Témata
Reklama

Virtuální a reálný systém pro optimalizaci vstřikování

10. 12. 2009

Simulační software Cadmould 3D-F pro analýzu vstřikování plastů představuje úspěšný evropský podpůrný program, využívaný mnoha konstruktéry forem, konstruktéry plastových dílů, technology, vedoucími projektů i obchodními manažery při jejich běžné denní práci. Cadmould 3D-F je stále častěji také používán pro optimalizaci výroby plastových výrobků. Velmi zajímavým směrem vývoje je zapojení tohoto softwaru do výpočtového jádra virtuální části systému VARIMOS, který je určen pro optimalizaci technologie, řízení vstřikovacích strojů a 100% kontrolu výroby plastových výrobků. (VARIMOS - Virtual And Real Injection Moulding Optimisation System).

Požadavky na software pro virtuální výpočty v systému VARIMOS

Základní požadavky na procesní simulační software pro řešení virtuálních výpočtů jsou následující:

a) spolehlivost a přesnost výpočtů,

b) vysoká výpočtová rychlost,

c) minimální příprava konstrukce pro výpočet,

d) jednoduché ovládání.

Vyjmenované požadavky dobře splňuje software Cadmould 3D-F. Z jakých důvodů? Speciální 3D simulační model je přizpůsoben pro výpočty polymerních materiálů. Patentovaná výpočtová metoda zajišťuje maximální výpočtovou rychlost při současném rozdělení tloušťky stěn na vysoký počet uzlů. Tyto výpočtové uzly zajistí jemné profilování vyhodnocovaných parametrů (teplot, rychlostí atd.) i v těch nejslabších stěnách, což je jednou z podmínek přesnosti analýz. Klasické objemové modely mohou vytvořit u velmi tenkých stěn pouze jeden, dva nebo tři objemové prvky, což nestačí k dobrému popisu chování materiálu.

Ke stanovení optimální konstrukce a technologie je potřebné obvykle provést několik výpočtů. Pokud by tyto výpočty zabraly příliš dlouhou dobu, často by nebyla optimalizace pro uživatele realizovatelná.

Cadmould 3D-F vytváří prostorový model zcela automaticky. Uživatel nemusí obvykle vstupní model jakkoli upravovat a může rovnou zadat zpracování analýz. Pokud by tato podmínka nebyla splněna, těžko bychom mohli mluvit o automatické optimalizaci. Systém VARIMOS může nalézt uplatnění ve výrobě, pokud bude přehledný, ovládání bude jednoduché a bude tedy uživatelsky vstřícný. Je třeba mít na paměti, že většina uživatelů nemá čas studovat složitě ovládané softwary. Rovněž i tyto vlastnosti propůjčí systému VARIMOS software Cadmould 3D-F.

Systém VARIMOS

Systém VARIMOS představuje hlavní výsledek evropského projektu „Virtual Injection Moulding" (VIM), který trval 4 roky a byl ukončen polovině roku 2009. Zúčastnilo se ho 22 partnerů z celé Evropy. Projekt byl zabezpečen rozpočtem cca 5 milionů eur. VARIMOS obsahuje:

a) simulaci vstřikování a optimalizaci (DOE) = Cadmould 3D-F,

b) materiálovou databanku,

c) řízení technologických expertiz,

d) možnost cílevědomého nastavení výrobního stroje (DOE),

e) Continous Quality Control (průběžnou kvalitativní kontrolu) během výroby plastových dílů,

f) přístrojovou (hardwarovou) sestavu.

Vývoj nového výrobku při použití systému VARIMOS

Vývoj nového výrobku je možné popsat následujícími kroky:

1. krok: Simulace a optimalizace vstřikování pomocí výpočtového jádra Cadmould 3D-F

Simulace vstřikování přináší následující efekty:

a) zkrácení vstřikovacího cyklu o 10 až 30 %,

b) nižší počet úprav forem a kratší čas potřebný pro testování výroby, celková úspora nákladů 30 až 50 %,

c) redukce času potřebného pro vývoj nového výrobku.

V této fázi se provede virtuální optimalizace technologických parametrů. Může se také zadat optimalizace temperance. Druhý sloupec v tabulce Process Parameters na obr. 1 ukazuje, které parametry byly zvoleny k variování. Při použitém zadání bude analyzována např. teplota taveniny 240 °C, 250 °C a 260 °C.

