Ansys 소프트웨어 솔루션에는 세계에서 가장 정확한 궤도 결정 및 Conjunction 분석 도구 일부가 포함됩니다. 우주 물체를 추적하고, 그 기동을 특성화하며, 위험을 평가함으로써 잠재적인 충돌을 탐지하고 평가할 수 있습니다. 지상, 우주, 해상, 항공 자산을 포함하는 추적 시스템의 설계와 조정을 시뮬레이션하여 데이터 품질을 향상시키기 위해 Ansys의 도구를 활용해 보세요!
전자 신뢰성 및 방사선 경화 솔루션 개
솔루션 제품
Package Level
Package Warpage 모델링
● 도전과제
- 신규 패키지 아키텍처에서의 워페이지를 이해하는 것은 최적 SMT 조립 수율에 매우 중요합니다.
- 워페이지를 기반으로 패키지 설계 및 재료 조합을 순위화할 수 있는 능력은 고객이 비용이 많이 들고 시간이 소요되는 DOEs를 줄이는 데 도움이 됩니다.
●솔루션
- Mechanical 모델에서 실행되는 optiSLang Metamodel 분석은 패키지 워페이지에 영향을 미치는 중요한 파라미터를 효율적으로 결정합니다.
- 도출된 ROM은 신규 패키지 워페이지 예측에 사용할 수 있습니다.
● 이점
- 시험을 위해 제작되는 패키지 시제품의 수를 줄일 수 있습니다.
BGA Solder Reflow
● 도전과제
- 다양한 패키지 구성에서 발생하는 솔더링 결함을 예측해야 합니다.
- 최대 수만 개의 솔더 접합부를 갖는 패키지의 리플로(reflow) 공정을 효율적으로 모델링해야합니다.
●솔루션
- 다양한 인터페이스에서의 표면장력과 접촉각에 의해 지배되는 용융 솔더의 진화를 포착하기 위해 입자 기반 방법(ISPG)을 사용합니다.
- 단일 솔버 내 유체–구조 연성은 비할 데 없는 스케일링을 제공하여, 커플링 솔버로 수 주가 소요되던 시뮬레이션 시간을 하루로 단축할 수 있습니다.
● 이점
- 시뮬레이션의 가이던스를 통해 솔더링 공정을 개선할 수 있습니다.
- 서로 다른 패키지에 대한 프로토타이핑 비용을 절감할 수 있습니다.
Solder Reflow
● 도전과제
- 제조 관련/유발 고장을 줄여야합니다.
- 고장 모드를 더 빠르게 검출하기 위해 예측 도구를 사용할 수 있습니다.
- 전기 접점의 효율은 reflow soldering 공정에 달려 있습니다.
- 효율적인 보드 레이아웃 설계
●솔루션
- 표면장력 효과를 고려한 견고한 다상 워크플로우를 제공합니다.
- 솔더의 고화 및 용융, 그리고 이 현상을 시뮬레이션하기 위한 고급 물성 모델링 기능을 제공합니다.
● 이점
- 접착 특성을 충족하는 지속가능한 재료를 식별할 수 있습니다.
- 운영 효율을 향상시킬 수 있습니다.
- 적절한 젖음을 통해 다이의 균일한 안착을 보장할 수 있습니다.
- 영구적인 솔더 접합을 보장하고, 결함을 방지할 수 있습니다.
Solder Joint Fatigue
● 도전과제
- JEDEC 등 표준에 대한 제품 적합성을 보장하면서 thermal cycling 물리 시험 비용을 줄여야합니다.
- multi-die 패키지의 물리적 구현을 기반으로 고장률을 예측해야합니다.
●솔루션
- 초기 스크리닝을 위한 단순 해석 모델에 기반한 빠른 Solder Joint Fatigue(SJF) 수명 예측(TTF)을 수행합니다.
- 모든 기하학적 특징과 비선형 재료 물성을 포함하는 자동화된 thermal cycling 시뮬레이션을 통해 철저한 SJF 예측을 수행합니다.
● 이점
- 신뢰할 수 없는 multi-die 패키지 설계를 폐기함으로써 thermal cycling 시험 비용을 절감할 수 있습니다.
솔루션 제품
Board Level
Shock and Vibration 신뢰성
● 도전과제
- 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 shock 및 vibration 신뢰성 확보를 위한 디바이스 물리 시험을 줄이십시오.
- 컴포넌트 수준 고장 예측을 제공하는 simulation-driven testing을 수행하십시오.
●솔루션
- 다양한 Mechanical Shock, Harmonic Vibe, Random Vibe 시나리오를 실행할 수 있습니다.
- 각 컴포넌트 및 시스템에 대해 TTF 곡선과 함께 색상 코드화된 위험 수준을 생성할 수 있습니다.
