• Home
  • Features
  • Autodesk Simulation Moldflow Digital Prototype from SMARTPLAST s.r.o.

Autodesk Simulation Moldflow Digital Prototype from SMARTPLAST s.r.o.

  • 03.01.2019
  • Plastics Moulds
Autodesk Simulation Moldflow Digital Prototype from SMARTPLAST s.r.o.

The Autodesk Simulation Moldflow digital prototype enables optimization of the plastic injection process - from optimizing the design of the product itself through the settings of the injection molding machine and choosing the most suitable plastic to optimizing the production tool, injection mold.

Kromě základních analýz můžeme analyzovat následující problémy: Velké deformace, kdy dochází ke ztrátě stability tvaru vstřikovaného dílu. Stav reziduální napjatosti v plastovém dílu. Orientaci dlouhých vláken, kterými je plast naplněn a jejich lámání v průběhu vstřikovacího procesu. Transientní chlazení (v závislosti na čase) v celém objemu vstřikovací formy. Technologie vstřikování 2K, GIT, CIM. Deformace zástřiků, případně částí vstřikovací formy působením tlaku taveniny ve formě.

Velké deformace

„Velké a malé deformace“ je název typu analýzy, který přímo nesouvisí se skutečnou velikostí deformace. Analýzou „malých deformací“ je myšlena lineárně elastická deformace ortotropního materiálového modelu. Ten je použit v případě polymeru plněného skleněnými vlákny. V případě polymeru bez vláken je použit isotropní materiálový model. V případě „velkých deformací“ jsou použity stejné materiálové modely, ale počítá se zde se ztrátou stability stěny a deformace vstřikovaného dílu tak mohou být o řád vyšší. (obr.1). Tento výpočtový model je vhodný zejména pro duté tvary, vyztužené žebrováním, kdy dochází ke ztrátě stability stěny vstřikovaného dílu vlivem reziduálního napětí po vyhození z dutiny formy.

 SMARTPLAST s.r.o. 
Obr. 1: Analýza vstřikovaného dílu, „malé deformace“, „velké deformace“, srovnání s realitou 


Stav reziduální napjatosti

Reziduální napětí jsou mechanická napětí vznikající ve výstřiku bez působení vnitřních sil. Jsou jedněmi z napětí generovaných ve výstřiku v průběhu vstřikovacího cyklu. Zůstávají ve výstřiku i po vyhození z dutiny formy, kdy se výstřik ochlazuje na teplotu okolí. Reziduální napětí způsobují deformaci a smrštění výstřiku a mají také vliv na napěťové trhliny působením environmentálního zatížení-UV záření, teplotní šoky, tenzoaktivní látky. (obr. 2). Jsou indukována v průběhu vstřikovacího procesu jako výsledek rozdílného smrštění a omezeného toku taveniny uvnitř dutiny formy. Reziduální napětí ve výstřicích jsou výsledkem tokové, teplotní a tlakové historie a jsou klasifikována do dvou základních typů: tokově indukované napětí a teplotně indukované napětí. Analýza reziduálních napětí je nezbytná u dílů, které jsou silně mechanicky namáhány, vystaveny tenzoaktivnímu prostředí nebo střídání teplotního zatížení. Reziduální napětí lze přenést do FEM řešičů pro mechanické a teplotní úlohy.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 2: Lom plastového dílu Analýza reziduálního napětí, napěťová špička

 


Orientace dlouhých vláken

Orientace vláken při vstřikování má významný vliv na mechanické chování plastového dílu. Skleněná vlákna u vstřikovaných dílů vnáší do polymerní matrice silnou anizotropii (rozdílné vlastnosti v různých směrech). Abychom mohli správně a hlavně co nejpřesněji vyhodnotit deformační analýzu a crash testy dílů vstřikovaných z těchto polymerů, je nutno tuto anizotropii na vstupu popsat. Popsat anizotropii znamená určit orientaci skleněných vláken po naplnění dutiny vstřikovací formy a následně tuto orientaci převést na materiálové vlastnosti, jako jsou modul pružnosti v tahu a smyku a Poissonovo číslo (obr. 4). Tyto veličiny pak popisují nelineární elastické chování daného polymeru pro nízké rychlosti deformace. U dlouhých skleněných vláken dochází při průchodu plastikační jednotkou, vtokovým systémem a dutinou formy k lámání působením rozdílu v hodnotách rychlosti smykové deformace v průřezu stěny dílu (obr. 3). Tento jev popisuje analýza distribuce délky skleněných vláken ve stěně vstřikovaného dílu.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 3: Plnění dutiny formy nárazníku a změna délky dlouhých skleněných vláken (původní délka 10mm)

 

 

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 4: Modul pružnosti krátká skleněná vlákna a dlouhá skleněná vlákna

 


Transientní chlazení v plném objemu nástroje a RHCT

Jestliže máme vytvořenu sestavu vstřikovací formy, můžeme začít analyzovat její chlazení. Poloha chladících kanálů a chladících prvků má zásadní vliv na teplotní pole dutiny vstřikovací formy. Homogenita teplotního pole a tedy velikost teplotních rozdílů určuje kvalitu a následnou deformaci plastového dílu. V Autodesk Moldflow Insight kromě standartních analýz teplotního pole s 1D chladícími prvky a výpočtem chlazení v ustáleném stavu můžeme analýzu provést v objemu celé formy nebo tvarové vložky s výpočtem teplotního pole v závislosti na čase cyklu (obr. 5). Výpočet může být také proveden od studeného startu až po ustálený stav teplotního pole po např. 50 vstřikovacích cyklech.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 5: Transientní chlazení v celém objemu vstřikovací formy s využitím RHCT

