Az újonnan elkészült fröccsszerszámok próbájakor dől el, hogy sikeres volt-e a tervezés, vagy utólagos szerszámmódosításra van szükség. Egy ilyen utólagos módosítás pluszköltséggel jár, és jelentősen megnöveli a termék piacra kerülési idejét, ami komoly versenyhátrányt jelent. Nyilvánvaló szándék a gyártók részéről, hogy mindenki már az első lépésben jó szerszámra törekszik, ami a bonyolult technológia miatt szerfelett idealizált eset, viszont ha már a szerszámtervezés korai szakaszában is alkalmazunk fröccsöntés-szimulációt, akkor akár 50 százalékkal is csökkenthetők az utólagos módosítások, illetve a szerszámpróbák számából is lefaraghatunk.

Fröccsöntés-szimulációs szoftver alkalmazásakor a felhasználó egy virtuális fröccsöntő gépet kap a hagyományos és speciális fröccsöntő gépek minden paraméterével és beállításával együtt, amelyet a saját igényeihez, elképzeléseihez igazodva állíthat be. A szimulált modell virtuális prototípusként működik, így a tényleges fizikai prototípusok (fröccspróbák) száma minimalizálható.

Jelentős támogatás az Autodesktől

Az Autodesk Simulation Moldflow kompatibilis a népszerű tervezőszoftverek formátumaival, így a termékmodell beimportálása mindössze néhány kattintást vesz igénybe. A modell importálása után az első feladat a meglövési pont kiválasztása, amelyet tervezési szempontból osztósíkban elhelyezni a legkézenfekvőbb, ám a gát elhelyezése korántsem ennyire egyértelmű feladat. Először is figyelembe kell venni szerszámtervezési ökölszabályokat; nemcsak a terméknek, de a gátnak és az elosztórendszernek is könnyedén eltávolíthatónak kell lennie. A döntésre a termékgeometria, az osztósík elhelyezése is hatással van, figyelembe kell venni a polimerek reológiai sajátosságaiból eredő korlátokat is, nem utolsósorban az esztétikai kritériumok is hasonlóan nagy súllyal bírnak egy meglövési pont elhelyezését illetően. A Moldflow automatikus gátkeresési analízis futtatására képes, amelynek során a minimális folyási utakat, a minimális záróerőt és a minimális folyási ellenállást tekinti optimumnak.

Új termék esetén az Autodesk több mint 9300 kereskedelmi anyagtípust magában foglaló adatbázisa segíti a felhasználót a megfelelő alapanyag kiválasztásában. Minden alapanyaghoz tartozik egy energiafelhasználás-indikátor, amelynek segítségével szem előtt tarthatók az alapanyag feldolgozása által a környezetre gyakorolt hatások, például az áram- vagy a vízfelhasználás. Meglévő termékgeometria esetén a felhasználó a különböző alapanyagokat és gépbeállításokat az úgynevezett Molding Window analízissel szemléletesen és gyorsan össze tudja hasonlítani, ez az egyik legkevésbé időigényes analízis. Ezáltal a termék geometriája alapján mindössze pár perc alatt olyan fontos információk nyerhetők ki, mint az optimális ömledék-hőmérséklet, az optimális szerszámhőmérséklet és az ezekhez számított befröccsöntési idő. Emellett a szoftver meghatározza a gyártáshoz szükséges maximális záróerőt és fröccsnyomást is.

Virtuális fröccsöntő gépen dolgozhatunk

Amennyiben még nem áll rendelkezésünkre fröccsöntő gép, ezekkel az adatokkal a szoftver már jól körülhatárolja, milyen teljesítményű fröccsgépre lesz szükség. A gépeket virtuálisan rögtön ki is próbálhatjuk az Autodesk 1100 fröccsöntő gépet tartalmazó adatbázisából választva. A konkrét alapanyag és géptípus kiválasztása után, a kitöltési analízis előtt – amely már meglehetősen idő- és számításigényes folyamat – lehetőség van gyors kitöltésvizsgálat (fast fill analysis) futtatására, amelynek pontossága, illetve az outputadatok mennyisége természetesen nem ér fel egy hagyományos kitöltésvizsgálattal. Ennél a megoldásnál fő szempont, hogy minimális idő (megközelítően fél perc) alatt láthassa a tervező, hogyan töltődik ki a termék, és probléma esetén minél hamarabb korrigálni lehessen a meglövési pont(ok) pozícióját.