● 이점
- 수천 개 부품으로 구성된 복잡한 전자 어셈블리에 대해 전처리 및 후처리 시간을 대폭 절감할 수 있습니다.
- 물리 시험을 줄이기 위해 업계에서 인정된 신뢰성 예측 도구를 사용해보세요.
Electronics Lifetime & Reliability
● 도전과제
- PCB 신뢰성
- 설계 사이클 단축
- 규격 준수: IPC-TR-579, IPC 9704, SAE J3168, MIL, JESD-22 등
●솔루션
- 더 빠른 전처리: 버튼 한 번으로 2D ECAD를 3D MCAD로 변환할 수 있습니다.
- 포괄적이고 확장 가능한 전자 부품, 재료 및 라미네이트 라이브러리
- 전자 제품에 대한 완전한 수명 곡선
● 이점
- 컴포넌트, 보드, 시스템 레벨에서 PCB 신뢰성 예측 시간 20–50% 단축이 가능합니다.
- 목표 PCB 신뢰성을 위한 부품 선택 및 배치를 최적화할 수 있습니다.
- 물리적 시제품을 약 50% 줄여 비용을 절감하면서 규정 충족할 수 있습니다.
Mechanical Reliability
● 도전과제
- 정량적 수명 추정을 통해 전자 신뢰성을 평가해야 합니다.
- IPXX, MIL-STD 810 및 JEDEC 표준을 준수해야 합니다.
- 최적의 성능 대비 비용을 위해 재료 선택, 제조 및 조립 공정을 최적화해야 합니다.
● 솔루션
- 전자 부품을 다양한 충실도 수준으로 모델링할 수 있습니다. (true solder shape, trace 모델링, 시험 셋업)
- Seamless Workflow: 설계자와 시뮬레이션 엔지니어
- Variability: 재료, 제조 및 조립
● 이점
- 제작되는 시험 시제품의 수를 줄일 수 있습니다.
- 장기간의 신뢰성 시험 공정을 거치는 부품 수를 줄여 개발 주기를 단축할 수 있습니다.
- 시험에서 조사하기 어려울 수 있는 고장 메커니즘에 대한 인사이트를 제공할 수 있습니다.
위성 열 평가 및 설계
● 도전과제
- 모든 위성 구성품이 설계 온도 한계 내에 머물도록 thermal control system을 설계해야 합니다.
- 서브시스템 간 interdependencies를 고려해야 합니다.
- 그림자 및 반사를 포함한 environmental heat loads를 고려해야 합니다.
- time-based 거동을 규명하기 위해 다수의 궤도 시뮬레이션을 수행해야 합니다.
● 솔루션
- thermovac testing, launch pad integration, ascent, on-orbit를 포함하여 설계부터 시험까지 위성을 시뮬레이션할 수 있습니다.
- built-in orbit definition과 태양 전지판과 같은 articulating subsystems를 통해 환경 열부하를 포함한 전체 시스템에 대해 효율적인 radiative heat exchange를 수행할 수 있습니다.
- thermostatic heaters, thermoelectric coolers, multi-layer insulation, heat pipes, pumped fluid loops 등을 포함한 thermal control devices를 빠르게 시뮬레이션할 수 있습니다.
● 이점
- flight hardware가 발사대에서 end-of-service까지 설계 한계 내에 유지되도록 보장합니다.
- 물성값의 신속하고 간편한 대체를 통해 surface properties의 열화(degradation)를 평가할 수 있습니다.
- Lumped parameters, finite difference, finite element의 임의 조합으로 시뮬레이션 요구에 부합하는 modeling techniques를 사용하여 위성을 모델링합니다.
솔루션 제품
Device or Module Level
현실적 조건에서의 위성Solder Fatigue
● 도전과제
- Solder Joint Fatigue: 위성 전자장치의 고장 주요 원인은 thermal–mechanical stresses이며, 이 외에도 vibration, humidity, dust, radiation이 영향을 미칩니다.
- Cooling and Temperature: 냉각 개념과 온도 분포는 제품 신뢰성에 크게 영향을 미칩니다.
- Prediction Models: 정확한 시뮬레이션은 신뢰할 수 있는 전자 장비 개발에 필수적입니다.
● 솔루션
- Automated Simulation Models: Ansys Sherlock의 라이브러리와 전처리 기능을 사용할 수 있습니다.
- Accurate Cooling Simulation: 전자 냉각 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.
- Precise Lifetime Predictions: 온도장, 기계 하중, 습도, 방사선을 활용할 수 있습니다.
● 이점
- Optimal Performance: 초기 단계 최적화는 가혹한 우주 환경 조건에서 최대 내구성과 신뢰성을 보장합니다.
