Szimulációs eszközök alkalmazása a műanyag-termékek gyártástechnológiai modellezésében Beleznai Róbert 2009. Június 11. Miskolc-Tapolca

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Tartalom Moldflow Part Adviser (MPA) és Plastic Insight (MPI) bemutatása valós példán keresztül HyperXtrude bemutatása Extrudálás Huzalbevonatolás II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop MOLDFLOW MPA&MPI MPA Több mint 7500 féle műanyaganyag fröccsöntés szimulációja CAD rendszerek eredeti modell adatait használva végezhető el az elemzés Könnyen elsajátítható analízis rendszer, közvetlenül felhasználhatóak a 3D-s testmodellek, előzetes végeselemre felkészítést nem igényelnek -órákat, napokat spórolva ezzel. Intuitív eredmény kijelzés és részletes tervezői tanácsok segítik a felhasználót, hogy gyorsan tudja optimalizálni a darabot vagy akár az egész fröccsszerszámot. MPI A kitöltés és utónyomás fázisok szimulációja fröccsöntés esetén A forma kitöltés jobb becslése, gyártási minőség javítása, gyorsabb fejlesztési idő, prototípus gyártmányszámok csökkentése Alkalmazási terület: nagyobb autóipari, szórakoztató elektronikai, csomagolóanyag-gyártó és orvosi eszköz gyártó cégek II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop MOLDFLOW MPA&MPI Tervezés optimalizálási megoldás Elemzési lehetőségek alkalmazása a műanyag alkatrész és a szerszám tervezése valamint a fröccsöntés során. Gyártási megoldás Automatikus szoftvereszközök alkalmazása a fröccsöntési folyamat optimalizálása, monitoringozása és beállítása kapcsán. Gyártási és feldolgozási adatok felhasználásának biztosítása kritikus döntéshozatalban és valós idejű üzleti menedzsmentben. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Technológia kiválasztása Fröccsöntés (Injection Molding) Gázbefúvásos fröccsöntés (Gas-assisted Injection Molding) Reaktív fröccsöntés (Reactive Molding) Mikrochip tokozás (Microchip Encapsulation) II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Modellalkotás Fröccsönteni kívánt munkadarab modelljének létrehozása A modell behálózása (Csak MPI esetén) A háló típusa a geometria bonyolultságától függ Elosztórendszer modellezése és behálózása Hűtőrendszer modellezése és behálózása A forma anyagának kiválasztása Egy üreg, egy betöltési hely Egy üreg, több betöltési hely Több üreg, több betöltési hely II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop MPA&MPI Alkatrész rajz Anyagminőség: PS/ABS 3D-s modell felépítése II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Moldflow anyagadatbázis Anyag adatbázis <7500 különféle műanyag Kitöltési folyamat paramétereinek beállítása (a forma és az ömledék hőmérséklete, fröccsöntőgép típusa, egyéb paraméterek) Analízis típusának kiválasztása és futtatása. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Anyagminőség beállítása A MOLDFLOW adatbázisában 656 féle PS anyag és 771 féle ABS anyag található. Az analíziseket 2 különböző anyagminőséggel futtattuk le: PS Polystyrol 168N BASF ABSCycolac PS 507 UMG ABS II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Kitöltési (FILL) analízis a kitöltési idő nagysága, az áramlási front hőmérséklete, a megszilárdulási idő, a megszilárdult réteg aránya, az adagmennyiség, a légbuborékok mennyisége, a formaösszeszorító-erő, az áramlási sebesség, az orientáció a darab belsejében és a felületi rétegben, a nyomáseloszlás, az ajánlott dugattyú sebesség, az összecsapási vonal helyzete. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

FILL analízis - eredmények A kitöltés minősége ABS Kitöltési idő: 0.9118 s PS Kitöltési idő: 0.9245 II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

FILL analízis - eredmények ABS PS Nyomás a kitöltés végén ABS anyag: 55.35 MPa PS anyag: 40.87 MPa Átlagos hőmérséklet ABS anyag: 217.7 °C PS anyag: 234.5 °C II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop A FLOW analízis Képet ad a kitöltési, utónyomási fázisokban lejátszódó folyamatokról. Segít a tervezőnek megtalálni az optimális kitöltőrendszert. Beszívódási maradó feszültségről a főirányokban, szívódási üregről, térfogati zsugorodásról tájékoztat. A COOL analízissel párosítva pontosabb értékeket kaphatunk a magok és a forma felületi hőmérsékletéről. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