Systém následně zpracuje výpočtovou matici, provede výpočty a poskytne dvojí podklady:

a) porovnání jednotlivých technologií na základě vybraných parametrů a

b) především zpracuje virtuální technologické okno.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Zadání variačních parametrů pro výpočet DOE

2. krok: Porovnání jednotlivých technologií na základě vybraných parametrů

Uživatel systému zvolí, které parametry jsou pro úspěšnou realizaci výroby rozhodující. Jednotlivé analyzované technologie může porovnat na základě změny rozměrů (obr. 2), velikosti propadů (obr. 3), hmotnosti, objemového smrštění, potřebné tonáže, plnicích problémů atd. Tímto způsobem uživatel snadno stanoví optimální technologii.

 

Obr. 2. Porovnání jednotlivých technologií z hlediska změny vzdálenosti mezi dvěma zvolenými body
Obr. 3. Porovnání jednotlivých technologií z hlediska vypočítaných propadů

3. krok: Virtuální technologické okno

Systém VARIMOS zpracuje virtuální technologické okno, které zobrazí ve formě

aktivního řídicího panelu s nastavenými parametrickými optimy a rozsahy, viz obr. 4.

Uživatel může pak parametry cíleně upravovat. Pokud při změně parametrů přestoupí hranici technologického okna, zelený sloupec se změní na červený - viz obr. 5.

V našem případě byla zvětšena velikost dotlaku z 540 na 570 barů. Zkrácením doby dotlaku o 0,3 s se uživatel opět pohybuje v rozsahu technologického okna - viz obr. 6.

Popsaný postup umožňuje upravit vypočítaná technologická optima z hlediska dalších, např. obchodních požadavků.

Získáním vhodné technologie uživatel systému VARIMOS ukončí počítačovou (virtuální) část práce. Následující kroky se již týkají výroby formy a vlastního vstřikování.

 

Obr. 4. Řídicí panel s nastavenými technologickými optimy
Obr. 5. Řídicí panel, velikost dotlaku zvětšena o 30 barů
Obr. 6, Řídicí panel, doba dotlaku zkrácena o 0,3 s

4. krok: Výroba formy a zkušební výroba dílů

Aby bylo možné využít všech funkcí systému VARIMOS, musí být vstřikovací forma vybavena snímači tlaku a teplot. (Přístroj VARIMOS je propojen se signály od vstřikovacího stroje.)

Obr. 7. VARIMOS připojený k systému Arburg AQC.

S využitím systému VARIMOS a virtuálně získanými parametry se začne testovat výroba dílů. Naměřená data se přenášejí do systému a porovnávají se s virtuálními daty. Reálná optimální data jsou následně uložena. Systém VARIMOS může řídit a dokumentovat 100 % výroby dílu. Jinými slovy, zajistí soustavnou kvalitativní kontrolu vstřikovacího procesu a evidenci všech důležitých dat o výrobě (CQC).

K dispozici jsou dvě varianty systému:

a) Fixní systém může pracovat s každým vstřikovacím strojem. Sleduje a

dokumentuje 100 % výroby dílů.

b) Přenosný systém může být použit pro nastavení stroje a za účelem snížení

celkové zmetkovitosti.

Aby bylo reálné zajistit popsanou optimalizaci a kvalitativní řízení vstřikovacích

strojů, musí bezpodmínečně simulační software disponovat vlastnostmi, které byly uvedené na začátku tohoto příspěvku. Tedy vlastnostmi, které jsou typické pro software Cadmould 3D-F.

Jiří Gabriel

Plasty Gabriel

gabriel@cadmould.cz

www.cadmould.cz

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 91223
Datum: 10. 12. 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.

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.

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.

Uniplast Brno vstoupil do druhé padesátky

V roce 2015 vstoupil Uniplast Brno do druhé padesátky let své činnosti, proto mi dovolte ohlédnout se za jeho pracovní činností v uplynulém roce. V souladu s prací v předešlém období navázal na tradiční konference, konzultace, exkurze, semináře a publikační činnost.

První plnobarevná stolní 3D tiskárna

Společnost Mcor představila jako první na světě plnobarevnou stolní 3D tiskárnu Mcor ARKe a klade si za cíl dostat tuto 3D tiskárnu do každé kanceláře či učebny.

Sledování forem ve výrobě, skladu i údržbě

Jednou z nejdůležitějších věcí, které firmy pracující v oblasti výroby výlisků řeší, je sledování forem a řešení problémů, které při výrobě nastanou. Důležité je problémy řešit tak, aby příště, pokud se stejný problém objeví znovu, bylo možné sáhnout do databáze a problém vyřešit ihned, bez zbytečných časových prodlev. To umožňuje systém MachineLOG IT, jenž maximálně zjednodušuje sledování pohybu forem, jejich oprav i nasazení ve výrobě.

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