- Time Savings: 솔더 접합 피로를 예측하기 위한 정확한 시뮬레이션 모델 개발에 소요되는 시간을 크게 절감하여, 광범위한 시행착오의 필요성을 줄입니다.
- Reduced Testing: 첫 시도에서 엄격한 우주 요건을 충족함으로써 비용이 큰 재시험을 제거합니다.
디지털 트윈과 함께하는 위성 잔여 유효 수명(RUL)
● 도전과제
- 미션 성공을 보장하기 위해, 전자 컴포넌트와 시스템이 thermal cycling 하중 및 기타 환경 조건에 노출되는 동안 Remaining Useful Life (RUL)을 결정하기 위한 Predictive Health Monitoring 전략이 필요합니다.
● 솔루션
- 실제 저장 및 사용 환경 이력을 고려하여 잔여 유효 수명(RUL)에 대해, 컴포넌트·서브어셈블리·어셈블리의 개연적 고장 메커니즘에 기반한 신뢰성 물리(reliability physics) 접근법을 적용합니다.
- on-orbit 및 기타 어셈블리/시스템 열 효과를 위해 Ansys Thermal Desktop을 사용합니다.
- Thermal Cycling, Vibration 등 조건에서의 신뢰성 예측을 위해 Ansys Sherlock을 사용합니다.
- System-Level Modeling 및 Workflow Automation을 위해 Ansys TwinBuilder 및 PyAnsys를 사용합니다.
● 이점
- 주어진 미션 전 기간에 걸쳐 전자 컴포넌트 및 시스템의 RUL을 준 실시간(near real-time)으로 예측할 수 있습니다.
- 정비 일정(maintenance schedules)을 더 정밀하게 정의할 수 있는 능력으로 인한 비용 절감할 수 있습니다.
- 제품 상태(product health)에 대한 준 실시간 업데이트로 유인(piloted) 미션의 안전성 향상시킬 수 있습니다.
전기 어셈블리의 진동
● 도전과제
- 가상 랜덤 진동 시험으로 전체 전자 어셈블리(PCB + 마운트/인클로저)의 구조 신뢰성 & 수명을 검증해야 합니다.
- 장기간의 비용이 드는 물리 시험을 축소해야 합니다.
● 솔루션
- Single platform: 사용이 용이한 통합 워크플로로 PCB 레이아웃을 가져오고, 인클로저와 결합하여 랜덤 진동을 모델링하기 위해 고충실도 구조 해석기로 직접 내보냅니다.
- Fidelity & performance: 방대한 재료 및 컴포넌트 라이브러리와 함께 자동차 특화 사항에 맞춰 구축된 전자 신뢰성 모델링을 합니다.
● 이점
- 비-FEA 전문가에게도 고품질 신뢰성 분석을 가능하게 합니다.
- 신뢰성 결과는 시스템이 규격을 초과함을 보여주는 정량화 가능한 지표를 제공합니다.
- 빠른 피드백은 보다 혁신적인 설계를 가능하게 합니다.
솔루션 제품
Rad Hard 설계
Rad Hard Design Workflow – SEE & TID
● 도전과제
- 전자장치는 자연 발생 방사선(예: 태양 고에너지 입자, 자외선 복사 등)과 인공 방사선에 취약하며, 그 결과 다음이 발생합니다:
- 마이크로전자 열화, 영상 노이즈, 회로 손상, 시스템 셧다운, 전력 시스템 고장
- 방사선 내성(rad hard) 설계의 적합성 평가(qualification) 기간은 개발 및 시험의 긴 사이클 시간으로 인해 수년에 걸립니다.
● 솔루션
- TCAD, 시뮬레이션 및 모델링의 역량을 활용한 RHBD(Rad Hard by Design) 프로세스를 위한 통합 워크플로우
- TCAD – Synopsys
- 시뮬레이션 및 모델링 – Ansys optiSLang 및 Ansys Reliability Module
● 이점
- 견고한 방사선 솔루션을 식별합니다.
- 방사선 환경에서 사용 가능한 고성능 전자장치를 구현합니다.
- 시장 출시 및 적합성 평가 소요 시간을 단축합니다.
Surface Charging Risk Assessment
● 도전과제
- 정전기 방전 위험은 달 먼지로 인한 또는 강수로 인한 triboelectrification을 포함하여, 우주 또는 먼지가 많은 환경(LEO, GEO, Auroral, Lunar, 및 interplanetary)에서 플라즈마 환경을 증가시킵니다.
- 태양전지에서의 arcing 우려, 재료 성능 저하
- 통신 장애
● 솔루션
- Ansys Charge Plus는 다수의 재료 물성을 사용하여 우주선 또는 우주 천체의 표면과 환경 사이의 전하의 균형을 추적합니다.