FLOW analízis - eredmények Térfogati zsugorodás ABS anyag: 5.85 % PS anyag: 7.22 % II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop A COOL analízis Meghatározza a kitöltött forma hűlésének folyamatát. Megbecsüli a magok és a forma felületi hőmérsékletét, meghatározza a forró pontokat. Segít optimalizálni a hűtőrendszert  csökkenthető a ciklus idő. A FLOW analízissel összekapcsolva alkalmas nagyméretű darabok és vékony falú alkatrészek vizsgálatára. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop A COOL analízis A ciklus idő összetevői: tf – kitöltési idő tp – tömörítési idő tc – hűtési idő th – formában tartási idő to – formanyitási idő II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Két meglövési hely alkalmazása Meglövési pont szerinti kitöltés II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

COOL analízis - eredmények Átlagos hőmérséklettől való eltérés Hűtés minősége Átlagos dermedési időtől való eltérés II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop A WARP analízis: A darab vetemedését vizsgálja A vetemedést főleg a zsugorodás variációi okozhatják: Az alkatrész területről területre történő zsugorodása A falvastagság mentén zsugorodás Az anyagszerkezet irányára merőleges vagy azzal párhuzamos irányú zsugorodás Megadja a vetemedés értékét x, y, z irányban II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

WARP analízis - eredmények ABS PS Vetemedés ABS anyag: 61.2 % PS anyag: 72.8 % II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Elosztócsatorna tervezése II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Elosztócsatorna tervezése Hidegcsatornás elosztó rendszer Beöntő csatorna: Ø 8 mm; L= 25 mm Elosztócsatorna: Ø 4 mm Kúpos betöltő nyílás: Ø 3 mm és Ø 1.5 mm II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Elosztócsatorna tervezése Kitöltés minősége Nyomás a kitöltés végén II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Elosztócsatorna optimalizálása II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Elosztócsatorna optimalizálása II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Elosztócsatorna optimalizálása Optimalizálás előtti állapot Optimalizálás utáni állapot II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Modflow Plastic Insight Hálózott 3D-s modell szükséges Elemek száma: 602602 Csomópontok száma: 111652 Az oldalarány felületi háló esetén 1:6, Térbeli háló esetén 1:50 lehet. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Nyomás a kitöltés végén II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop MPA&MPI MPA MPI Kitöltési idő: 1.134 s Nyomás a kitöltés végén II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop MPA&MPI MPA MPI Légbuborékok II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop A darab minősége II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop HyperXtrude Követelmények Pontos anyagáramlás és hőátadás szimuláció Fém, műanyag, pép és kerámia extrudálás Szerszám deformáció és feszültség számítás Két vagy több komponensű anyagok ko-extrudálása Támaszok, kamrás matricák és zsebek optimalizálása Egyre bonyolultabb és összetettebb profilok Rövidebb fejlesztési idő Alacsonyabb ár II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

T-profil extrudálása - Modell II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Peremfeltételek II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Anyagparaméterek II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Hőmérséklet II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Nyomás II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Viszkozitás II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Sebesség II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Sebesség x, y, z irányban II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Effektív alakváltozás II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Az alakváltozási sebesség logaritmusa II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Folyási feszültség II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Feszültség –xx, xy, xz II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Feszültség – yy, yz, zz II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Huzal bevonatolása - Modell II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Hőmérséklet II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Nyomás II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Viszkozitás II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Sebesség II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Sebesség x, y, z irányban II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Az alakváltozási sebesség logaritmusa II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Folyási feszültség II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Feszültség –xx, xy, xz II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Feszültség – yy, yz, zz II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop Valós feladat Több részből álló, összetett szerszám Bonyolult, vékonyfalú profil II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Következtetés a MOLDFLOW szoftverekkel kapcsolatban Az adott alkatrész teljes körű fröccsöntési szimulációja elvégezhető. Meghatározható a legjobb betöltési pont. Különböző anyagminőségeket és beállítási paramétereket hasonlíthatunk össze a legoptimálisabb gyártási folyamat és a legjobb minőségű termék érdekében. Optimalizálhatjuk az elosztórendszert. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Következtetés a MOLDFLOW szoftverekkel kapcsolatban Az MPI pontosabb, részletesebb számítások elvégzésére alkalmas. Különböző technológiák szimulációjára van lehetőség. A hűtőrendszer tervezésében és optimalizálásában is segít. II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Következtetés a HYPERXTRUDE szoftverrel kapcsolatban Egy vagy több komponensű műanyagtermékek vagy fémtermékek extrudálási szimulációja Huzalokra szigetelő vagy védőbevonat extrudálásának szimulációja Egyenes és hátrafolyatás (fém-extrudálás) Film és lemez extrudálás Profilok geometriai és technológiai paramétereinek optimalizálása II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop

Gyártástechnikai Intézet II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop BAY-LOGI Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet Köszönöm figyelmüket! II. Szoftvercentrum Szimulációs Workshop