Stampi di stampaggio: La modellazione virtuale semplifica le decisioni nella produzione degli stampi

Immagine 1 – Confronto simulativo della deformazione di nuclei in carburo di tungsteno (a sinistra) e in 1.4034 (a destra) alla fine dell'iniezione – Sotto condizioni di processo costanti, il nucleo del materiale con il modulo di elasticità più basso si deforma tre volte di più alla fine del riempimento. / Figura 1 – Confronto simulativo della deformazione di nuclei realizzati in carburo di tungsteno (sinistra) e in acciaio inossidabile 420 (destra) alla fine del riempimento della cavità – il materiale con il modulo di elasticità inferiore si deforma tre volte di più sotto condizioni di processo costanti.

Immagine 2 – Rappresentazione della pressione di fusione in due cavità con nuclei in carburo di tungsteno (sinistra) e in 1.4034 (destra) – La sezione superiore mostra il livello di riempimento in cui si manifesta per la prima volta lo squilibrio del flusso di fusione. Alla fine della fase di riempimento (sezione inferiore) questa situazione è chiaramente visibile.

Immagine 2 – Rappresentazione della pressione di fusione in due cavità con nuclei in carburo di tungsteno (a sinistra) e in 1.4034 (a destra) – La sezione superiore mostra il livello di riempimento in cui si manifesta per la prima volta lo squilibrio del flusso di fusione. Alla fine della fase di riempimento (sezione inferiore) questo fenomeno è chiaramente visibile.

Con SIGMASOFT® vengono simulate, oltre alle previsioni di ritardo, anche le deviazioni dei pezzi inseriti e le deformazioni delle parti dello stampo, come ad esempio i nuclei, durante il processo di stampaggio ad iniezione. Basandosi sul flusso di fusione squilibrato nella cavità e sulle proprietà meccaniche dei materiali utilizzati, SIGMA simula la deformazione di nuclei provenienti da due diversi stampi di supporto confrontandoli.

Una delle decisioni più importanti che i costruttori di stampi devono prendere quotidianamente durante la pianificazione è quale acciaio utilizzare per quale geometria dello stampo, in modo che possa essere ordinato in tempo utile. Che si tratti della conducibilità termica dell’inserto della cavità, del diametro degli spilli di rilascio o della resistenza meccanica del nucleo dello stampo, SIGMASOFT® Virtual Molding facilita il processo decisionale.

In SIGMASOFT® vengono simulate tutte le materie prime dello stampo, come ad esempio l’acciaio, l’isolamento, ecc., considerando le loro proprietà termiche e meccaniche. Sulla base delle proprietà termiche, come la conducibilità termica e la capacità termica specifica, durante una simulazione di processo vengono simulati, ad esempio, la fase di riscaldamento e il raggiungimento della temperatura stabile dello stampo in più cicli con il minimo sforzo. Inoltre, SIGMASOFT®, oltre a prevedere la deformazione e il ritardo dei pezzi in plastica, simula anche lo spostamento delle parti inserite e la deformazione del nucleo. Questi calcoli si basano su eventuali differenze nel flusso di fusione durante il riempimento della cavità (riempimento squilibrato) e sulle proprietà meccaniche dei materiali utilizzati.

SIGMA Plastic Services Inc. (IL), la filiale americana di SIGMA Engineering GmbH, in collaborazione con due aziende locali, CAVAFORM (FL) e Crafts Technology (IL), sta simulando un progetto interessante riguardante la deformazione del nucleo nell’utilizzo di due diversi materiali. Si tratta di uno stampo 16-cavità per lo stampaggio di tubi centrifugali. In questo stampo sono inseriti, per la progettazione interna del tubo, otto nuclei in carburo di tungsteno e otto nuclei in 1.4034 (il cosiddetto acciaio svedese) affiancati. Le indagini di simulazione sul riempimento della cavità mostrano un flusso squilibrato della fusione nella cavità, causato dalla geometria asimmetrica della vite nella zona del coperchio del tubo, che si manifesta a un livello di riempimento di circa l’85% (Immagine 2). Da questo squilibrio deriva una forza che porta alla deformazione del nucleo durante il processo di riempimento. A causa del modulo di elasticità più basso del 1.4034, i nuclei in questo acciaio si deformano di tre volte rispetto a quelli in carburo di tungsteno (Immagine 1). 

Questo è un esempio di uno dei tanti dettagli nello stampo di stampaggio ad iniezione, che a volte anche i costruttori di stampi esperti trascurano. Grazie a un utilizzo ponderato, SIGMASOFT® Virtual Molding offre una visione dettagliata del processo di stampaggio. Casi come quello presentato possono essere simulati con poco sforzo e esclusivamente sulla base di fenomeni termofisici e meccanici, modellati e memorizzati nel software di simulazione. In questo modo, le modifiche allo stampo vengono valutate e testate in anticipo, prima ancora di ordinare le parti di ricambio dello stampo. La simulazione fornisce una solida base decisionale e supporta la progettazione dello stampo fin dall’inizio.