- BEM과 결합된 PIC solver는 우주선을 둘러싼 저에너지·저밀도 플라즈마의 상태를 분석할 수 있게 하며—주변 플라즈마 상태의 전하와 분포를 분석합니다.
- FEM을 사용한 surface charging—플라즈마에서의 arcing 위험을 분석하기 위해 3D에서 장을 계산하는 full wave electromagnetic field
● 이점
- GEO 환경에서 5% 이내의 정확한 결과—NASCAP으로 벤치마킹
- Adaptive meshing은 최적의 cell count를 가능하게 합니다.
- STK로부터 플라즈마 환경을 획득하고 결합된 표면 및 내부 charging을 계산합니다.
벌크 재료의 내부 충전
● 도전과제
- 고에너지 입자는 재료 깊숙이 침투할 수 있으며, 도체에는 전류가 유도될 수 있고, 유전체는 정전기 방전(ESD)이 일어날 만큼 강한 전기장(E-field)을 형성할 수 있습니다—이는 모두 센서의 동작과 견고성에 영향을 미칩니다.
- GEO 또는 X선 광자와 같은 극한 조건에서 태양 전지판과 케이블의 내부 충전이 발생합니다.
● 솔루션
- 방사선 수송과 full-wave 3D 전자기 해석의 공동(Co-simulation) 시뮬레이션
- 시간영역 FEM 전자기 솔버와 결합된 몬테카를로 입자 물리 수송 모델링
- EM 방사와 재료의 탄화(carbonization)를 이해하기 위한 ESD 및 손상 범위 모델링
- 확률 트리(stochastic-tree) 손상 모델링
● 이점
- 미션용 천체력(ephemeris) 파일에서 시작하는 통합 워크플로—충전 시뮬레이션의 시간 영역을 활용하여 Ansys STK 스펙트럼을 자동 파싱합니다.
- Ansys STK Space Environment and Effects Tool(STK-SEET)과 Ansys Charge Plus 간 자동 동기화합니다.
Radiation Hardening
● 도전과제
- 양성자, 전자, 이온으로부터의 우주 방사선은 전자장치의 기능성과 수명에 중대한 위험을 초래하여 간헐적 오작동을 일으키고 영구적 손상으로 이어질 수 있습니다.
- 방사선 위협의 이해가 중요합니다: Single Event Effects(SEE), Total Ionizing Dose(TID), Electromagnetic Interference(EMI), 열 효과, 태양 입자 이벤트
● 솔루션
- Charge Plus는 몬테카를로 3D 입자 수송과 FEM을 사용하여 시뮬레이션 동안 입자 플루언스를 추적하고, 장(fields)을 수송 문제에 대한 피드백으로 사용합니다.
- Charge Plus는 서로 다른 금속 두께의 내부로의 방사선 침투량을 평가합니다.
● 이점
항공기의 중량과 방사선 경화의 영향 사이의 균형을 맞추도록 금속 두께를 설계할 수 있습니다.
태양전지의 유전체 파괴
● 도전과제
- 유전체 파괴는 태양전지 내부의 절연 재료(dielectric)가 높은 전기장으로 인해 도전성으로 변하면서 절연이 실패할 때 발생합니다.
- 국부적 가열, 누설 전류 증가, 그리고 궁극적으로 태양전지의 효율과 수명 감소가 초래됩니다.
- 시험 범위는 시편 크기와 장비 이슈로 제한됩니다.
● 솔루션
- Ansys Charge Plus는 전자기 솔버와 결합된 수송 모델링에 기반합니다.
- Ansys Charge Plus는 재료 내부의 아크 경로를 추적하고, 생성된 아크의 전류 파형과 그로 인한 전도도 변화(conductivity changes)를 모델링합니다.
● 이점
- 우주 방사선, 전압이 유전체에 미치는 영향을 이해할 수 있습니다.
- 전기장이 재료의 절연 파괴 강도(breakdown strength)를 초과할 때의 위험과 손상을 평가할 수 있습니다.
- 재료 선택, 재료 두께 또는 회로 설계를 통해 잠재적 이슈를 완화할 수 있습니다.
고전압 시스템에서의 아크 형성
● 도전과제
- 고전압 시스템에서 아크 방전 위치의 리스크 관리 및 방전 중 전압 추정해야 합니다.
- 대기압 및 습도 변화에서 방전 전압의 예측해야 합니다.
- 2차 방전 발생의 예측해야 합니다.
● 솔루션
- 전하 운반자 밀도, 에너지, 공기 중 입자의 운동량 보존에 기반한 유한차분 시간영역(FDTD) 기술로 공기 절연 파괴 계산 모듈을 구현합니다.
- 복수의 아크 영역을 정의하고 아크 개시 위치를 예측합니다.
