K 2013展会中有关成型模拟的技术

文/本刊记者 Matthew H. Naitove

K 2013展会中有关成型模拟的技术

文/本刊记者 Matthew H. Naitove

在K 2013展会上，注塑成型模拟软件供应商们展出了解决一些热点问题的方案以及加快处理较大模型和多次迭代的技术。

注塑成型模拟软件供应商们正在解决一些注塑加工商关注的热点话题——随形冷却、变模温成型、多次注塑成型、高强度复合材料、LSR和粉末成型，以及对更大的求解速度的需求（使得在一个可行的时间框架内能够处理较大的模型和多次迭代）。这些趋势在K 2013展会中展出的模拟软件新产品中表现得非常明显。

先进的冷却技术

Autodesk Moldfow公司（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）展出的新产品中有两种具有发展潜力的模具技术模拟：随形冷却——使用Autodesk的计算流体动力学（CFD）能力，和变模温（冷/热）成型循环。对于后者，Moldflow软件现在允许用户改变入口温度循环，该循环可以由用户定义或通过一个“虚拟热电偶”得到控制。而随形冷却可以和变模温技术结合，用于模具温度的优化控制。

Autodesk Moldfow公司的新产品还包括注塑压缩以及热塑性或热固性塑料纯压缩成型（SMC或BMC）模拟。据称，Autodesk Moldflow公司在开发连续纤维复合材料片材的重叠注塑成型模拟方面也投入了大量的时间。该公司还将继续开发液体硅橡胶（LSR）成型模拟，其中包括建立一个材料性能数据库。

Moldflow集团内的另一个开发项目是预测采用增材制造工艺生产的部件表面粗糙度。所开发的软件用于CAD模型清理、3D打印过程的模拟以及部件和其可视外观的实体建模。

Sigma公司的最新软件具有更快的求解速度，它可以实现“虚拟成型”。与以前实际使用的软件相比，该版本能够更详细地考虑整个模具及流道系统（包括热流道）。现在，大模型的多次迭代可以在合理的时间周期内完成

满足速度的需求

通过德国Sigma工程公司（以下简称“Sigma公司”，美国办事处位于伊利诺伊州绍姆堡）推出的“虚拟成型”技术，同时受益于该公司Sigmasoft模拟软件最新版本V5.0更快的速度，使得对新的模具设计和工艺设置进行更快的优化成为可能。Sigmasoft模拟软件V5.0的快速是在利用多CPU内核的能力和对求解器进行重新设计的基础上而实现的，有助于自动粗化不需要微小细节的模型网格，并细化需要细节的网格，从而实现整体网格单元的减少。最终的结果是，与过去实际使用的软件相比，能够模拟更多的模具细节，并在一个合理的时间内提供多次迭代。此技术可以实现虚拟成型，这是针对整个模具范围的一种综合性三维方法，可对模具进行更详细的考虑，其中的细节包括热流道、嵌件及各种模具零部件材料。多次迭代对于测试过程变量的改变对循环时间和部件质量（翘曲）产生的影响是有用的。多循环建模还能判断一个模具在启动后需要多长时间才能达到热平衡和过程的稳定。

例如，据Sigma公司介绍，过去在多循环上对整个热流道集料管的性能建模很费时，要考虑剪切加热和压力降的长期作用。而现在很多其他的模具细节都可以被有效考虑，包括作为热绝缘体的小气隙或带有电热元件的完整热流道注嘴。

新Sigmasoft V5.0虚拟成型软件中的“智能”非结构网格在重要的热效应和流变效应发生的区域中被自动改进，并在互动较少的区域中保存元素

Sigma公司最近模拟了一个大型汽车仪表板的模具，在过去它需要5亿个网格单元，但现在所用软件可自动将网格单元数量减少到5 000万个，同时不损失精度。按照历史标准衡量，这仍然是一个非常大的模型，但Sigmasoft V5.0能够对该模具连续循环建模40次，每次循环只用2.5 min。对此，Sigma公司的人解释说：“这使得在虚拟成型中而并非在一台真正的成型机上测试不同工艺设置或冷却线布局的影响变得有用。”

中国台湾CoreTech系统有限公司（美国办事处位于密歇根州诺斯维尔）的Moldex3D最新V.12版本的速度提升了80%，并且通过与ANSYS Workbench进行有限元分析（FEA）集成，可以对长纤维和短纤维增强取向的压缩成型及其对热力学性能的影响进行建模。此技术还可以预测注塑成型中的纤维断裂程度。3D冷却CFD也是该公司推出的新技术，它能模拟三维冷却通道中的水流，以帮助优化冷却设计和循环时间，并预测过热点。新的排气分析可以预测烧焦。