Zaawansowana analiza wtrysku w NX

W ostatnim czasie w NX 9.0 pojawiło się nowe narzędzie Easy Fill Advanced pozwalające wykonać zaawansowaną analizę wtrysku. Symulacja wtrysku pozwala w szerokim stopniu uzyskać informację o zjawiskach zachodzących w gnieździe.

1

Rys.1 Widok menu z dodatkową zakładką zaawansowanej analizy wtrysku.

NX & Moldex3D

Analiza wtrysku jest bardzo złożonym zagadnieniem, które pozwala znacznie ograniczyć koszty narzędzi przez wychwycenie błędów jeszcze na etapie konstrukcji. Zaawansowane programy do analizy wtrysku bazują na wieloletnim doświadczeniu. Z tego też powodu w NX postanowiono zaimplementować sprawdzony program do analizy wtrysku jakim jest Moldex3D. Moldex3D jest wykorzystywany w różnych branżach między innymi w motoryzacji. Dzięki połączeniu silnego narzędzia do projektowania oraz do analizy, dostajemy kompleksowe rozwiązanie zlokalizowane w jednym systemie. Użytkownik nie musi  uczyć się dwóch programów. Bazuje na jednym interfejsie graficznym czyli środowisku NX.

Inicjowanie analizy wtrysku

Układ ikon na pasku analizy (rys.1) prowadzi użytkownika krok po kroku przez wszystkie etapy definiowania. W pierwszej kolejności określany jest folder, w którym będą zapisywane wszystkie informacje związane z przeprowadzanymi analizami. Domyślnie jest to folder, w którym znajduje się analizowany model. W kolejnym kroku wskazywana jest część do analizy i wybierany materiał. W tym przypadku mamy do dyspozycji około 30 światowych producentów tworzyw (rys.2).

2

Rys. 2 Definiowanie materiału do analizy wtrysku.

W zaawansowanych ustawieniach można precyzyjnie dobrać tworzywo na podstawie parametrów pokazanych graficznie (rys.3).

3Rys. 3 Dobór tworzywa na podstawie właściwości.

Następnie definiowane są kanały doprowadzające tworzywo i przewężki.

 

Wstawianie przewężki

Ważnym aspektem przygotowania analizy jest odpowiednie przygotowanie kanałów doprowadzających tworzywo. Można to zrobić za pomocą specjalistycznych narzędzi w NX Mold Wizard lub wykorzystując przygotowane szablony (rys.4).

4

Rys.4 Podstawowe typy przewężek.

Miejsce wstawienia dobierane jest ręcznie przez wskazanie punktu, lub za pomocą automatycznego doboru przewężek. W tym przypadku program nanosi mapę kolorów sugerując miejsce, w których powinna zostać dodana przewyżka i miejsce, w których nie jest zalecana (rys.5).

5

Rys.5 Mapa kolorów z proponowanym umiejscowieniem przewężek.

Wstawianie kanału

Kanał doprowadzający tworzywo może być tak jak w przypadku przewężki definiowany jako istniejący lub generowany jako nowy obiekt. Generowanie kanału jest zautomatyzowane. Domyśle wartości są tak dobrane aby kanał został utworzony, bez żmudnego ustawiania parametrów (rys.6).

6

Rys.6 Automatyczne generowanie kanałów dolotowych.

Kanały doprowadzające mogą być określone jako zimno-kanałowe lub gorąco-kanałowe. Jest to bardzo ważne, gdyż przy wykorzystaniu rozdzielaczy i dych tworzywo jest dodatkowo ogrzewane co zmienia warunki wtrysku.

Czas chłodzenia wypraski

Analiza pozwala na określenie czasu chłodzenia wypraski i wskazuje miejsca, które należy dodatkowo schłodzić (rys.7). Dzięki tej analizie znaczenie łatwiej określić czas jednego cyklu pracy wtryskarki.

7

 

Rys. 7 Czas chłodnienia wypraski.

Wykrywanie wciągów

Zaawansowana analiza pozwala wykryć zagrożenia wciągu (zapadnięcia ścianki) na powierzchni wypraski. Na jej podstawie można wykonać pocienienia w określonych miejscach w celu wyeliminowania zjawiska wciągu. Ważne jest to iż aby wykryć wciągi nie trzeba przeprowadzać długotrwałej analizy tylko zdefiniować materiał, punkt wrysku i uruchomić analizę. Po niespełna kilkunastu sekundach otrzymujemy wynik analizy (rys.8). Miejsca oznaczone kolorem czerwonym wskazują wciągi.

8

Rys.8 Szybkie wykrywanie wciągów.

 

Stosunek długości płynięcia do grubości materiału

Ostatnią analiza jaką możemy wykonać bez długiego przeliczania jest analiza stosunku długości płynięcia tworzywa do grubości ścianki (rys.9). Jest to ważny współczynnik gdyż pozwala na wstępie ocenić czy należy zmienić punkt wtrysku aby otrzymać korzystniejsze warunki płynięcia i uniknąć widocznych linii łączenia.