● 이점
- 아크 방전을 고려한 설계를 통해 결함 리스크를 저감할 수 있습니다.
- 아크 방전 리스크 관리를 통한 개발 비용 절감할 수 있습니다.
솔루션 제품
Ansys 소프트웨어 솔루션에는 세계에서 가장 정확한 궤도 결정 및 Conjunction 분석 도구 일부가 포함됩니다. 우주 물체를 추적하고, 그 기동을 특성화하며, 위험을 평가함으로써 잠재적인 충돌을 탐지하고 평가할 수 있습니다. 지상, 우주, 해상, 항공 자산을 포함하는 추적 시스템의 설계와 조정을 시뮬레이션하여 데이터 품질을 향상시키기 위해 Ansys의 도구를 활용해 보세요!
전자 신뢰성 및 방사선 경화 솔루션 개
솔루션 제품
Package Level
Package Warpage 모델링
● 도전과제
- 신규 패키지 아키텍처에서의 워페이지를 이해하는 것은 최적 SMT 조립 수율에 매우 중요합니다.
- 워페이지를 기반으로 패키지 설계 및 재료 조합을 순위화할 수 있는 능력은 고객이 비용이 많이 들고 시간이 소요되는 DOEs를 줄이는 데 도움이 됩니다.
●솔루션
- Mechanical 모델에서 실행되는 optiSLang Metamodel 분석은 패키지 워페이지에 영향을 미치는 중요한 파라미터를 효율적으로 결정합니다.
- 도출된 ROM은 신규 패키지 워페이지 예측에 사용할 수 있습니다.
● 이점
- 시험을 위해 제작되는 패키지 시제품의 수를 줄일 수 있습니다.
BGA Solder Reflow
● 도전과제
- 다양한 패키지 구성에서 발생하는 솔더링 결함을 예측해야 합니다.
- 최대 수만 개의 솔더 접합부를 갖는 패키지의 리플로(reflow) 공정을 효율적으로 모델링해야합니다.
●솔루션
- 다양한 인터페이스에서의 표면장력과 접촉각에 의해 지배되는 용융 솔더의 진화를 포착하기 위해 입자 기반 방법(ISPG)을 사용합니다.
- 단일 솔버 내 유체–구조 연성은 비할 데 없는 스케일링을 제공하여, 커플링 솔버로 수 주가 소요되던 시뮬레이션 시간을 하루로 단축할 수 있습니다.
● 이점
- 시뮬레이션의 가이던스를 통해 솔더링 공정을 개선할 수 있습니다.
- 서로 다른 패키지에 대한 프로토타이핑 비용을 절감할 수 있습니다.
Solder Reflow
● 도전과제
- 제조 관련/유발 고장을 줄여야합니다.
- 고장 모드를 더 빠르게 검출하기 위해 예측 도구를 사용할 수 있습니다.
- 전기 접점의 효율은 reflow soldering 공정에 달려 있습니다.
- 효율적인 보드 레이아웃 설계
●솔루션
- 표면장력 효과를 고려한 견고한 다상 워크플로우를 제공합니다.
- 솔더의 고화 및 용융, 그리고 이 현상을 시뮬레이션하기 위한 고급 물성 모델링 기능을 제공합니다.
● 이점
- 접착 특성을 충족하는 지속가능한 재료를 식별할 수 있습니다.
- 운영 효율을 향상시킬 수 있습니다.
- 적절한 젖음을 통해 다이의 균일한 안착을 보장할 수 있습니다.
- 영구적인 솔더 접합을 보장하고, 결함을 방지할 수 있습니다.
Solder Joint Fatigue
● 도전과제
- JEDEC 등 표준에 대한 제품 적합성을 보장하면서 thermal cycling 물리 시험 비용을 줄여야합니다.
- multi-die 패키지의 물리적 구현을 기반으로 고장률을 예측해야합니다.
●솔루션
- 초기 스크리닝을 위한 단순 해석 모델에 기반한 빠른 Solder Joint Fatigue(SJF) 수명 예측(TTF)을 수행합니다.
- 모든 기하학적 특징과 비선형 재료 물성을 포함하는 자동화된 thermal cycling 시뮬레이션을 통해 철저한 SJF 예측을 수행합니다.
● 이점
- 신뢰할 수 없는 multi-die 패키지 설계를 폐기함으로써 thermal cycling 시험 비용을 절감할 수 있습니다.
솔루션 제품
Board Level
Shock and Vibration 신뢰성
● 도전과제
- 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 shock 및 vibration 신뢰성 확보를 위한 디바이스 물리 시험을 줄이십시오.
- 컴포넌트 수준 고장 예측을 제공하는 simulation-driven testing을 수행하십시오.
