şirketler, birleşik bir SOLIDWORKS ve 3DEXPERIENCE MODSIM iş akışı benimseyerek geliştirme sürelerini önemli ölçüde kısaltabilir, değerli aktif bileşenleri koruyabilir ve kişiselleştirilmiş tedavileri daha hızlı bir şekilde pazara sunabilirler.

Birleşik modelleme ve simülasyonun diğer yüksek düzeyde düzenlemeye tabi sektörleri nasıl dönüştürdüğüne dair daha detaylı bilgi için, Dassault Systèmes SIMULIA bloguna.

Tasarım ve simülasyon ekipleriniz arasındaki engelleri ortadan kaldırmaya hazır mısınız? Birleşik bir MODSIM iş akışı, mevcut ürün geliştirme döngünüzü nasıl değiştirebilir? Yorumlarda bize bildirin!