Plastech.pl przedstawia symulatory wtrysku tworzyw sztucznych

Programy do symulacji wtrysku tworzyw sztucznych na dobre zadomowiły się w życiu branży. Pierwsze badania rozwojowe nad symulacją procesu wtrysku rozpoczęto już w latach 70-tych głównie w instytutach i na uczelniach wyższych. Dzisiaj stosuje je z powodzeniem wiele firm. Przedstawiamy trzy popularne programy: Cadmould, Moldex 3D oraz Moldflow Plastics Advisers.

Zalety programów do symulacji wtrysku tworzyw sztucznych są szerokie. Przede wszystkim systemy te pomagają obliczać fazę wypełniania gniazda, fazę docisku i chłodzenia, analizować deformację wypraski w trakcie chłodzenia w formie i po jej usunięciu.

Pozwalają również zmniejszać ilość prototypów fizycznych, oszczędzać materiały. Ponadto skracają czas przygotowania produktu dzięki mniejszej liczbie modyfikacji związanych z dobraniem parametrów. Minimalizują również czas cyklu oraz potrzebną siłę docisku formy.

To nie koniec zalet. Omawiane programy dają możliwość analizy przewidywanych problemów oraz ułatwiają ich rozwiązywanie już w fazie projektu, pomagają też przy określeniu linii łączenia strug tworzywa oraz zapobiegają powstaniu pułapek powietrznych.

Używając tego rodzaju symulatorów zwiększamy szansę na dobór odpowiedniego tworzywa dla wypraski i zaprojektowanie właściwego systemu kanałów wtryskowych.

Cadmould

Jednym z najpopularniejszych tego typu narzędzi jest Cadmould, czyli program do symulacji procesu wtrysku tworzyw przy wykorzystaniu Metody Elementów Skończonych.

Twórcą oprogramowania jest firma Simcon z Niemiec współpracująca z największym na świecie Instytutem Obróbki Plastycznej w Aachen. Korzystanie z programu Cadmould jest bardzo proste i nie wymaga od użytkownika specjalnego przygotowania.

Warto sięgać po Cadmould, bo dzięki temu jesteśmy w stanie uniknąć kłopotów czyhających na projektantów wypraski, konstruktorów formy oraz technologów. Jest to narzędzie pomocne przy projektowaniu form wtryskowych oraz wyprasek. Posiada możliwość symulacji wtrysku, wtrysku z gazem, wtrysku RIM (Reaction Injection Molding), LSR (Liquid Silicon Rubber). Pozwala wyeliminować m.in.: pęcherze powietrza, przypalenia tworzywa, jamy skurczowe (zapady), nierównomierne rozprowadzanie tworzywa, linie łączenia strug, przeładowanie gniazda formy, niepełne wypełnienie, skurcz/wypaczenie, zwichrowanie, nierównomierne chłodzenie itp.

Jak działa system? Program Cadmould wykonuje symulacje na podstawie pliku STL, czyli powierzchniowego modelu wypraski.W jego skład wchodzi kilkanaście modułów, m.in.: Cadmould Rapid, Cadmould Fill, Cadmould Pack, Cadmould Fiber, Cadmould Cool, Cadmould Cascadic Filling, Cadmould Warp, Cadmould Warp Expert, Cadmould S&W Compensation, Cadmould Rubber, Cadmould Batch I.

Dla przykładu moduł podstawowy Cadmould Rapid służy do analizy wypełnienia gniazda. Jest to program do wykonywania szybkich symulacji procesu wtrysku przeznaczony dla konstruktorów wyrobów i narzędzi oraz technologów ustawiających procesy przetwórstwa. Charakteryzuje się tym, że dobiera punkty wtrysku, analizuje typ materiału oraz modyfikuje geometrię danej wypraski w celu osiągnięcia jak najlepszych parametrów wtrysku.

Dzięki niemu można usuwać wady wyrobów powstałych w wyniku linii łączenia frontów tworzywa lub efektu pułapek powietrznych. Co więcej umożliwia właściwe zaprojektowanie geometrii wypraski oraz położenia punktów wtrysku. Zdaniem jego użytkowników skraca czas cyklu, zmniejsza ciśnienia wtrysku oraz oszczędza materiał. Jednocześnie sama wypraska spełnia wszystkie wymagania estetyczne i wytrzymałościowe.