●솔루션
- 다양한 Mechanical Shock, Harmonic Vibe, Random Vibe 시나리오를 실행할 수 있습니다.
- 각 컴포넌트 및 시스템에 대해 TTF 곡선과 함께 색상 코드화된 위험 수준을 생성할 수 있습니다.
● 이점
- 수천 개 부품으로 구성된 복잡한 전자 어셈블리에 대해 전처리 및 후처리 시간을 대폭 절감할 수 있습니다.
- 물리 시험을 줄이기 위해 업계에서 인정된 신뢰성 예측 도구를 사용해보세요.
Electronics Lifetime & Reliability
● 도전과제
- PCB 신뢰성
- 설계 사이클 단축
- 규격 준수: IPC-TR-579, IPC 9704, SAE J3168, MIL, JESD-22 등
●솔루션
- 더 빠른 전처리: 버튼 한 번으로 2D ECAD를 3D MCAD로 변환할 수 있습니다.
- 포괄적이고 확장 가능한 전자 부품, 재료 및 라미네이트 라이브러리
- 전자 제품에 대한 완전한 수명 곡선
● 이점
- 컴포넌트, 보드, 시스템 레벨에서 PCB 신뢰성 예측 시간 20–50% 단축이 가능합니다.
- 목표 PCB 신뢰성을 위한 부품 선택 및 배치를 최적화할 수 있습니다.
- 물리적 시제품을 약 50% 줄여 비용을 절감하면서 규정 충족할 수 있습니다.
Mechanical Reliability
● 도전과제
- 정량적 수명 추정을 통해 전자 신뢰성을 평가해야 합니다.
- IPXX, MIL-STD 810 및 JEDEC 표준을 준수해야 합니다.
- 최적의 성능 대비 비용을 위해 재료 선택, 제조 및 조립 공정을 최적화해야 합니다.
● 솔루션
- 전자 부품을 다양한 충실도 수준으로 모델링할 수 있습니다. (true solder shape, trace 모델링, 시험 셋업)
- Seamless Workflow: 설계자와 시뮬레이션 엔지니어
- Variability: 재료, 제조 및 조립
● 이점
- 제작되는 시험 시제품의 수를 줄일 수 있습니다.
- 장기간의 신뢰성 시험 공정을 거치는 부품 수를 줄여 개발 주기를 단축할 수 있습니다.
- 시험에서 조사하기 어려울 수 있는 고장 메커니즘에 대한 인사이트를 제공할 수 있습니다.
위성 열 평가 및 설계
● 도전과제
- 모든 위성 구성품이 설계 온도 한계 내에 머물도록 thermal control system을 설계해야 합니다.
- 서브시스템 간 interdependencies를 고려해야 합니다.
- 그림자 및 반사를 포함한 environmental heat loads를 고려해야 합니다.
- time-based 거동을 규명하기 위해 다수의 궤도 시뮬레이션을 수행해야 합니다.
● 솔루션
- thermovac testing, launch pad integration, ascent, on-orbit를 포함하여 설계부터 시험까지 위성을 시뮬레이션할 수 있습니다.
- built-in orbit definition과 태양 전지판과 같은 articulating subsystems를 통해 환경 열부하를 포함한 전체 시스템에 대해 효율적인 radiative heat exchange를 수행할 수 있습니다.
- thermostatic heaters, thermoelectric coolers, multi-layer insulation, heat pipes, pumped fluid loops 등을 포함한 thermal control devices를 빠르게 시뮬레이션할 수 있습니다.
● 이점
- flight hardware가 발사대에서 end-of-service까지 설계 한계 내에 유지되도록 보장합니다.
- 물성값의 신속하고 간편한 대체를 통해 surface properties의 열화(degradation)를 평가할 수 있습니다.
- Lumped parameters, finite difference, finite element의 임의 조합으로 시뮬레이션 요구에 부합하는 modeling techniques를 사용하여 위성을 모델링합니다.
솔루션 제품
Device or Module Level
현실적 조건에서의 위성Solder Fatigue
● 도전과제
- Solder Joint Fatigue: 위성 전자장치의 고장 주요 원인은 thermal–mechanical stresses이며, 이 외에도 vibration, humidity, dust, radiation이 영향을 미칩니다.
- Cooling and Temperature: 냉각 개념과 온도 분포는 제품 신뢰성에 크게 영향을 미칩니다.
- Prediction Models: 정확한 시뮬레이션은 신뢰할 수 있는 전자 장비 개발에 필수적입니다.
● 솔루션
- Automated Simulation Models: Ansys Sherlock의 라이브러리와 전처리 기능을 사용할 수 있습니다.
- Accurate Cooling Simulation: 전자 냉각 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.
- Precise Lifetime Predictions: 온도장, 기계 하중, 습도, 방사선을 활용할 수 있습니다.