 


Další možností je analýza RHCT (Rapid Heating and Cooling Technology) umožňující simulaci dynamického ohřevu formy na teplotu blízkou teplotě tání polymeru při plnění dutiny a následného chlazení. Tato technologie umožní pianový lesk dílu a potlačení studených spojů (obr. 6) Můžeme analyzovat RHTC pomocí páry, vody a elektrických vysokovýkonných topných vložek.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 6: Kvalita povrchu s a bez použití RHCT, výsledek transientní analýzy chlazení do ustáleného stavu

 


Technologie vstřikování 2K, GIT

Dvou a více komponentní vstřikování s sebou nese problémy při vzájemném působení vstřikovaných komponent, hlavně působením teplot a tlaků v dutině formy. Můžeme v této oblasti poskytnout výpočty zejména deformací dílu po vyhození z dutiny. Výpočet deformace je proveden pro oba vstřikované polymery, přičemž je zde zahrnuta deformace působením druhého výstřiku na první, respektive jejich vzájemných teplot. (obr. 7)

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 7: Dvoukomponentní vstřikování termoplast a TPE Deformace obou komponent

 


GIT (Gas Injection Technology) je technologie vstřikování s plynem, který se vstřikuje do formy spolu s polymerní taveninou a vytváří tak uvnitř dílu dutinu, která nahrazuje polymer a snižuje hmotnost dílu při zachování dostatečné tuhosti. Je zde použita varianta vstřikování plynu do dutiny formy. Vstřikování probíhá tak, že se nejprve částečně naplní dutina formy taveninou a poté se začne dávkovat plyn. Zde je nutno analyzovat velikost plynové dutiny, která vznikne v závislosti na teplotě taveniny, čase zapnutí plynu a průběhu tlaku plynu v čase (obr. 8). Kdo zkoušel odladit tuto technologii na vstřikovacím stroji, ten ví, jak je tato zkouška časově náročná a jak vysoké jsou náklady na ni. V Autodesk Molflow Isight lze toto odladění technologie provést ve virtuální realitě Digitálního prototypu.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 8: GIT analýza a optimalizace plynové dutiny rámu zpětného zrcátka automobilu

 


Deformace zástřiků a částí vstřikovací formy

V této části jsme pokročili k pevnostním analýzám vstřikovací formy a zástřiků. Autodesk Moldflow Insight umožňuje také výpočet deformace zastřikovaných dílů jak plastových, tak kovových, vznikajících působením tlaku a dotlaku taveniny v dutině formy (obr. 9). Toto je obzvlášť vhodné pro elektrotechnické a elektronické součástky, kde jsou zastříknuty vodivé dráhy apod. Na základě těchto výpočtů může být optimalizován vtokový systém a vstřikovací parametry tak, aby deformace byla minimální.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 9: Deformace a posunutí kontaktů vlivem tlaku taveniny v dutině formy

 


V Autodesk Moldflow Insight je také možno analyzovat vliv tvarových částí forem působením tlaku a dotlaku taveniny na exponované díly v sestavě dutiny formy.(obr. 10) Výpočet se provádí přímo v AMI modulu.

 SMARTPLAST s.r.o. 

Obr. 10: Tvárník ve formě (žluté uzly) a deformace tvárníku působením tlaku taveniny v dutině formy

 


Jsme schopni optimalizovat jak vtokovou soustavu a vstřikovací parametry, tak také design dílu nebo tvarové části formy. Kromě deformace tvaru můžeme také spočítat Von Misesovo napětí a hlavně změnu tloušťky stěny vstřikovaného dílu vlivem deformace tvarové části formy.

  • autor:
  • SMARTPLAST s.r.o.


You might also be interested


  • New Portfolio of Temperature Devices built for Smart Production by Industry 4.0 from Piovan

    New Portfolio of Temperature Devices built for Smart Production by Industry 4.0 from Piovan

    • 01.10.2018
    • Plastics Moulds

    The temperature of the mold or tool is a very important parameter in plastics production. They must be stable and precise as they directly affect the production costs and quality of the final products. The result of Piovan's innovative approach to innovation through research and product development...

  • PEARTEC s.r.o. opened a new tool shop in Pilsen

    PEARTEC s.r.o. opened a new tool shop in Pilsen

    • 21.09.2018
    • Plastics Moulds

    PEARTEC has a seven-year tradition of producing injection molding tools in China. Since July 2018 he has been building operation at Krašovská 2265/7. In the team, they have cutting-edge tools, and metalworkers. The company's interest is to provide the customer with complete service in the injection...

  • Tankplatten STRACK - flexible alternative from VMM s.r.o.

    Tankplatten STRACK - flexible alternative from VMM s.r.o.

    • 05.09.2018
    • Plastics Moulds

    Gas springs are increasingly indispensable in the production of tools because they provide great strength and long distance. However, this advantage is also one of the biggest disadvantages of these...