En los últimos años, Se han realizado avances sustanciales en el CAEsoftware de moldeo por inyección.. Lo que comenzó como una herramienta para dar a los diseñadores una idea general de cómo se llenará una simple pieza de plástico., ahora puede analizar con precisión el embalaje, enfriamiento, deformación, orientación de la fibra en cualquier geometría de pieza compleja y condiciones en el molde.
Identificación de problemas en el molde
Los objetivos del análisis de flujo pueden variar desde la predicción básica de la ubicación de la línea de unión hasta la medición del desplazamiento exacto debido a condiciones anisotrópicas en una pieza de baja tolerancia.. Cuando se realiza temprano en el proceso de diseño, los usuarios de la tecnología ahorran miles de dólares en costos de puesta en marcha, y miles más al mejorar la calidad de las piezas, eliminando el tiempo de inactividad y reduciendo los tiempos de ciclo y las tasas de desperdicio. La simulación de flujo ayuda a perfeccionar el diseño de la pieza al reducir o eliminar las condiciones que pueden generar trampas de gas., quemaduras, marcas de hundimiento, vacíos o deformación excesiva. Esto se hace mediante la optimización de factores como el tamaño y la ubicación de la puerta., Equilibrado de correderas en herramientas multicavidad, diseño de moldes que incluye insertos y circuitos de línea de enfriamiento, selección de materiales y condiciones del proceso. La tecnología identifica problemas en el molde antes de que se conviertan en problemas en la pieza, y el diseñador de moldes y el fabricante de moldes son la primera línea de defensa para eliminar estos costosos problemas de herramientas y piezas..
Orientación de fibras en la línea de soldadura de un recipiente a presión.
La simulación sirve como el medio perfecto para las técnicas de prueba y error que son muy costosas y requieren mucho tiempo para realizar en el molde., y debe usarse al principio del proceso de diseño para obtener el máximo retorno de la inversión. La reputación de los diseñadores y constructores de herramientas depende de qué tan bien se desempeñe una herramienta cuando se coloca en la prensa por primera vez., y las ganancias se obtienen al no tener que volver atrás y volver a cortar la herramienta varias veces. La competencia en el mercado actual requiere que los proveedores reduzcan los costos y mejoren la calidad. El análisis de flujo permite a los fabricantes de moldes reducir el costo de construcción de moldes al 10 a 30 por ciento, ahorre semanas en el tiempo de entrega y reduzca el costo por pieza; todo esto mientras se mejora la calidad del producto final para su cliente. Esta ventaja competitiva representa la diferencia entre la ganancia y la pérdida, ya que los días de incorporar los costos iniciales adicionales de tiempo y recorte de herramientas han terminado.. Los productos de plástico modernos tienen estándares de rendimiento extremos con tolerancias muy estrictas, a menudo involucra mezclas híbridas de materiales con muchos aditivos y estabilizadores que hacen que sea imposible saber exactamente cómo se verá la pieza moldeada final. Sin entender de antemano las características de estos nuevos materiales, los criterios de diseño pueden estar fuera del alcance físico de las herramientas de corte y prueba, que en algunos casos requiere una reconstrucción completa.
Análisis de plano medio
El avance más significativo en la tecnología de simulación de flujo fue el advenimiento del verdadero análisis de elementos sólidos en 3-D en 1999. Anterior a eso, la única forma de realizar un análisis de flujo de plásticos era utilizando tecnología de plano medio basada en la aproximación de Hele-Shaw. En un análisis de plano medio, a menudo denominado 2.5-D, el modelo de pieza está representado por una capa de elementos de malla triangulares 2-D, a los que luego se les asigna un espesor apropiado. similar, los sistemas de canales y las líneas de enfriamiento se modelan con elementos de vigas 1-D. Dado que cada elemento representa condiciones en todo su espesor, se hacen muchas suposiciones dentro del código de software predictivo, que puede o no sesgar los resultados finales. Extraer una malla de plano medio requiere mucho tiempo, proceso arduo y ambiguo que puede llevar varios días, en algunos casos representan hasta 80 porcentaje de las horas-hombre que se destinan a un proyecto de análisis de flujo dado. Si bien este enfoque funciona bien para geometrías de piezas simples con paredes uniformemente delgadas, no captura los verdaderos fenómenos que ocurren en el sistema de canales y la base del molde. Se puede perder una precisión significativa en piezas con un nivel de detalle de moderado a alto, espesor de pared variable y/o áreas gruesas y voluminosas.
Vista recortada de la distribución de temperatura en todo el molde.
Las piezas voluminosas con diferentes espesores de pared no se pueden representar con precisión con la tecnología de plano medio y requieren una solución más avanzada. En una verdadera simulación 3-D, elementos de malla sólida, predominantemente tetraédrico, llenar todo el volumen de la geometría de la pieza, sin las modificaciones y suposiciones asociadas con un plano medio. Esto da como resultado una representación mucho mejor del archivo de pieza original., y por lo tanto resultados de simulación mucho más precisos. El proceso de mallado 3D está altamente automatizado, lo que permite a los usuarios crear un modelo de elementos sólidos en una fracción del tiempo que se dedica a generar un plano medio.. Sin embargo, 3-Los modelos D tienen muchos más elementos que los modelos de plano medio y requieren tiempos de resolución más largos y más hardware de computadora.. Este es un pequeño precio a pagar, teniendo en cuenta que los análisis 3-D pueden ejecutarse en una PC no tripulada durante la noche y ofrecer resultados significativamente mejores.
El efecto fuente
Los usuarios pueden observar el verdadero efecto de fuente volumétrica del frente de fusión, incluyendo chorros y efectos gravitacionales. Con varias capas de elementos por espesor, gradientes de resultados como la temperatura, presión, la contracción volumétrica y la orientación de la fibra se pueden ver en todos los espesores. Al modelar la verdadera geometría de la base del molde con elementos sólidos, los fabricantes de moldes pueden incorporar múltiples materiales de inserción, como el cobre berilio, en los análisis. Mediante la revisión de resultados como la distribución de la temperatura, flujo de calor promedio del ciclo y deformación de la pieza, los usuarios pueden evaluar la efectividad de estos insertos antes de construir la herramienta.
Avance frontal de fusión.
Ahorro de costes
Además de identificar y eliminar problemas potenciales, el análisis de flujo ayuda a optimizar el diseño general de piezas y moldes al tiempo que evita el exceso de ingeniería. Esto ocurre cuando se pone demasiado esfuerzo en el diseño de piezas/moldes.. El diseño muchas veces termina siendo más complicado, usar más plástico del necesario. El análisis de flujo puede evitar un exceso de ingeniería innecesario al demostrar que un diseño de pieza/molde más simple es suficiente. La tecnología actual permite que el fabricante de moldes evalúe diferentes diseños de distribución de agua para reducir las tasas de flujo y optimizar la distribución de temperatura en toda la pieza y el molde., en última instancia, minimizando la contracción diferencial, alabeo y tiempo de ciclo. Los diferentes diseños de distribución de agua se refieren al circuito de la línea de enfriamiento en un molde. Sin ejecutar un análisis de enfriamiento primero, los fabricantes de moldes a menudo tienen que rediseñar y modificar las líneas de enfriamiento después de que resultan ineficaces en la máquina.
¿Qué efectos tendrá en la pieza el cambio del acero para herramientas?? ¿Necesita un sistema de canal caliente o será suficiente un molde de tres placas?? Al ejecutar un análisis de flujo por adelantado, este tipo de preguntas pueden ser respondidas, ahorrando miles de dólares en costos de herramientas innecesarias.
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