● 이점
- Optimal Performance: 초기 단계 최적화는 가혹한 우주 환경 조건에서 최대 내구성과 신뢰성을 보장합니다.
- Time Savings: 솔더 접합 피로를 예측하기 위한 정확한 시뮬레이션 모델 개발에 소요되는 시간을 크게 절감하여, 광범위한 시행착오의 필요성을 줄입니다.
- Reduced Testing: 첫 시도에서 엄격한 우주 요건을 충족함으로써 비용이 큰 재시험을 제거합니다.
디지털 트윈과 함께하는 위성 잔여 유효 수명(RUL)
● 도전과제
- 미션 성공을 보장하기 위해, 전자 컴포넌트와 시스템이 thermal cycling 하중 및 기타 환경 조건에 노출되는 동안 Remaining Useful Life (RUL)을 결정하기 위한 Predictive Health Monitoring 전략이 필요합니다.
● 솔루션
- 실제 저장 및 사용 환경 이력을 고려하여 잔여 유효 수명(RUL)에 대해, 컴포넌트·서브어셈블리·어셈블리의 개연적 고장 메커니즘에 기반한 신뢰성 물리(reliability physics) 접근법을 적용합니다.
- on-orbit 및 기타 어셈블리/시스템 열 효과를 위해 Ansys Thermal Desktop을 사용합니다.
- Thermal Cycling, Vibration 등 조건에서의 신뢰성 예측을 위해 Ansys Sherlock을 사용합니다.
- System-Level Modeling 및 Workflow Automation을 위해 Ansys TwinBuilder 및 PyAnsys를 사용합니다.
● 이점
- 주어진 미션 전 기간에 걸쳐 전자 컴포넌트 및 시스템의 RUL을 준 실시간(near real-time)으로 예측할 수 있습니다.
- 정비 일정(maintenance schedules)을 더 정밀하게 정의할 수 있는 능력으로 인한 비용 절감할 수 있습니다.
- 제품 상태(product health)에 대한 준 실시간 업데이트로 유인(piloted) 미션의 안전성 향상시킬 수 있습니다.
전기 어셈블리의 진동
● 도전과제
- 가상 랜덤 진동 시험으로 전체 전자 어셈블리(PCB + 마운트/인클로저)의 구조 신뢰성 & 수명을 검증해야 합니다.
- 장기간의 비용이 드는 물리 시험을 축소해야 합니다.
● 솔루션
- Single platform: 사용이 용이한 통합 워크플로로 PCB 레이아웃을 가져오고, 인클로저와 결합하여 랜덤 진동을 모델링하기 위해 고충실도 구조 해석기로 직접 내보냅니다.
- Fidelity & performance: 방대한 재료 및 컴포넌트 라이브러리와 함께 자동차 특화 사항에 맞춰 구축된 전자 신뢰성 모델링을 합니다.
● 이점
- 비-FEA 전문가에게도 고품질 신뢰성 분석을 가능하게 합니다.
- 신뢰성 결과는 시스템이 규격을 초과함을 보여주는 정량화 가능한 지표를 제공합니다.
- 빠른 피드백은 보다 혁신적인 설계를 가능하게 합니다.
솔루션 제품
Rad Hard 설계
Rad Hard Design Workflow – SEE & TID
● 도전과제
- 전자장치는 자연 발생 방사선(예: 태양 고에너지 입자, 자외선 복사 등)과 인공 방사선에 취약하며, 그 결과 다음이 발생합니다:
● 솔루션
- TCAD, 시뮬레이션 및 모델링의 역량을 활용한 RHBD(Rad Hard by Design) 프로세스를 위한 통합 워크플로우
● 이점
- 견고한 방사선 솔루션을 식별합니다.
- 방사선 환경에서 사용 가능한 고성능 전자장치를 구현합니다.
- 시장 출시 및 적합성 평가 소요 시간을 단축합니다.
Surface Charging Risk Assessment
● 도전과제
- 정전기 방전 위험은 달 먼지로 인한 또는 강수로 인한 triboelectrification을 포함하여, 우주 또는 먼지가 많은 환경(LEO, GEO, Auroral, Lunar, 및 interplanetary)에서 플라즈마 환경을 증가시킵니다.
- 태양전지에서의 arcing 우려, 재료 성능 저하
- 통신 장애
● 솔루션
- Ansys Charge Plus는 다수의 재료 물성을 사용하여 우주선 또는 우주 천체의 표면과 환경 사이의 전하의 균형을 추적합니다.
- BEM과 결합된 PIC solver는 우주선을 둘러싼 저에너지·저밀도 플라즈마의 상태를 분석할 수 있게 하며—주변 플라즈마 상태의 전하와 분포를 분석합니다.
