Totul despre simularea injecției de plastic
Pentru a fi optimizată, injecția de material plastic necesită calcule riguroase. Studiul tensiunilor exercitate asupra unui material sau reologie, face posibilă prezicerea punctelor tari și a punctelor slabe ale unei părți polimerice, în timpul fazei sale de proiectare. Ronan Le Goff, responsabil pentru industria 4.0 la Centrul tehnic industrial pentru materiale plastice și compozite (IPC), Armelle Chenu, inginer la CTI pentru materiale plastice și Eric Pauzé, manager pentru simulare la CTI pentru materiale plastice, prezintă provocările cercetării și dezvoltării în acest sector.
O ramură a mecanicii dedicată studiului tensiunilor și tulpinilor de materiale, reologia ocupă un loc important în plastic. Atât de mult încât acest termen este asociat, prin abuz de limbaj, cu simularea procesului de injectare a plasticului. Aceasta ocupă un loc major în dezvoltarea produselor, iar instrumentele de simulare au devenit mai democratice. Comportamentul reologic al polimerului este acum mai bine cunoscut. Modelarea ia în considerare mai multe date fizice. Această mai bună înțelegere a comportamentului materialului influențează direct caracteristicile piesei finite și metoda de fabricație utilizată.
1. Injecție
Formarea pieselor din plastic
Mașina de turnat prin injecție, compusă dintr-o unitate de închidere și o unitate de plastifiere, mulează piesele prin împrăștierea, sub presiune ridicată, a materialului plastic topit în cavitățile unei matrițe. Odată ce materialul s-a răcit, matrița se deschide pentru a elibera piesa.
Infografie Florent Robert pentru industrie și tehnologii
Există mai mult de 5.000 de referințe termoplastice pe piață și fiecare polimer are proprietăți de procesare distincte. Prin urmare, necesită setări adecvate. O caracteristică fundamentală comună tuturor materialelor termoplastice este comportamentul lor non-newtonian: în timpul curgerii, vâscozitatea scade odată cu creșterea ratei de forfecare. Avansarea frontului materialului topit este apoi guvernată de „efectul fântânii”. Materialul de la centrul grosimii peretelui curge în fața topiturii la pereții matriței. Această topitură este înghețată brusc în contact cu matrița, ceea ce generează o diferență semnificativă de temperatură în material. Rezultat: polimerul topit curge mai repede în centrul grosimii și mai încet pe suprafața amprentei.
„Efectul fântânii” ilustrează comportamentul non-newtonian al materialelor plastice: materialul din centrul fluxului merge mai repede decât topitura situată lângă pereți.