Proměňte nápady na peníze For High-tech Chemie, materiály 3D software pro simulaci vstřikování plastů

3D software pro simulaci vstřikování plastů

Simulační software Moldex3D představuje v současné době špičku CAE produktů pro průmysl vstřikování plastů. Simuluje tečení taveniny v dutině formy a předem eliminuje vznik vad konečného výlisku.

Tečení taveniny v dutině formy je komplikovaný jev a u dílu s proměnnými tloušťkami stěn lze jen stěží odhadnout, zda bude dutina formy správně doplněna a kde mohou vzniknout vady v díle. Navíc designéři plastových dílů často nemají znalosti technologie vstřikování plastů ani plastových materiálů a netuší, jaké komplikace způsobují navrženým komplexním designem dílu konstruktérům forem a lisovnám.

Požadavky na tolerance výsledných výlisků jsou velmi striktní a v případě, že nejsou dodavatelem dodrženy, nastává časově i finančně náročná fáze „ladění formy“, aby bylo požadované kvality dosaženo. Někdy je efektivita výroby zbytečně snižována používáním chladicích přípravků pro díly, které se po vyjmutí z formy deformují. Daleko dříve, než nastane tato situace, lze předcházet mnoha problémům vypracováním simulace vstřikování a odpovídající úpravou designu dílu či formy.

Predikce uzavírání vzduchu v díle pomocí simulace v software Moldex3D a porovnání s reálným výliskem.

3D simulace celé soustavy formy

Moldex3D je simulační software, který představuje špičku CAE produktů pro průmysl vstřikování plastů. Vyniká 3D technologií založenou na objemové hybridní síti a vysoce výkonné metodě konečných objemů (HPFVM). Umožňuje tak analyzovat nejen optimálně navržené díly s rovnoměrnou tloušťkou stěny, ale i díly s extrémní změnou tloušťky stěny a díly s velmi komplikovanou geometrií.

S využitím všech dostupných fyzikálních a reologických rovnic přináší Moldex3D plastikářskému průmyslu rychlé, spolehlivé a přesné výsledky simulací. Jako jediný na trhu nabízí 3D simulaci celé soustavy formy včetně vtokové soustavy, chladicí soustavy, zálisků, vložek ve formě i celé formy.

Zobrazení automaticky generované 3D hybridní sítě modelu dílu v řezu dílem, síť je zjemněna v povrchové vrstvě (kombinace elementů – čtyřstěn, jehlan a prizmatický hranol)

Ačkoliv Moldex3D umožňuje provádět simulaci i ve 2,5 D, soustřeďují se vývojáři firmy CoreTech (autor softwaru) hlavně na zlepšování jeho 3D technologií. To umožňuje zahrnout do výpočtů i 3D efekty, které hrají při vstřikování svou důležitou roli, jako např. fontánový tok, rohový efekt, prostorovou orientaci plniva, vznik asymetrie teplotního pole ve vtokové soustavě, prostorové teplotní pole ve formě apod.

Díky podchycení těchto 3D efektů simulace umožňuje spolehlivě predikovat plnění dutiny formy, přehřívání materiálu při toku vtokovou soustavou a dutinou formy, optimalizovat pozice a dimenze vtoků, predikovat nedostřiky, vznik studených spojů a místa s uzavíráním vzduchu, vyhodnotit design chlazení, minimalizovat cyklus, správně určit výsledné deformace apod.

Moduly softwaru Moldex3D pro „pokročilou“ analýzu nabízejí simulaci technologie RIM, vstřikování se zálisky, vícekomponentní vstřikování, kaskádové vstřikování, vstřikování s použitím plynu a technologie enkapsulace mikročipů. Je také možné předpovědět optické vady dílů z transparentních materiálů (dvojlomný obrazec), simulovat časově závislé teplotní pole (moderní technologie Rapid Heat and Cool) nebo získat kvalitní výstupy do softwarů pro pevnostní analýzy.

Postup při zpracování analýzy v softwaru Moldex3D/eDesign: z objemového modelu dílu je automaticky generována plnoobjemová síť dílu, která slouží jako vstup pro zadání analýzy.

Kombinované výhody 2,5D a 3D

Výkon a stabilita tohoto programu jsou založeny na jeho vysoce kvalitním síťování, při němž je zejména nutné zajistit dobrou rozlišovací schopnost 3D sítě přes tloušťku stěny dílu. Kromě čtyřstěnů jsou pro plnoobjemové sítě používány také šestistěny, prizmatické hranoly a jehlanové elementy.

Kombinací těchto typů elementů je možné vytvářet hybridní sítě, které přesně reprodukují původní geometrii, a přitom umožňují rychlé přechody k lokálnímu zjemňování sítí (to je důležité např. v povrchové vrstvě blízko stěny formy, kde je tavenina vysoce smykově namáhána). Pouze hybridní sítě kombinují výhody 2,5D (dobré rozlišení přes tloušťku stěny a rychlost výpočtu) s plnohodnotnou 3D analýzou (zachycení všech 3D jevů, přesná reprodukce geometrie dílu bez zjednodušení).

Ukázka výsledků simulace a částečného nástřiku dílu - LCD panel – a) před a b) po úpravě formy (především tloušťky stěn dutiny formy) pomocí simulace v Moldexu3D.

Nástroj příští generace Moldex3D/eDesign

Moldex3D/eDesign navíc překonává předsudky, které ještě někdy panují o zpracování simulací tečení plastů plně ve 3D – totiž že příprava sítě je časově náročná (zvláště pro komplikovanější geometrie dílů) a je třeba dobré uživatelské zdatnosti při její přípravě. Tento software nabízí na našem trhu unikátní, velmi jednoduché řešení – automaticky vygenerovanou plnoobjemovou síť přímo z 3D CAD modelu dílu bez nutnosti opravy kvality takto vygenerované sítě. To je velká výhoda z hlediska úspory času (a tím nákladů) a také umožňuje jednoduché ovládání simulací i začínajícími uživateli.

Efektivně šetřit znamená předcházet problémům

V praxi nelze bez pomoci spolehlivého simulačního softwaru založeného na 3D technologii odhadnout některé zpracovatelské problémy, které mohou při výrobě nastat, či správně předpovědět výslednou deformaci dílu. Proto je třeba zpracovat simulaci vstřikování již ve velmi rané fázi vývoje produktu, a to nejlépe již při vývoji designu dílu, nejpozději však při konstrukci formy – ještě předtím, než je forma vyrobena a provedeny její první zkoušky. Pouze analýzy prováděné plně ve 3D umožňují co nejvíce se přiblížit reálnému stavu a tím dosáhnout největších finančních a časových úspor.

Zdroj: 3D nástroj pro simulaci vstřikování plastů. MM průmyslové spektrum [oline] <http://www.mmspektrum.com/>