Za sprawą tego modułu odbywa się też kontrola frontu płynięcia tworzywa. Dodatkowo program analizuje rozkład ciśnienia w gnieździe formy w każdej fazie wypełniania gniazda, rozkład temperatur wypraski w każdej fazie wypełniania gniazda oraz czas chłodzenia. Sprawdza też grubość zakrzepniętej warstwy, linie łączenia, pułapki powietrzne, prędkość i temperaturę płynięcia frontu oraz naprężenia ścinające w tworzywie. Co ważne posiada bogatą bazę materiałów, którą można edytować.

Warto przedstawić tez kolejny moduł, czyli Cadmould Fill. Jest to nic innego jak moduł Rapid, tyle że wzbogacony o możliwości budowy układów wtryskowych oraz dodawanie kolejnych modułów. Dodatkowo pozwala na rysowanie kanałów doprowadzających tworzywo o przekroju okrągłym, rurowym, kwadratowym, trapezowym, owalnym itp. W tym module istnieje też sposób definiowania kanałów zimnych i gorących z różnymi kształtami przekrojów przewężek.

Kolejne dwa moduły, czyli Cadmould Pack oraz Cadmould Fiber służą odpowiednio do analizy fazy docisku, co pozwala na określenie rozkładu temperatur, ciśnień, skurczu, linii łączenia oraz do analizy rozkładu włókien w przekroju ścianek wypraski.

Ostatni z omawianych przez nas modułów - Cadmould Cool odpowiada za analizę układu chłodzenia. Jest on wyposażony we własny interfejs projektowania układów chłodzenia. Jest to szybkie i proste rysowanie układów chłodzenia z wykorzystaniem dostępnej biblioteki kanałów. Zaprojektowane układy chłodzenia są niezależne od geometrii wypraski, tzn. można je zapisywać do odrębnych plików i wczytywać w dowolnym momencie. Daje to możliwość zbudowania indywidualnej gamy rozwiązań. Moduł posiada własną bazę materiałową dla wyboru medium chłodzącego z możliwością jej rozbudowy. Przeprowadzana analiza termostatyczna ścianek formy uwzględnia pełny cykl pracy formy.

Moldex3D

Moldex3D autorstwa tajwańskiej firmy CoreTech System, to program do cyfrowej analizy procesu wtrysku tworzyw sztucznych zarówno termoplastycznych jak i termoutwardzalnych. Pozwala na obliczenia i symulację wszelkich procesów zachodzących podczas wypełniania gniazda formy wtryskowej. Oprócz takich parametrów jak czas cyklu, temperatura, ciśnienie, możliwe jest także wyznaczenie odkształceń i skurczu wypraski oraz analiza chłodzenia.

Program również ma strukturę modułową. Jego poszczególne moduły służą do analizy rozmaitych aspektów wypełniania gniazda formy. Większość modułów występuje w dwóch wariantach: Shell oraz Solid, które powstały z myślą o obliczeniach elementów cienkościennych lub grubościennych.

Duża dokładność obliczeń osiągana jest m.in. dzięki zastosowaniu Metody Objętości Skończonych (FVM). Umożliwia ona wierną symulację procesów w trzech wymiarach, a więc w warunkach odpowiadających rzeczywistości.

Oprócz tworzenia własnej siatki, Moldex3D pozwala również na import siatki MES z innych, popularnych systemów obliczeniowych np. Ansys, Femap, Nastran. Kolejność czynności wykonywanych przez użytkownika jest podobna dla wszystkich rodzajów obliczeń. Pracę rozpoczyna się od utworzenia nowego projektu, do którego następnie importowana jest geometria z dowolnego systemu CAD.

System funkcjonuje w ten sposób, że dzięki wykorzystaniu dokładnych metod obliczeń pozwala przewidzieć i zapobiec ewentualnym problemów już w fazie projektowania. Dostosowanie warunków procesu wypełniania gniazda formy, zoptymalizowanie rozmieszczenia elementów układów formy oraz zmiana geometrii samego gniazda pozwalają uzyskać maksymalną technologiczność wypraski. Program ułatwia prowadzenie symulacji na modelach przeniesionych z dowolnego sytemu CAD, na podstawie których generowana jest siatka.

