• Home
  • Features
  • Future simulations in injection plastic parts - Moldex3D from SimulPlast Ltd.

Future simulations in injection plastic parts - Moldex3D from SimulPlast Ltd.

Future simulations in injection plastic parts - Moldex3D from SimulPlast Ltd.

The accuracy of prediction of future quality plastic parts and molds using simulation software for injection is increasing. This is mainly due to the use of increasingly sophisticated computational techniques and models. It also grows width offered modules for various injection technologies. Each new version of the software provides additional capabilities and enhancements that make engineers r nplastových parts and forms of their work - the current version of the simulation software Moldex3D 11 is the proof.

Horké vtoky: unikátní nový modul verze 11 Moldex3D-Hot Runner umožňuje detailně simulovat všechny typy a komponenty horkých rozvodů (topné spirály, torpéda, uzavírací jehly atd.). Řízením spínání topných spirál pomocí teplotních čidel s nastavením teplotních limitů a výkonů jednotlivých vinutí lze získat velice přesnou představu o funkčnosti systému a jeho vlivu na správnou funkčnost celé formy a stabilitu výrobního procesu. Tato přesná analýza umožňuje zjistit v každém časovém okamžiku a libovolném místě horkého kanálu nejen teplotu a velikost smykového ohřevu taveniny, ale také tlakovou ztrátu systému. Pokročilá simulace s využitím tohoto Moldex3D modulu umožňuje navrhovat konstrukci horkého systému s dosažením jeho maximální funkčnosti a se zachováním cenové efektivity jeho řešení.

MOLDEX 3D 
Obr.1 : Konstrukce horkého systému a vizualizace rozložení teploty 


3D orientace vláken: inovovaný modul Moldex3D-Fiber byl rozšířen o nové matematické modely zpřesňující předpověď prostorové 3D orientace vláken (krátkých i dlouhých) v tavenině i ve finálním plastovém díle i kvalitu výpočtu deformací. Díky integraci nově vyvinutého iARD-RPR modelu lze nyní velmi přesně předpovídat nejen orientaci vláken v různých oblastech dílu, ale i změnu orientace přes tloušťku stěny výlisku (viz obr.2). Pro vysoce plněné materiály (cca od 40% obsahu vláken) nabízí verze 11 využití mikromechanického modelu Mori Tanaka. Využití nových výpočetních modelů poskytuje silný nástroj nejen konstruktérům dílů a forem z hlediska přesné předpovědi deformace výrobku, ale také vývojářům plastových dílů, kterým umožňuje výrazně zpřesněné pevnostní výpočty těchto anizotropních materiálů.

MOLDEX 3D 
Obr.2 : Vizualizace orientace vláken v řezu stěny dílu vypočtené pomocí nově integrovaného iARD-RPR modelu. Barvy indukujú oblasti s výraznou orientací vláken (červená barva) a slabou orientací (modrábarva). 

 

MuCell technologie: Microcellular Foam Injection Moulding je moderní technologie pro vstřikování geometricky složitých dílů, u které je dosahováno výrazně nižších deformací, než u klasické technologie vstřikování (viz obr. 3), a zároveň snížení hmotnosti finálního výrobku. Mezi další výhody tohoto procesu patří nižší vstřikovací tlak a zpracovatelské teploty, kratší výrobní cykly a nižší spotřeba materiálu a energie. Technologie je založená na přídavku plynu (většinou N2 nebo CO2, nově je též používaný termín „superkritická kapalina“) do polymerní taveniny a poté vstříknutí této směsi do dutiny formy. Výsledkem je vytvoření lehčené struktury s bublinkami uvnitř stěny dílu v průběhu chladnutí. Vývoj modulu MuCell pro simulaci tohoto velmi složitého procesu prováděla firma CoreTech Systems (autor simulačního softwaru Moldex3D) v úzké spolupráci s americkou firmou Trexel, Inc. (světovým lídrem ve vývoji a prodeji patentované technologie MuCell).

Srovnání rozměrové stability (výsledků deformace) dílu vyrobeného pomocí 
Obr. 3: Srovnání rozměrové stability (výsledků deformace) dílu vyrobeného pomocí technologie MuCell (vlevo) a konvenčním procesem vstřikování ukazuje výhody napěňování „jádra“ dílu (zobrazeno v desetinásobném zvětšení změny rozměru – deformace). 


Přes své výhody není proces MuCell bez rizik: přidání „superkritické kapaliny“ do taveniny ovlivňuje tečení, morfologii materiálu a kvalitu povrchu výsledného výrobku. Steve Braig, prezident firmy Trexel, pevně věří, že spolehlivý simulační nástroj výrazně pomůže designérům dílů i konstruktérům forem z hlediska produktivity a efektivity forem pro MuCell technologii.