A Simulation Moldflow képes szimulálni a formaüreget már kitöltött műanyag termék technológiai zsugorodását, illetve a hűlés során kialakuló vetemedését, deformációját, ezáltal sokkal pontosabb képet kap a tervezőcsapat arról, hogy a szerszámüreg kialakításakor mekkora tűréseket kell figyelembe venni. A termék zsugorodási paramétereinek ismeretében lehetőség van egy előre deformált szerszámüreg exportálására is, amellyel szintén tervezési időt tudunk megtakarítani.

Fröccshibák, magdeformáció

Ugyanígy előre jelezhetők, és már a szerszámtervezés során kijavíthatók a szerszámüreg kitöltésekor a polimer ömledék reológiai sajátosságaiból eredő hibák. A Moldflow a kitöltési szimuláció során az alkalmazott fröccsöntési technikától függően mintegy harminc paramétert vizsgál meg, ezek közül szerszámtervezési szempontból a legfontosabb a nyírási sebesség, a kitöltési idő, a kitöltés közben, illetve végén ébredő nyomás, az ömledékfront hőmérséklete, a kitöltés közben kialakuló légzárványok és összecsapási helyek, hogy csak néhányat említsünk.

Szerszámozási szempontból szintén lényeges kérdés még a magdeformáció. A beépített magok illesztési hézagai miatt egy minden esetben fellépő folyamatról van szó, amely vékony falú termékek fröccsöntésekor, illetve hosszú és vékony magok alkalmazásakor okozhat problémát. Az úgynevezett core shit analízis segítségével előre meghatározható, hogy a formaüreg kitöltése közben mekkora mértékű és milyen irányú magdeformáció lép fel, illetve a formaüreg kitöltésével egy időben a magra ható feszültségeloszlás kimutatására is adott a lehetőség.

Hosszabb élettartam

Egy fröccsszerszámnak életútja során több tízezer temperálási ciklust kell elviselnie. Már 15 évvel ezelőtt megjelent publikációk is igazolják¹, hogy ha a hagyományos hűtőkörök helyett formakövető hűtést alkalmazunk, a szerszám élettartama akár 70 százalékkal növelhető az egyenletesebb hőmérséklet-eloszlás, valamint a mérsékeltebb ciklikus hőterhelésnek köszönhetően. Ilyen típusú hűtés mellett nemcsak a termék vetemedése lesz kisebb, hanem a ciklusidő is jelentős mértékben lecsökken. A technológia jelenleg még költséges, mivel a formakövető hűtőkörök csak speciális technológiával (például 3D-s nyomatással) gyárthatók, viszont vitathatatlan előnyökkel rendelkeznek a hagyományos hűtéssel szemben.

Az Autodesk Simulation Moldflow Insight verziói speciális fröccsöntési technológiák szimulálására is alkalmasak, amelyeknél analitikus módszerrel már lehetetlen meghatározni az optimális technológiai paramétereket. Ilyen technológiák többek között a gázbefúvásos fröccsöntés, a különféle többkomponensű fröccsöntési technológiák, a fröccssajtolás, a reaktív anyagok fröccsöntése, illetve a mikrochipek tokozási technológiája, amely különösen érzékeny eljárás. A tokozás során a befröccsöntési fázisban kiemelt figyelmet kell fektetni az áramkörök épségének megóvására, illetve az elektromos vezetőképesség sem szenvedhet csorbát.