Środowisko Moldex3D można tez wykorzystać do stworzenia geometrii formy lub wypraski. Podczas definiowania materiału wypraski użytkownik może skorzystać z wbudowanej w system biblioteki zawierającej ponad 5,5 tys. tworzyw produkowanych przez kilkudziesięciu największych wytwórców lub zdefiniować właściwości materiału indywidualnie.

Baza tego programu zawiera również dane blisko tysiąca wtryskarek. Pozwala to dopasować warunki procesu do urządzenia, na którym będzie on przeprowadzany. Wyniki otrzymanych analiz przedstawiane są w postaci skali barw na modelu 3D, lub też w formie animacji, rysunków, przekrojów oraz wykresów.

System cechuje przejrzysty i szczegółowy sposób wyświetlania wyników symulacji. To zapewnia z kolei dokładną ocenę oraz precyzyjne umiejscowienie defektów. Wielość możliwych od przeprowadzenia analiz gwarantuje dokładną symulację wszystkich aspektów przebiegu procesu wtryskiwania.

Jedną z zalet systemu jest też niezwykle czytelny interfejs. Prezentuje on okno wyboru wtryskarki na jakiej ma być wykonywany dany element. Dzięki sposobnościom wyboru maszyny, użytkownik już na tym etapie analizy może sprawdzić, czy dana wtryskarka jest w stanie wykonać części przy zadanych parametrach procesu. Po wczytaniu geometrii, zdefiniowaniu materiału, określeniu parametrów procesu i wygenerowaniu siatki następują konkretne obliczenia.

O tym jak dokładnie działa system Moldex3D będzie się można przekonać już podczas zbliżających się targów Plastpol, które odbędą się w Kielcach.

Moldflow Plastics Advisers

Moldflow Plastics Advisers jest pakietem przeznaczonym do komputerowej symulacji przebiegu procesu wtrysku tworzyw sztucznych. Składa się z dwóch odrębnych programów: Part Adviser - skierowanego do projektanta wyrobu oraz Mold Adviser przeznaczonego dla projektantów narzędzi, czyli formy wtryskowej.

Dzięki niemu można analizować przepływ tworzywa sztucznego do gniazda, optymalizować położenie i wielkość punktu wtrysku oraz czuwać nad konfiguracją, wymiarami i przekrojem poprzecznym systemu rozdzielczego.

Warto wspomnieć, że to właśnie Moldflow Mold Adviser zawiera największy na świecie bank danych materiałowych z danymi do analizy CAE formowania wtryskowego. Jest to bliso 8 tys. surowców.

Opcjonalne moduły dodatkowe rozszerzają funkcje analizy poza fazę napełniania gniazda i umożliwiają symulację dodatkowych faz procesu wtryskiwania w celu oceny tego jak zachowuje się wypraska oraz układ chłodzenia.

Wśród zalet Moldflow Mold Adviser znajdujemy m.in. możliwość projektowania i analizowania dowolnych rodzajów systemów kanałów grzewczych i chłodzących. System zapewnia też automatyczne równoważenie rozdzielacza i utrzymanie równomiernego napełniania formy w narzędziach wielogniazdowych i grupowych. Dzięki niemu użytkownik jest w stanie określić najlepsze położenie i optymalne punkty wtrysku.

Program jest też wyposażony w wyprzedzające ustalanie czasu cyklu, siły zamykania i objętości wtrysku, ułatwia ocenę wykonalności rozplanowania narzędzia i wybór najodpowiedniejszego materiału. Diagnozuje i eliminuje błędów w postaci zapadnięcia i pułapek powietrznych. Pozwala na wykorzystanie charakterystycznych dla projektu zaleceń odnośnie poprawienia konstrukcji narzędzia.

Zaletą jest też rozpatrzenie wyrównania tworzywa celem uzyskania maksymalnej stabilności części zwłaszcza w okolicy linii łączenia oraz wykonanie szczegółowego rachunku kosztów dla wypraski.