9

Rys.9 Analiza obrazująca stosunek płynięcia tworzywa do grubości wypraski.

Uruchomienie obliczeń

Powyższe analizy oraz sposoby definiowania warunków wstępnych nie wymagają długiego czasu obliczeń (na ogół kilkanaście sekund). W przypadku gdy chcemy zobaczyć bardziej zaawansowaną analizę należy uruchomić obliczenia bardziej precyzyjne.. Analizę wtrysku można przeprowadzać z standardowym wypełnieniem gniazda lub ze dodatkowym upakowaniem materiału (tzw. dobiciem). W pierwszej kolejności program nakłada siatkę mesh. Użytkownik ma możliwość za pomocą suwaka definiować czy ma to być siatka bardziej zagęszczona lub mniej (rys.10).

10

Rys.10 Wybór analizy i określenie odpowiedniej siatki mesh.

W przypadku modeli wielkości 100x100mm i najniższym stopniu tworzenia siatki wyniki analizy można uzyskać po około 15 min. Po zatwierdzeniu polecenia następuje cykl obliczeń.

Wykorzystanie zasobów sprzętowych.

NX&Moldex bardzo dobrze zarządzają zasobami sprzętowymi przez wykorzystanie wielordzeniowości procesorów (rys.11). Dzięki temu czas obliczeń skraca się kilkukrotnie.

11

Rys.11 Wykorzystanie 4 rdzeni w 100% podczas obliczeń.

Po wykonaniu obliczeń uzyskujemy raport.

Czas wtrysku

Pierwszą analiza jaką możemy wyświetlić po zaawansowanych obliczaniach jest czas wypełnienia gniazda. Analiza jest wyświetlana w postaci mapy kolorów. Użytkownik może włączyć symulację, pozwalającą kolejno wyświetlić położenie tworzywa. Dzięki temu można przewidzieć pułapki powietrzne i linie łącznia. Dodatkowo czas wypełnienia może pomóc w oszacowaniu całego cyklu na wtryskarce.

12

Rys.12. Czas wypełnienia gniazda z czterech dysz.

Proporcje wypełnienia z przeweżki.

Kolejną analizą jest analiza procentowego udziału w wypełnieniu gniazda z różnych przewężek lub dysz. Dzięki temu już na etapie projektowania form możemy zbilansować wielkość kanałów aby uzyskać bardziej równomierny rozkład lub zmienić ich położenie.

13

Rysz.13 Podział wypełnienia (trzy przewężki) ze względu na udział procentowy.

Pułapki powietrzne/ linie łącznia.

Anliza pozwala na etapie konstrukcji dokonać zmian w dokumentacji przewidując miejsca z pułapkami powietrznymi. Jeżeli powietrze jest zamknięte w okolicy podziału to bardzo łatwo je wyeliminować przez wykonanie odpowiedniej szczeliny. W przypadku gdy powietrze jest zamykane wewnątrz gniazda to potrzebne są dodatkowe elementy takie jak wypychacze, wkładki odpowietrzające itd. Każda zmiana polegająca na dodaniu elementów jest kosztowna i pochłania dużo czasu, a często kłopotliwa jeżeli w okolicy przebiega układ chłodzący.

Natomiast linie łączenia powodują widoczne ślady szczególnie na powierzchniach polerowanych. Powodują osłabienie wypraski i często pękanie. Eliminowanie linii można wykonać przez zmianę parametrów wtrysku, czasu chłodzenia a w skrajnych przypadkach przez przesunięcie punktu wtrysku. Gdy jesteśmy skazani na zmianę punktu wtrysku a korzystamy z układów gorąco-kanałowych może to spowodować dwukrotnie zwiększenie kosztów formy.

14

Rys.14. Widok pułapek powietrznych i linii łącznia.

Temperatura tworzywa

Zbyt duży spadek temperatury powoduje niekorzystne warunki połączenia tworzywa przy wypełnianiu zamkniętych modeli takich jak ramki. W tym przypadku analiza pozwoli wychwycić miejsca łącznia i oszacować czy przy danej temperaturze tworzywa połączenie będzie trwałe i wystarczająco wytrzymałe.

15

Rys.15 Temperatura tworzywa w gnieździe.

 

Skurcz objętościowy

Analiza wartości skurczu pozwoli przewidzieć czy założona wartość jest poprawna i nie trzeba jej skorygować w poszczególnych osiach. Źle oszacowany skurcz zmusza do przekonstruowania stempli, matryc itd.

16Rys.15 Mapa kolorów obrazująca skurcz objętościowy.

Podsumowanie

W niniejszym artykule zostały przedstawione wybrane analizy. Obecnie w NX jest około 30 analiz. Z tego co można zauważyć Siemens podąża w kierunku zaimplementowania narzędzi z różnych branż i połącznia ich w jednym spójnym systemie (NX). Dzięki temu użytkownik może wykorzystać możliwości różnych programów w jednym środowisku. Obsługa znacznie się upraszcza i nie wymaga zbędnej translacji.