K 2013展會中有關成型模擬的技術

文/本刊記者 Matthew H. Naitove

K 2013展會中有關成型模擬的技術

文/本刊記者 Matthew H. Naitove

在K 2013展會上，注塑成型模擬軟件供應商們展出了解決一些熱點問題的方案以及加快處理較大模型和多次迭代的技術。

注塑成型模擬軟件供應商們正在解決一些注塑加工商關注的熱點話題——隨形冷卻、變模溫成型、多次注塑成型、高強度復合材料、LSR和粉末成型，以及對更大的求解速度的需求（使得在一個可行的時間框架內能夠處理較大的模型和多次迭代）。這些趨勢在K 2013展會中展出的模擬軟件新產品中表現得非常明顯。

先進的冷卻技術

Autodesk Moldfow公司（美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆）展出的新產品中有兩種具有發展潛力的模具技術模擬：隨形冷卻——使用Autodesk的計算流體動力學（CFD）能力，和變模溫（冷/熱）成型循環。對于后者，Moldflow軟件現在允許用戶改變入口溫度循環，該循環可以由用戶定義或通過一個“虛擬熱電偶”得到控制。而隨形冷卻可以和變模溫技術結合，用于模具溫度的優化控制。

Autodesk Moldfow公司的新產品還包括注塑壓縮以及熱塑性或熱固性塑料純壓縮成型（SMC或BMC）模擬。據稱，Autodesk Moldflow公司在開發連續纖維復合材料片材的重疊注塑成型模擬方面也投入了大量的時間。該公司還將繼續開發液體硅橡膠（LSR）成型模擬，其中包括建立一個材料性能數據庫。

Moldflow集團內的另一個開發項目是預測采用增材制造工藝生產的部件表面粗糙度。所開發的軟件用于CAD模型清理、3D打印過程的模擬以及部件和其可視外觀的實體建模。

Sigma公司的最新軟件具有更快的求解速度，它可以實現“虛擬成型”。與以前實際使用的軟件相比，該版本能夠更詳細地考慮整個模具及流道系統（包括熱流道）?，F在，大模型的多次迭代可以在合理的時間周期內完成

滿足速度的需求

通過德國Sigma工程公司（以下簡稱“Sigma公司”，美國辦事處位于伊利諾伊州紹姆堡）推出的“虛擬成型”技術，同時受益于該公司Sigmasoft模擬軟件最新版本V5.0更快的速度，使得對新的模具設計和工藝設置進行更快的優化成為可能。Sigmasoft模擬軟件V5.0的快速是在利用多CPU內核的能力和對求解器進行重新設計的基礎上而實現的，有助于自動粗化不需要微小細節的模型網格，并細化需要細節的網格，從而實現整體網格單元的減少。最終的結果是，與過去實際使用的軟件相比，能夠模擬更多的模具細節，并在一個合理的時間內提供多次迭代。此技術可以實現虛擬成型，這是針對整個模具范圍的一種綜合性三維方法，可對模具進行更詳細的考慮，其中的細節包括熱流道、嵌件及各種模具零部件材料。多次迭代對于測試過程變量的改變對循環時間和部件質量（翹曲）產生的影響是有用的。多循環建模還能判斷一個模具在啟動后需要多長時間才能達到熱平衡和過程的穩定。

例如，據Sigma公司介紹，過去在多循環上對整個熱流道集料管的性能建模很費時，要考慮剪切加熱和壓力降的長期作用。而現在很多其他的模具細節都可以被有效考慮，包括作為熱絕緣體的小氣隙或帶有電熱元件的完整熱流道注嘴。

新Sigmasoft V5.0虛擬成型軟件中的“智能”非結構網格在重要的熱效應和流變效應發生的區域中被自動改進，并在互動較少的區域中保存元素

Sigma公司最近模擬了一個大型汽車儀表板的模具，在過去它需要5億個網格單元，但現在所用軟件可自動將網格單元數量減少到5 000萬個，同時不損失精度。按照歷史標準衡量，這仍然是一個非常大的模型，但Sigmasoft V5.0能夠對該模具連續循環建模40次，每次循環只用2.5 min。對此，Sigma公司的人解釋說：“這使得在虛擬成型中而并非在一臺真正的成型機上測試不同工藝設置或冷卻線布局的影響變得有用。”

中國臺灣CoreTech系統有限公司（美國辦事處位于密歇根州諾斯維爾）的Moldex3D最新V.12版本的速度提升了80%，并且通過與ANSYS Workbench進行有限元分析（FEA）集成，可以對長纖維和短纖維增強取向的壓縮成型及其對熱力學性能的影響進行建模。此技術還可以預測注塑成型中的纖維斷裂程度。3D冷卻CFD也是該公司推出的新技術，它能模擬三維冷卻通道中的水流，以幫助優化冷卻設計和循環時間，并預測過熱點。新的排氣分析可以預測燒焦。