BMT, strategiczny partner globalnej branży opakowaniowej, opracowało precyzyjną metodę symulacji formowania, przeznaczoną do wsparcia producentów napojów, którzy chcą dokładnie przewidywać grubość ścianek butelek PET i rPET. Metodologia łączy podejście oparte na symulacji z zaawansowaną charakterystyką materiałową, co ma umożliwiać wiarygodne wirtualne testy użytkowe butelek w stanie po rzeczywistym wytworzeniu, w warunkach odpowiadających praktyce przemysłowej.
Jak wyjaśnia David McKelvey, head of product w BMT - Technologia BMT wspiera dokładne badania wytrzymałości na obciążenie osiowe od góry oraz odporności na ciśnienie rozrywające, pomagając producentom optymalizować konstrukcję butelek pod kątem wytrzymałości i redukcji masy. Dzięki poprawie sposobu przewidywania parametrów użytkowych na etapie rozwoju nasza metodologia znacząco ogranicza potrzebę fizycznego prototypowania i przyspiesza harmonogram prac rozwojowych.
Według firmy kluczowe znaczenie ma połączenie rzeczywistych danych materiałowych z modelem odwzorowującym pełny proces formowania butelki. Zamiast opierać się na założeniu stałej grubości ścianki lub jednorodnej sztywności, rozwiązanie BMT ma przewidywać, w jaki sposób materiał rozciąga się zarówno w kierunku obwodowym, jak i osiowym, a także jak rozkłada się w całej objętości butelki podczas rozdmuchiwania. W efekcie powstaje profil grubości i sztywności odpowiadający temu, co obserwuje się w rzeczywistych opakowaniach.
Charakterystyka materiałowa jako podstawa symulacji
Charakterystyka materiałowa pokazuje, jak żywica zachowuje się podczas nagrzewania, rozciągania i kształtowania, dostarczając symulacji danych wejściowych potrzebnych do przewidywania przebiegu formowania butelki. Obejmuje to dwuosiowe badania rozciągania, które określają odpowiedź materiału podczas rozciągania w dwóch kierunkach w kontrolowanych warunkach.
Tego typu testy pozwalają zarejestrować wzorce odkształceń, współczynniki rozciągu, zmiany sztywności oraz wpływ historii przetwórstwa na właściwości mechaniczne. Na tej podstawie model może zostać zasilony danymi lepiej odzwierciedlającymi rzeczywiste zachowanie PET podczas procesu technologicznego.
Modelowanie zachowania butelki w warunkach rzeczywistych
Na bazie zmierzonych danych materiałowych BMT prowadzi symulację pełnego procesu formowania butelki. Następnie realizowane są wirtualne oceny wytrzymałości na obciążenie od góry oraz odporności na ciśnienie rozrywające, które mają przewidywać zachowanie butelki w rzeczywistych testach.
W niedawnym badaniu walidacyjnym modele wykorzystujące zmienne właściwości wynikające z przebiegu formowania odpowiadały wynikom badań fizycznych z dokładnością około 1%. Dla porównania modele oparte na właściwościach stałych przeszacowywały wyniki o 13% oraz nawet do 63%. Jak wskazuje BMT, pokazuje to, że uproszczone założenia mogą prowadzić do błędnych decyzji projektowych.
Taka dokładność ma pomagać zespołom wcześniej identyfikować problemy, lepiej rozumieć wpływ zmian konstrukcyjnych na parametry użytkowe oraz podejmować pewniejsze decyzje jeszcze przed rozpoczęciem prac narzędziowych.
Zintegrowany proces dla butelek PET i rPET
BMT podkreśla, że charakterystyka materiałowa i podejście oparte na symulacji zostały zaprojektowane jako jeden spójny proces. Charakterystyka materiałowa dostarcza zmierzone dane dotyczące zachowania PET podczas rozciągania i nagrzewania. Symulacja wykorzystuje następnie te wartości do przewidywania, jak butelka przyjmuje końcowy kształt i jak będzie zachowywać się pod obciążeniem.
Według firmy taki zintegrowany przepływ pracy wspiera działania producentów i marek związane z ograniczaniem zużycia materiału, poprawą efektywności projektowania oraz skracaniem czasu rozwoju produktu. Połączenie precyzyjnego modelowania cyfrowego z ukierunkowaną oceną fizyczną ma dostarczać bardziej wiarygodnych danych o parametrach użytkowych, a jednocześnie wspierać realizację celów wytrzymałościowych i środowiskowych.