- FEM을 사용한 surface charging—플라즈마에서의 arcing 위험을 분석하기 위해 3D에서 장을 계산하는 full wave electromagnetic field
● 이점
- GEO 환경에서 5% 이내의 정확한 결과—NASCAP으로 벤치마킹
- Adaptive meshing은 최적의 cell count를 가능하게 합니다.
- STK로부터 플라즈마 환경을 획득하고 결합된 표면 및 내부 charging을 계산합니다.
벌크 재료의 내부 충전
● 도전과제
- 고에너지 입자는 재료 깊숙이 침투할 수 있으며, 도체에는 전류가 유도될 수 있고, 유전체는 정전기 방전(ESD)이 일어날 만큼 강한 전기장(E-field)을 형성할 수 있습니다—이는 모두 센서의 동작과 견고성에 영향을 미칩니다.
- GEO 또는 X선 광자와 같은 극한 조건에서 태양 전지판과 케이블의 내부 충전이 발생합니다.
● 솔루션
- 방사선 수송과 full-wave 3D 전자기 해석의 공동(Co-simulation) 시뮬레이션
- 시간영역 FEM 전자기 솔버와 결합된 몬테카를로 입자 물리 수송 모델링
- EM 방사와 재료의 탄화(carbonization)를 이해하기 위한 ESD 및 손상 범위 모델링
- 확률 트리(stochastic-tree) 손상 모델링
● 이점
- 미션용 천체력(ephemeris) 파일에서 시작하는 통합 워크플로—충전 시뮬레이션의 시간 영역을 활용하여 Ansys STK 스펙트럼을 자동 파싱합니다.
- Ansys STK Space Environment and Effects Tool(STK-SEET)과 Ansys Charge Plus 간 자동 동기화합니다.
Radiation Hardening
● 도전과제
- 양성자, 전자, 이온으로부터의 우주 방사선은 전자장치의 기능성과 수명에 중대한 위험을 초래하여 간헐적 오작동을 일으키고 영구적 손상으로 이어질 수 있습니다.
- 방사선 위협의 이해가 중요합니다: Single Event Effects(SEE), Total Ionizing Dose(TID), Electromagnetic Interference(EMI), 열 효과, 태양 입자 이벤트
● 솔루션
- Charge Plus는 몬테카를로 3D 입자 수송과 FEM을 사용하여 시뮬레이션 동안 입자 플루언스를 추적하고, 장(fields)을 수송 문제에 대한 피드백으로 사용합니다.
- Charge Plus는 서로 다른 금속 두께의 내부로의 방사선 침투량을 평가합니다.
● 이점
항공기의 중량과 방사선 경화의 영향 사이의 균형을 맞추도록 금속 두께를 설계할 수 있습니다.
태양전지의 유전체 파괴
● 도전과제
- 유전체 파괴는 태양전지 내부의 절연 재료(dielectric)가 높은 전기장으로 인해 도전성으로 변하면서 절연이 실패할 때 발생합니다.
- 국부적 가열, 누설 전류 증가, 그리고 궁극적으로 태양전지의 효율과 수명 감소가 초래됩니다.
- 시험 범위는 시편 크기와 장비 이슈로 제한됩니다.
● 솔루션
- Ansys Charge Plus는 전자기 솔버와 결합된 수송 모델링에 기반합니다.
- Ansys Charge Plus는 재료 내부의 아크 경로를 추적하고, 생성된 아크의 전류 파형과 그로 인한 전도도 변화(conductivity changes)를 모델링합니다.
● 이점
- 우주 방사선, 전압이 유전체에 미치는 영향을 이해할 수 있습니다.
- 전기장이 재료의 절연 파괴 강도(breakdown strength)를 초과할 때의 위험과 손상을 평가할 수 있습니다.
- 재료 선택, 재료 두께 또는 회로 설계를 통해 잠재적 이슈를 완화할 수 있습니다.
고전압 시스템에서의 아크 형성
● 도전과제
- 고전압 시스템에서 아크 방전 위치의 리스크 관리 및 방전 중 전압 추정해야 합니다.
- 대기압 및 습도 변화에서 방전 전압의 예측해야 합니다.
- 2차 방전 발생의 예측해야 합니다.
● 솔루션
- 전하 운반자 밀도, 에너지, 공기 중 입자의 운동량 보존에 기반한 유한차분 시간영역(FDTD) 기술로 공기 절연 파괴 계산 모듈을 구현합니다.
- 복수의 아크 영역을 정의하고 아크 개시 위치를 예측합니다.
● 이점
- 아크 방전을 고려한 설계를 통해 결함 리스크를 저감할 수 있습니다.
- 아크 방전 리스크 관리를 통한 개발 비용 절감할 수 있습니다.
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