Stampo virtuale riduce i costi nella lavorazione degli elastomeri

Immagine 1: La tecnologia di stampaggio virtuale Sigmasoft® può prevedere in modo affidabile la distribuzione della temperatura in uno stampo elastomerico. / Figura 1: La tecnologia di stampaggio virtuale, disponibile tramite Sigmasoft®, consente di prevedere la distribuzione della temperatura in uno stampo in gomma completo.

Immagine 2: Analizzando la deformazione, la richiesta di pressione e l'indurimento, Sigmasoft® consente di ottimizzare il volume di colata nella lavorazione delle gomme. Il volume di colata è stato ridotto del 47%. A sinistra: configurazione originale. A destra: configurazione ottimizzata con Sigmasoft®.

Immagine 2: Analizzando la deformazione, il fabbisogno di pressione e l'indurimento, Sigmasoft® consente di ottimizzare il volume di colata nella lavorazione delle gomme. Il volume di colata è stato ridotto del 47%. A sinistra: configurazione originale. A destra: configurazione ottimizzata con Sigmasoft®.

In uno strumento con 48 cavità, l'applicazione della tecnologia Virtual Molding disponibile su Sigmasoft® ha ridotto il volume di colata del 47% e accorciato il ciclo di 30 secondi.

La progettazione di stampi in elastomero è ancora oggi associata a prove laboriose. Aspetti come il concetto di riscaldamento o il sistema di colata, così come la scelta dei materiali, vengono di solito stabiliti in base all'esperienza o all'ipotesi, e i parametri di processo vengono definiti solo quando lo stampo è già stato realizzato. Spesso lo stampo necessita di lavorazioni successive e il processo è lontano dall'ottimo, sprecando energia e materiali.

Sigmasoft® cambia radicalmente questa situazione grazie alla sua tecnologia Virtual Molding, poiché rappresenta con precisione l'intero stampo su più cicli, includendo tutte le informazioni sui materiali e sui componenti dello stampo. Virtual Molding è stato sviluppato per supportare la progettazione di componenti e stampi, nonché lo sviluppo del processo, consentendo di eseguire tutte le iterazioni al computer, senza spreco di materie prime, macchinari o personale. La causa dei problemi di produzione diventa trasparente, e il potenziale di miglioramento chiaro.

La ditta Aspem Ferramentaria, Brasile, ha potuto ottimizzare uno stampo con 48 cavità, con un'area di lavorazione di 700 x 550 mm², grazie a Virtual Molding. L'obiettivo era analizzare il concetto di riscaldamento e individuare possibilità di risparmio di materiale.

Per prima cosa è stato considerato il comportamento termico dello stampo. L'intero concetto di stampo, con tutti i componenti e gli elementi di riscaldamento, è stato inserito nella simulazione con Sigmasoft® e, come nella realtà, sono stati prodotti virtualmente componenti su più cicli.

L'efficacia del concetto di riscaldamento è rappresentata nella distribuzione della temperatura nell'immagine 1. Mostra la distribuzione della temperatura dopo 340 secondi di ciclo. È evidente che le cavità negli angoli presentano una temperatura media inferiore rispetto alle altre. I componenti prodotti al centro dello stampo sono riusciti a raggiungere T90 in 310 secondi; nello stesso tempo, i componenti agli angoli avrebbero raggiunto solo il 75% del grado di reticolazione. Alla fine si è deciso di eliminare queste 4 cavità per evitare sprechi di materiale. Inoltre, si è potuto ridurre il ciclo completo da 340 a 310 secondi.

In secondo luogo, si è tentato di ridurre ulteriormente il consumo di materiale. In questo caso è stato utilizzato un canale freddo e sono state valutate le possibilità di ridurre il diametro della colata. Riducendo il diametro della colata, è importante notare che un diametro più piccolo comporta un aumento della pressione richiesta e della shear, il che può portare a deterioramento del materiale nella cavità. Anche la connessione tra cavità gioca un ruolo critico, poiché un rapporto maggiore tra superficie e volume riduce il tempo necessario per la reazione.

Con Sigmasoft® sono stati considerati in diverse iterazioni i parametri di shear critico, connessione e pressione richiesta, e si è raggiunta infine una progettazione della colata con il 47% di materiale in meno. Il volume di colata è stato ridotto da 159 cm³ a 75 cm³ (Immagine 2). Il consumo di materiale è stato ridotto di 89 g per ciclo. Con un ciclo totale di 360 secondi in 24 ore e un costo del materiale di 4,95 EUR al kg, si è potuto risparmiare 25.587 EUR all'anno.

“L'esperienza dimostra che i progetti e i processi possono essere analizzati in anticipo. Quando l'esperienza tecnica e la simulazione si combinano, si può ottenere un guadagno sostenibile”, spiega Luciana Steuwe, ingegnera di Sigmasoft® in Brasile, che ha condotto il progetto. “Tutto il progetto, dall'analisi termica dello stampo alla riduzione del volume di colata, fino alla scelta del numero di cavità, è stato completato in 4 giorni.”