При учете вязкоупругости при моделировании в Moldex3D значительно повышается точность результатов коробления.

Резюме

Прогнозирование коробления важно для обеспечения качества продукции и соответствия спецификациям незаполненных и армированных коротковолоконными полимерных компонентов. Поэтому необходимо учитывать вязкоупругое поведение термопластичных полимеров, чтобы получить точные результаты моделирования. В этом проекте Moldex3D использовался для исследования влияния вязкоупругости на анализ коробления. Была разработана методология для моделирования и симуляции поведения варпинга плюс его валидация. Проверка была выполнена в тестовом компоненте и экспериментальном 3D-сканировании. Результат показал, что наличие правильной характеристики и описания вязкоупругого поведения жизненно важно для достижения точного поведения основы.

Задачи

• Разработать методологию для моделирования и проверки деформации детали
• Чтобы понять важность вязкоупругости в анализе коробления
• Чтобы уменьшить коробление и сохранить размерную стабильность в реальном производстве

Решения

Moldex3D использовался для проведения полного анализа переходных процессов (Ct-FP-Ct-W) с использованием стандартной основы, а также Enhanced Warpage Solver для прогнозирования поведения страницы перехода. Наконец, 3D-сканирование с использованием устройства ATOS Triple Scan III от GOM GmbH было использовано для проверки результатов моделирования.

Выгоды

• Результаты деформации для точки с максимальным абсолютным смещением можно улучшить примерно на 520% ​​для гомополимера и примерно на 78% для полимера с короткими волокнами, использующего вязкоупругие свойства, по сравнению с использованием стандартного решателя деформации с упругими моделями
• Выявлены ключевые факторы, влияющие на коробление
• Избегайте дорогостоящего процесса проб и ошибок при проектировании пресс-форм благодаря виртуальному прототипированию

Тематическое исследование

Исследование, проведенное докторантом Филиппом Зигфридом Штельцером, было проведено во время программы стажировки в штаб-квартире Moldex3D в сотрудничестве с профессором-майором Института конструирования полимерных изделий (JKU Линц, Австрия) и компанией Polyplastics Europe GmbH (Франкфурт-на-Майне). Германия).

Правильный прогноз коробления важен для обеспечения качества продукции. Чтобы точно предсказать тенденцию и значение коробления, свойства материала играют важную роль в симуляции. Этот проект направлен на подтверждение важности вязкоупругости для точного прогнозирования коробления.

В контрольном тесте использовались два материала: один чистый термопластичный полимер PBT и один PBT с 30 мас.% Короткого стекловолокна. Проект включал всестороннюю характеристику сырья для получения термореологических и механических свойств, необходимых для моделирования Moldex3D. Динамический механический термический анализ (DMA) был проведен для генерации основных кривых для калибровки вязкоупругих моделей путем подгонки ряда Прони. Эталонный компонент представлял собой пластиковую ребристую коробку, выполненную литьем под давлением, а 3D-сканирование выполнялось с использованием устройства ATOS Triple Scan III для проверки результатов моделирования.

При изготовлении модели была использована сетка Moldex3D BLM. Все холодные каналы и каналы охлаждения были построены на основе реальной конструкции инструмента. Для количественной проверки Z-смещения были размещены 21 узел измерения (рис. 1).

Рис. 1 Имитационная модель эталонного компонента.

Полный прогноз переходных процессов Moldex3D (Ct-FP-Ct-W) со стандартной Warpage, а также решатели Enhanced Warpage были выполнены для прогнозирования деформации. Для чистого полимера PBT использование стандартного решателя без учета вязкоупругости не позволило правильно предсказать тенденцию коробления. При использовании решателя Enhanced, который учитывает вязкоупругие характеристики, тренд варпинга был успешно зафиксирован с довольно близким значением. Для PBT, армированного волокнами, с другой стороны, как стандартные, так и усовершенствованные решатели смогли предсказать правильную тенденцию коробления, поскольку ориентация волокон, вызванная потоком, будет доминировать в поведении коробления из-за его анизотропного свойства (рис. 2). Однако рассмотрение вязкоупругости может значительно улучшить абсолютную величину Z-смещения. (Рис. 3)

Рис. 2 Анизотропное свойство армированного волокнами материала.

Рис. 3 Результаты проверки прогноза основы для обоих материалов PBT.

Результаты

В заключение было доказано, что вязкоупругие свойства материала имеют жизненно важное значение для точного моделирования. Принимая во внимание вязкоупругость, Moldex3D может повысить точность прогнозирования коробления после рассмотрения вязкоупругости, независимо от того, прогнозирует ли он чистый или армированный волокном пластик.

Источник