MOLDEX 3D 
Obr. 4: Optimalizace procesního nastavení pomocí metody DOE (Design of Experiment) umožňuje minimalizaci objemového smrštení (vlevo - před optimalizací, vpravo - po optimalizaci) 

 

Využití metody DOE: nový modul Moldex3D-Expert využívá statistické metody DOE (Design of Experiment) pro rychlou a systematickou optimalizaci procesních parametrů bez použití metody pokus-omyl. Ruční zadávání dat je omezeno na minimum – pouze na identifikaci vstupních proměnných parametrů a jejich limitů. Poté modul vytvoří automaticky sadu výpočtů pomocí Tagučiho metody. Na závěr software vyhodnotí vliv jednotlivých faktorů na sledovaný parametr a navrhne optimalizovaný proces.
Pomocí této metody byly optimalizovány procesní parametry pro díl (viz obr. 4), jehož objemové smrštění dosahovalo v maximu hodnoty 3,31 %. S cílem snížit tuto hodnotu byl zkoumán vliv několika procesních parametrů v uvedeném rozsahu: čas plnění (3,0–3,2 s), teplota taveniny (230–245 0C), doba dotlaku (5,0–5,5 s) a maximální tlak při dotlaku (70–80 %). Následný výpočet s optimalizovaným procesním nastavením dle DOE potvrzuje snížení maximální hodnoty objemového smrštění na 1,48 %.

Technologie Co-Injection: pomocí této technologie lze vyrábět díly složené ze dvou typů materiálů – jeden je na povrchu a druhý v jádře dílu. Tuto technologii lze využít v případech, kdy je požadována vysoká kvalita povrchu dílu, i když uvnitř dílu (v jádře) je recyklovaný materiál o nízké kvalitě. Bonusem využití recyklovaných materiálů je snížení zátěže životního prostředí plastikářskou výrobou a snížení nákladů. Navíc lze vhodným výběrem materiálu povrchu a jádra dílu splnit další požadavky na díl kladené – např. na „útlum“ a odolnost proti rázu.

Výstupem modulu Moldex3D-Co-Injection jsou výsledky zahrnující kvalitu materiálového rozhraní, distribuci materiálů v dutině formy ( viz obr. 5), postup čel taveniny, defekty typu průniku materiálu jádra povrchovou vrstvou a případné protržení čela taveniny povrchového materiálu. Software analyzuje potenciálně kritické oblasti s vysokou teplotou nebo napětím a odhaluje možné deformace vznikající z interakce materiálu jádra a materiálu povrchu dílu. Takto získávají konstruktér i technolog náhled do celé šíře složitosti této technologie a jsou schopni optimalizovat jak konstrukci dílu, tak i nastavení zpracovatelského procesu, a snížit tak náklady na vývoj.
Podpora CAD softwarů: pro usnadnění fáze pre-procesingu (přípravy výpočetního modelu pro simulaci) lze s výhodou využít jak automatické tvorby 3D sítě přímo z geometrie dílu, tak i integraci do CAD softwarů, a to Creo, Cimatron, NX, SolidEdge a SolidWorks. Designéři tak mají možnost připravovat model pro výpočet v jim známém prostředí konstrukčního softwaru bez nutných konverzí formátů dat.

Co-Injection: postup čela taveniny při plnění materiálu „jádra“ (vlevo) a distribuce tlouštěk stěn pro 
Obr. 5: Co-Injection: postup čela taveniny při plnění materiálu „jádra“ (vlevo) a distribuce tlouštěk stěn pro sluchátkový set 

 

Moldex3D verze 11 se může pochlubit i mnoha dalšími vylepšeními a novými funkcemi. Je to např. modul Moldex3D-Stress – nástroj pro pevnostní analýzu založenou na lineárně-elastickém principu, která do simulace zahrnuje podstatné informace, jako jsou pozice studených spojů a 3D orientace vláken. Inovovaný modul Moldex3D-Designer umožňuje úpravy geometrie dílu bez použití externích CAD programů. Modifikován byl i generátor 3D sítí, který nyní dosahuje vyšší efektivity, a výsledně tak pozitivně ovlivňuje i kvalitu simulací.

Nová funkce Particle Tracer zachycuje historii proudění částic v polymerní tavenině pro detailní popis plnění dutiny formy.

Nově je také možné v modulu Moldex3DTransient Cool simulovat proudění chladicí kapaliny ve 3D s využitím CFD analýzy a optimalizovat tak chlazení dle požadavků. Dále lze pomocí modulu Moldex3D-Crystallization vizualizovat krystalizaci materiálu a sledovat vývoj krystalické fáze během fází plnění, dotlaku a chlazení. Moldex3D také umožňuje tzv. Core Shift analýzu, která predikuje deformaci jader formy nebo zálisků v důsledku nevyváženého plnicího tlaku, a pomáhá tak optimalizovat proces vstřikování.

Možnost paralelního výpočtu pro všechny fáze vstřikovacího procesu velmi výrazně zvyšuje efektivitu simulací. Moldex3D využívá všechny výhody multi-procesorových a multi-jádrových hardwarových konfigurací pro zrychlení simulací a zkrácení času potřebného pro získání kvalitních výstupů. Podporuje i výpočty pomocí počítačových klastrů (Cluster Computing) či výpočty na grafických kartách (GPU).

Bližší informace o CAE simulačním softwaru pro vstřikování Moldex3D Vám poskytne firma SimulPlast, s. r. o.


SimulPlast


  • autor:
  • Zdeňka Růžičková
  • SimulPlast s.r.o.

    SimulPlast s.r.o.

    SimulPlast s.r.o. offers the plastics processing industry services, component part optimisation through simulation and the analysis via software Moldex3D.

     



You might also be interested