Témata
Reklama

3D nástroj pro simulaci vstřikování plastů

07. 10. 2009

V době, kdy jsou kladeny stále vyšší nároky na kvalitu, termíny a cenu konstrukcí forem pro vstřikování plastů (s minimem času na samotnou konstrukci), je třeba již ve fázi designu dílu, nejpozději však ve fázi konstrukce formy, pečlivě prověřit, zda tyto v sobě neskrývají problémy pro výrobu dílů zpracovatelskou technologií vstřikování plastů.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
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.

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.

Výhody hybridních 3D sítí

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).

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

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.

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.

Taktéž argumentace poukazující na časovou náročnost výpočtu ve 3D v dnešní době výkonné a cenově dostupné kvalitní výpočetní techniky již ztrácí svou váhu. Navíc díky rychlému řešiči a paralelním výpočtům (rozložení výpočtů na více procesorů, resp. jader procesoru - např. Intel Quatro Core) pro všechny fáze vstřikovacího procesu, které nabízí Moldex3D jako jediný na trhu, umožňuje v relativně krátkém čase získat potřebná data pro optimalizaci designu dílu, formy nebo zpracovatelského procesu.

Spolehlivost výsledků simulací pomocí softwaru Moldex3D dokumentuje porovnání částečného nástřiku dutiny formy pro LCD panel a výsledků simulace tečení (viz obr. 4). Vzhledem k nestejnoměrným tloušťkám stěn dílu dochází ve střední oblasti ke zpomalení toku, které může způsobovat uzavírání vzduchu ve stěně, v extrémním případě až zamrznutí toku ve stěně dílu. Částečný nástřik velmi dobře koresponduje s výsledkem ze simulace tečení. Vzhledem k problematickému plnění byly navrženy úpravy v designu dutiny formy (zrovnoměrnění tlouštěk stěn), pomocí nichž bylo možné problematické efekty odstranit.

Ukázka výsledků simulace a částečného nástřiku dílu (LCD panel) před úpravou formy. Vlevo geometrie formy, vpravo výsledky simulace tečení v Moldexu3D.
Ukázka výsledků simulace a částečného nástřiku dílu (LCD panel) po úpravě formy (především tloušťky stěn dutiny formy). Vlevo upravená geometrie formy, vpravo výsledky simulace tečení v Moldexu3D.

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. Zvláště v době ekonomické krize a všeobecné snahy o úsporu nákladů je třeba si uvědomit, že nejefektivněji lze šetřit náklady předcházením problémů. 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.

Ing. Zdeňka Růžičková, Ph.D.

SimulPlast

CoreTech System

simulplast@simulplast.cz

www.simulplast.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 91026
Datum: 07. 10. 2009
Rubrika: Výroba / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Plasty pomáhají modernizovat strojírenství

S pokračujícím vývojem nových materiálů se mění i materiálová skladba strojírenských výrobků a zařízení. V současné době si již nelze rozvoj téměř všech strojírenských odvětví bez použití plastových materiálů představit. Vývoj pak ukazuje, že plasty budou hrát ve strojírenství stále významnější úlohu.

Jaká tajemství skrývá výroba razítek?

Představte si obyčejné moderní razítko. Připadá vám, že vyrobit je musí být velice jednoduché? Možná byste se divili. Složitá vulkanizace, vstřikolisovna s 21 vstřikolisy, obtížný proces barvení, to vše velmi náročné na stabilitu procesu. Tolik jen stručně o tom, s čím se během výroby razítek musíme u nás, v Colopu v Borovanech, denně potýkat. Chcete se dozvědět víc? Pak vás zvu ke čtení následujících řádků.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Související články
Absorbér energie, izolace nebo kreativní materiál?

Vypadá jako polystyren, ale není to polystyren. Rozdíl poznáte nejpozději ve chvíli, kdy jej vezmete do ruky. Řeč je o expandovaném polypropylenu, materiálu, který pod obchodním názvem Arpro vyrábí globálně působící japonská společnost JSP. Vnitřní struktura dílů z něj vyrobených na první pohled připomíná díly z pěnového polystyrenu, ale jejich vlastnosti jsou zcela rozdílné.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nové vstřikovací jednotky pro vstřikovací stroje

Společnost Engel Austria od základu přepracovala své hydraulické vstřikovací jednotky a na veletrhu K 2016 od 19. do 26. října v Düsseldorfu představila novou generaci úspěšných řad vstřikovacích strojů Engel victory a Engel duo, které díky inovativním funkcím dosahují vyšší přesnosti, ergonomie a účinnosti.

Jak úspěšně zpracovávat pokrokové polymery

Průhledné součásti z plastů jsou zhotoveny většinou z PMMA. Existují však také speciální polyolefiny, které mají dobré optické vlastnosti, ale jejich bezproblémové zpracování je možné pouze za určitých předpokladů. Článek ukazuje, co je nutné brát v úvahu.

Makroplasty versus mikroplasty

Plasty se staly nenahraditelným materiálem sloužícím téměř všem oblastem lidské činnosti. V poslední době se pozornost odborníků i veřejnosti soustřeďuje na zcela nový ekologický fenomén, zvaný mikroplasty. Ve smyslu ekologické terminologie je pak možné výrobky z plastů označovat jako makroplasty.

Žíhání termoplastů

Moderní nauka o plastech v mnoha směrech vychází z nauky o kovech. Příkladem je žíhání, jeden ze způsobů tepelného zpracování. Společným účelem žíhání kovů i plastů je pomocí řízených teplotních změn dosáhnout rovnovážných stavů struktury a tím i cíleně ovlivňovat vlastnosti.

Plasty a kompozity v inovaci strojírenských výrobků

Plasty a kompozity s polymerní matricí přinesly revoluci v materiálových přístupech ke konstrukci strojírenských výrobků a zařízení. Nepřetržitě probíhající materiálové inovace v oblasti plastů a kompozitů spoluvytvářejí inovativní řešení ve strojírenství. Reagují na potřeby strojírenského průmyslu a stávají se kontinuálním procesem s jasnou perspektivou do budoucna.

Optimalizace plastových výlisků s obsahem přírodních vláken

V průmyslové výrobě, především v automobilovém průmyslu, se začíná prosazovat trend nasměrovaný k využívání obnovitelných materiálů, ke kterým mj. patří přírodní vlákna. Vývojáři nových výrobků se setkávají s požadavky na aplikační využití plastových materiálů vyztužených přírodními vlákny, jako jsou sisal, konopí, len atd.

Horké trysky jako nový standard

Studené plnicí kanály doprovázejí odvětví vstřikování plastů od prvopočátku. I dnes často vypadá tento způsob plnění dutiny jako ten nejjednodušší a nejelegantnější. Proč má tedy smysl zabývat se aplikací horkých trysek i do malých sérií a malých forem? Srovnejme oba způsoby plnění a porovnejme ekonomické přínosy.

Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Jedině CO2 laser pro opracování plastů? Dnes už ne

Implementace a nahrazování mechanických střihadel funkčními celky s CO2 lasery je již dlouhou dobu etablovaný proces pro odstraňování vtokových soustav. Ale co když chceme výrobek z plastu kompletně opracovat? Zjednodušit tvar formy a snížit tak náklady ve výrobě? Musíme kupovat drahé 3D CO2 laserové celky? Není možné laserovou technologii integrovat do technologie stávající?

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit