Nov� verze simula�n�ho software Moldex3D R17 - bl�e k realit� v�roby plastov�ch d�l�

Tato snaha probíhá na více úrovních a zahrnuje zlepšení popisu materiál�, zohledn�ní dynamiky vst�ikovacího stroje, implementaci nových výpo�etních algoritm�, simulace nových výrobních technologií a další zdokonalení.

Obr. 1: Ilustra�ní obrázek propojení simulací s chováním reálného vst�ikovacího stroje

Pro vylepšení popisu materiálový charakteristik výrobce softwaru významn� investuje do vlastní špi�kové laborato�e, která je vybavena nejmén� 20-ti laboratorními m��icími p�ístroji p�edních sv�tových výrobc�. Pro p�esné a detailní sledování proces� odehrávajících se b�hem vst�ikování výrobce investoval do velice p�esné formy, která významn� p�ekra�uje po�adavky kladené na vysoce lešt�né díly/formy. Forma je vybavena �etnými senzory tlaku a teploty a umo��uje zaznamenat detailní podmínky v dutin� formy. Tato data jsou vyu�ívána nejen ke kalibraci a zp�esn�ní vstupních podmínek (zejména chování vst�ikovacího stroje), ale také pro zp�tné vyhodnocení nam��ených materiálových charakteristik a algoritm� pou�itých v simulacích.

Cílem výrobce softwaru Moldex3D je co nejvíce p�iblí�it virtuální sv�t reálnému, co� je nutnou podmínkou pro nastupující éru plné automatizace a digitalizace výrobních proces� známou pod názvem Pr�mysl 4.0. P�iblí�ení virtuálního a reálného sv�ta je mo�né pouze za pomoci velmi p�esného popisu reality, co� je umo�n�no p�esnými laboratorními m��eními, podchycením reakcí vst�ikovacích stroj�, a také správnými výpo�etními algoritmy a rovnicemi popisujícími sledovanou realitu.

Popisy materiál� - nová plniva

V automobilovém pr�myslu jsou hojn� pou�ívány termoplastové kompozity s vláknitým plnivem, které zlepšuje mechanické vlastnosti výrobk�. Ve v�tšin� p�ípad� jsou však vyšší mechanické vlastnosti vykoupeny v�tšími deformacemi díl�. Pokud zákazník po�aduje zvýšenou pevnost a tuhost p�i zachování nízkých deformací, musí vyu�ít minerálních plniv, nebo kuli�ek. Tato plniva potla�ují významn� deformace díl�, ale na druhou stranu nedosahují hladiny pevnosti a tuhosti, jakou mají vláknitá plniva.

Obr. 2: Standartní vlákna vs. plochá vlákna a porovnání jejich pr��ezu

V nedávné dob� vyvinula tokijská spole�nost Nitto Boseki, spole�nost specializující se na výrobu textilních a sklen�ných vláken, nový typ vlákna, které zachovává pevnost a tuhost sklen�ných vláken, ale zárove� významn� potla�uje výsledné deformace díl�. Obvyklý pr��ez vláken pou�ívaných v termoplastových kompozitech je kruhového pr��ezu. Po letech vývoje firma Nitto Boseki uvedla na trh plochá vlákna, která mají pr��ez blízký obdélníku. Tento nový typ výztu�e nezp�sobuje tak výrazné deformace díl�, a proto je vhodný pro mechanicky zat�ované díly, u nich� jsou po�adovány p�esné rozm�ry. Nov� vzniklé plnivo však nelze popsat standardními modely, a proto bylo pot�eba p�ipravit pro jeho popis nový matematický model. Firma CoreTech Systems ve své laborato�i nam��ila finální vlastnosti materiálu, na mikroúrovni popsala charakteristiku vláken zejména pomocí pom�ru plochosti jeho pr��ezu a samoz�ejm� i aspektního pom�ru délky vlákna a p�ipravila nový materiálový model pro popis jeho chování viz.obr.2. To umo�nilo predikovat reálné deformace výsledného dílu pomocí softwaru Moldex3D. Simulace ukazuje sní�ení deformace dílu cca o 60% - viz. obr.3.

Obr.3: Porovnání predikovaných deformací u dílu vyztu�eného standardními vlákny (naho�e) a plochými vlákny (dole)

Provázané analýzy

Standardní výpo�ty toku taveniny materiálu pln�ného zejména vláknitým plnivem jsou provád�ny ve dvou krocích. V prvním kroku se vypo�ítá proud�ní taveniny a ve druhém kroku na základ� získaných výstup� (nap�. smykových rychlostí, viskozity taveniny, atd.) je dopo�ítávána orientace plniva. Tato metoda byla v pr�b�hu minulých dvou desetiletí zdokonalována a v sou�asnosti dosahuje Moldex3D jedné z nejlepších p�esností orientace vláken z dostupných simula�ních softwar�, co� je potvrzeno nezávislými testy t�etích stran. Standardní simulace neberou v potaz zp�tný vliv orientace plniva na te�ení taveniny, co� m��e v ur�itých p�ípadech hrát výraznou roli.

Po letech výzkumu firma CoreTech Systems zavedla nové modely výpo�tu te�ení a orientace plniv do softwaru Moldex3D. Jedná se o pokro�ilé simulace, kde je pomocí iterací zp�es�ován tvar �ela postupující taveniny vlivem orientace plniva. Výsledná orientace plniva je pak zp�tn� ovlivn�na pozm�n�ným tokem. Obr.4 znázor�uje, jak se m��e zm�nit tvar �ela taveniny p�i pln�ní dutiny formy vlivem orientace plniva. Výsledné rozdíly v pln�ní nejen�e ovlivní konstrukci formy (pozice vtok� a odvzdušn�ní), ale také mechanické vlastnosti dílu. Schopnost popsat pomocí simulací co nejreáln�ji výrobní proces je d�le�itá zejména v posledních letech, kdy se stále více rozši�ují pokro�ilé pevnostní výpo�ty navazující na simulace výrobního procesu.

Obr.4: Porovnání tvaru �ela proudící taveniny s obsahem vláknitého plniva. Levý obrázek znázor�uje výsledek dosa�ený standardním postupem (decoupled analýza). Pravý obrázek je výsledek simulace pomocí provázané (coupled) analýzy.

Odezva vst�ikovacího stroje a efekt stla�itelnosti materiálu

S cílem posunout simulace o krok blí�e k reálnému sv�tu Moldex3D R17 zavádí vylepšené mo�nosti implementace skute�ného chování vst�ikovacích stroj�. Do sou�asné doby simula�ní softwary nebraly v potaz dynamiku vst�ikovacího stroje, co� m�lo za následek "ost�ejší" reakce simulace na zm�ny v procesu oproti realit�. V reálných vst�ikovacích strojích dochází ke zpo�d�ní reakce na zadaný pokyn, co� je dáno nap�. efektem stla�itelnosti hydraulického systému, stla�itelností taveniny v komo�e a v neposlední �ad� schopností vyvinout maximální vst�ikovací síly a rychlosti v krátkém �ase, ne však zcela okam�it�. Všechny tyto vlivy ve výsledku zp�sobují "pru�né" reakce na vydané p�íkazy. Zmapování tohoto chování pro konkrétní stroj umo��uje simula�nímu softwaru Moldex3D reáln�ji popsat proces vst�ikování a p�enést nastavení stroje ze simulací p�ímo do výroby.

Obr.5: Porovnání predikovaných pr�b�h� tlak� a rychlostí (modré k�ivky) s reálnou odezvou vst�ikovacího stroje (�luté a �ervené k�ivky)

Nové moderní u�ivatelské prost�edí Moldex3D Studio

Moldex3D verze 17 p�ináší nové u�ivatelské prost�edí pro pre- a post-procesing s moderním vzhledem, které spojuje všechny kroky simulace a její p�ípravy do jediné sjednocené platformy. Ta výrazn� zlepšuje rychlost a plynulost zobrazování zejména rozm�rných model� díl� a forem. U�ivatelé tak šet�í �as p�i p�íprav� i vyhodnocování výsledk� simulací. U slo�itých modelových sestav mohou u�ivatelé jednoduše zapínat a vypínat jednotlivé �ásti díl�, nebo forem. Nová grafická prezentace výsledk� p�ináší rozší�ené mo�nosti zobrazení výsledk�. Pomocí nástroj� m��ení a m��ítka ve Studiu mohou u�ivatelé nap�íklad p�ímo m��it hodnoty smršt�ní dílu a provád�t okam�ité zm�ny návrhu s cílem kompenzace smršt�ní. Významným rozší�ením mo�ností prezentace simulací je soub�né zobrazení výsledk� z r�zných výpo�t�. Moldex3D Studio tak pomáhá urychlit vývoj nových produkt� a sní�it výrobní rizika.

Obr.6: Nové u�ivatelské pracovní prost�edí Moldex3D Studio

NAVŠTIVTE NÁS NA VELETRHU MSV V BRN� – HALA G1, STÁNEK 89.

Bli�ší informace o CAE simula�ním softwaru pro vst�ikování Moldex3D Vám poskytne firma

SimulPlast, s.r.o.
v �eské republice tel.: +420 603 172 451,  simulplast@simulplast.cz,
ve Slovenské republice tel.: +421 911 427 019, simulplast@simulplast.sk