Virtuelle Formgebung spart Kosten bei der Verarbeitung von Elastomeren

Obrázek 1: Technologie virtuálního vstřikování Sigmasoft®, umožňuje spolehlivě předpovědět rozložení teplot v kompletním formě na pryž.

Obrázek 2: Při zohlednění tření, požadavku na tlak a přilnavosti umožňuje Sigmasoft® optimalizaci objemu vstřikovacího kanálu v zpracování elastomerů. Objem vstřikovacího kanálu byl snížen o 47 %. Vlevo: původní koncept. Vpravo: s Sigmasoft® optimalizovaný koncept. / Obrázek 2: analýzou rychlosti tření, požadavku na tlak a škvaření umožňuje Sigmasoft® optimalizaci velikosti kanálu v pryžovém vstřikování. Dosáhlo se snížení objemu kanálu o 47 %. Vlevo: původní uspořádání kanálu. Vpravo: optimalizované uspořádání kanálu.

Obrázek 2: Při zohlednění tření, požadavku na tlak a procesu přilnavosti umožňuje Sigmasoft® optimalizaci objemu vstřikovacího kanálu v zpracování elastomerů. Objem vstřikovacího kanálu byl snížen o 47 %. Vlevo: původní koncept. Vpravo: s pomocí Sigmasoft® optimalizovaný koncept. / Obrázek 2: analýzou rychlosti tření, požadavku na tlak a procesu přilnavosti umožňuje Sigmasoft® optimalizaci velikosti běhounu při vstřikování pryže. Dosáhlo se snížení objemu běhounu o 47 %. Vlevo: původní uspořádání běhounu. Vpravo: optimalizované uspořádání běhounu.

Ve nástroji s 48 dutinami mohla aplikace Virtual Molding technologie dostupné od Sigmasoft® snížit objem vstřikování o 47 % a zkrátit cyklus o 30 sekund.

Design elastomerových nástrojů je dodnes spojen s náročnými zkouškami. Aspekty jako koncept temperování nebo vstřikovací systém, stejně jako výběr materiálu, jsou obvykle stanoveny na základě zkušeností nebo dohadů a procesní parametry jsou stanoveny až poté, co je nástroj již vyroben. Často je nutné nástroj dodatečně upravit a proces je daleko od optimálního, což plýtvá energií a materiálem.

Sigmasoft® to zásadně mění svým Virtual Molding řešením, protože přesně modeluje celý nástroj přes více cyklů, včetně všech informací o materiálu a komponentách nástroje. Virtual Molding byl vyvinut na podporu návrhu dílů a nástrojů a vývoje procesu tak, aby všechny iterace probíhaly na počítači, bez potřeby surovin, strojů nebo personálu. Příčina výrobních problémů je transparentní a potenciál ke zlepšení jasný.

Společnost Aspem Ferramentaria z Brazílie mohla s pomocí Virtual Molding optimalizovat nástroj s 48 dutinami o rozměrech 700 x 550 mm². Cílem bylo analyzovat koncept temperování a odhalit možnosti úspor materiálu.

Nejprve byla zkoumána tepelná chování nástroje. Kompletní koncept nástroje, včetně všech komponent a temperačních prvků, byl vložen do simulace s Sigmasoft® a stejně jako v reálném světě byly přes několik cyklů virtuálně vyráběny díly.

Efektivita temperačního konceptu je znázorněna v rozložení teploty na obrázku 1. Ukazuje rozložení teploty po 340 sekundách cyklu. Je zřetelné, že dutiny v všech čtyřech rozích mají nižší průměrnou teplotu než ostatní. Díl, který byl vyroben uprostřed nástroje, dosáhl během 310 sekund T90; ve stejném čase by díly na rozích dosáhly pouze 75% stupně vytvrzení. Nakonec bylo rozhodnuto eliminovat tyto 4 dutiny, aby se zabránilo plýtvání materiálem. Navíc se tím podařilo zkrátit celý cyklus z 340 na 310 sekund.

Za druhé bylo cílem dále snížit spotřebu materiálu. V tomto případě byl použit studený kanál a odhadnuta možnost zmenšení průměru vstřikovacího kanálu. Při zmenšení vstřikovacího kanálu je důležité vzít v úvahu, že menší průměr zvyšuje tlakovou potřebu a tření, což může vést k degradaci materiálu v dutině. Také propojení dutin hraje kritickou roli, protože s větším poměrem mezi povrchem a objemem se zkracuje doba potřebná pro reakci.

S pomocí Sigmasoft® bylo v několika iteracích zkoumáno nastavení parametrů kritického tření, propojení dutin a tlakové potřeby a nakonec bylo dosaženo návrhu vstřikovacího systému s o 47 % méně materiálem. Objem vstřikování byl zmenšen z 159 cm³ na 75 cm³ (obrázek 2). Spotřeba materiálu byla snížena o 89 g na cyklus. Celkový cyklus trvající 360 sekund, prováděný po dobu 24 hodin a s náklady na materiál 4,95 EUR za kg, přinesl roční úsporu ve výši 25 587 EUR.

„Zkušenost ukazuje, že projekty a procesy lze analyzovat předem. Když se spojí technické zkušenosti a simulace, lze dosáhnout udržitelných zisků,“ vysvětluje Luciana Steuwe, inženýrka Sigmasoft® v Brazílii, která projekt vedla. „Celý projekt, od tepelné analýzy nástroje po zmenšení objemu vstřikování a výběr počtu dutin, byl možné realizovat během 4 dnů.“