文/本刊記者 Matthew H. Naitove

K 2013展會中有關(guān)成型模擬的技術(shù)

文/本刊記者 Matthew H. Naitove

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

注塑成型模擬軟件供應(yīng)商們正在解決一些注塑加工商關(guān)注的熱點(diǎn)話題——隨形冷卻、變模溫成型、多次注塑成型、高強(qiáng)度復(fù)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(nèi)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(chǎn)品中表現(xiàn)得非常明顯。

先進(jìn)的冷卻技術(shù)

Autodesk Moldfow公司（美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆）展出的新產(chǎn)品中有兩種具有發(fā)展?jié)摿Φ哪＞呒夹g(shù)模擬：隨形冷卻——使用Autodesk的計算流體動力學(xué)（CFD）能力，和變模溫（冷/熱）成型循環(huán)。對于后者，Moldflow軟件現(xiàn)在允許用戶改變?nèi)肟跍囟妊h(huán)，該循環(huán)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(shù)結(jié)合，用于模具溫度的優(yōu)化控制。

Autodesk Moldfow公司的新產(chǎn)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(jù)稱，Autodesk Moldflow公司在開發(fā)連續(xù)纖維復(fù)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(xù)開發(fā)液體硅橡膠（LSR）成型模擬，其中包括建立一個材料性能數(shù)據(jù)庫。

Moldflow集團(tuán)內(nèi)的另一個開發(fā)項(xiàng)目是預(yù)測采用增材制造工藝生產(chǎn)的部件表面粗糙度。所開發(fā)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(shí)體建模。

Sigma公司的最新軟件具有更快的求解速度，它可以實(shí)現(xiàn)“虛擬成型”。與以前實(shí)際使用的軟件相比，該版本能夠更詳細(xì)地考慮整個模具及流道系統(tǒng)（包括熱流道）?，F(xiàn)在，大模型的多次迭代可以在合理的時間周期內(nèi)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(shù)，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(shè)計和工藝設(shè)置進(jìn)行更快的優(yōu)化成為可能。Sigmasoft模擬軟件V5.0的快速是在利用多CPU內(nèi)核的能力和對求解器進(jìn)行重新設(shè)計的基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，有助于自動粗化不需要微小細(xì)節(jié)的模型網(wǎng)格，并細(xì)化需要細(xì)節(jié)的網(wǎng)格，從而實(shí)現(xiàn)整體網(wǎng)格單元的減少。最終的結(jié)果是，與過去實(shí)際使用的軟件相比，能夠模擬更多的模具細(xì)節(jié)，并在一個合理的時間內(nèi)提供多次迭代。此技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)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(jìn)行更詳細(xì)的考慮，其中的細(xì)節(jié)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(huán)時間和部件質(zhì)量（翹曲）產(chǎn)生的影響是有用的。多循環(huán)建模還能判斷一個模具在啟動后需要多長時間才能達(dá)到熱平衡和過程的穩(wěn)定。

例如，據(jù)Sigma公司介紹，過去在多循環(huán)上對整個熱流道集料管的性能建模很費(fèi)時，要考慮剪切加熱和壓力降的長期作用。而現(xiàn)在很多其他的模具細(xì)節(jié)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(jié)構(gòu)網(wǎng)格在重要的熱效應(yīng)和流變效應(yīng)發(fā)生的區(qū)域中被自動改進(jìn)，并在互動較少的區(qū)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(wǎng)格單元，但現(xiàn)在所用軟件可自動將網(wǎng)格單元數(shù)量減少到5 000萬個，同時不損失精度。按照歷史標(biāo)準(zhǔn)衡量，這仍然是一個非常大的模型，但Sigmasoft V5.0能夠?qū)υ撃＞哌B續(xù)循環(huán)建模40次，每次循環(huán)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(jī)上測試不同工藝設(shè)置或冷卻線布局的影響變得有用?！?/p>

中國臺灣CoreTech系統(tǒng)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(jìn)行有限元分析（FEA）集成，可以對長纖維和短纖維增強(qiáng)取向的壓縮成型及其對熱力學(xué)性能的影響進(jìn)行建模。此技術(shù)還可以預(yù)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(shù)，它能模擬三維冷卻通道中的水流，以幫助優(yōu)化冷卻設(shè)計和循環(huán)時間，并預(yù)測過熱點(diǎn)。新的排氣分析可以預(yù)測燒焦。