Software pro anal�zu vst�ikov�n� plast�

     Vývoj n�kterých softwarových modul� byl realizován za odborné ú�asti další významných evropských institucí (nap�. Universidad de Zaragoza, Špan�lsko, Montanuniversität Leoben, Rakousko) a to v rámci projekt� EU.
     Cadmould® 3D-F p�edstavuje úsp�šný evropský softwarový program, vyu�ívaný mnoha konstruktéry plastových díl� a vst�ikovacích forem, technology, vedoucími projekt� i obchodními mana�éry p�i jejich b�né denní práci. Cadmould® 3D-F také stále �ast�ji pomáhá optimalizovat výroby plastových výrobk�. Velmi zajímavým sm�rem vývoje je zapojení tohoto softwaru do výpo�tového jádra virtuální �ásti systému VARIMOS, který je ur�ený pro optimalizaci technologie, �ízení vst�ikovacích stroj� a 100% kontrolu výroby plastových výrobk�. (VARIMOS = Virtual And Real Injection Moulding Optimisation System.)
     Na základ� více ne� 22letých pracovních zkušeností se simula�ními softwary pro analýzu vst�ikování plast� bych rád formuloval základní po�adavky na software, jeho� úkolem je podpo�it �ešení nových projekt� v pracovních podmínkách konstruk�ních a výrobních firem. Jsou to:

1) spolehlivost a p�esnost výpo�t�, praktické výsledky,
2) vysoká výpo�tová rychlost,
3) minimální p�íprava konstrukce pro výpo�et,
4) jednoduché ovládání.

Spolehlivost a p�esnost simula�ních výpo�t�

je závislá na
a) výpo�tovém jádru simula�ního softwaru,
b) kvalit� materiálových dat,
c) rozdílech mezi analyzovanou podobou konstrukce dílu, vtok�, temperace, nastavenou
    technologií a poté skute�nou výrobní realizací.
 
     Pokud budu vycházet z reality softwaru Cadmould®, pak mohu konstatovat, �e kvalita výpo�t� dosáhla v sou�asné dob� vysoké úrovn�, co� rovn� souvisí i s velkými hardwarovými mo�nostmi, danými 64bitovými vícejádrovými procesory. P�esto vývoj programu pokra�uje i nadále sm�rem další precizace výpo�t� a za�le�ováním speciálních výpo�tových modul� do softwarové nabídky, nap�. modulu 2K + Insert pro analýzu vícekomponentního vst�ikování a analýzu vst�ikování se zálisky z r�zných materiál� a modulu Cadmould® 3D-F Batch, který organizuje optimaliza�ní výpo�ty (optimalizace technologie, poloh vtok�, tlouš�ky st�n apod. v zadaném rozmezí parametr�). P�íkladem precizace výpo�t� je zavedení nového výpo�tového vztahu Renner pro popis pvT chování tavenin polymer�. P�ínos nového vztahu p�i porovnání s aproximacemi Schmidt nebo Tait je z�ejmý z obr. 1.

Aproximace pvT podle vztahu Schmidt a Tait, nova a zpresnena aproximace podle Rennera

Rád bych zd�raznil, �e není d�le�ité, jaké typy výpo�tových prvk� software vyu�ívá pro �ešení simula�ních úloh. D�le�itá je naopak p�esnost a prakti�nost výsledk�. Uvedu p�íklad simula�ních výstup� z analýzy smršt�ní a deformace. Jsem p�esv�d�en, �e zvl. konstrukté�i vst�ikovacích forem uvítají, kdy� jim software nabídne následující praktické podklady:

a) Výpo�et pr�m�rného smršt�ní, a sou�asn� i mo�nost m��ení velikosti smršt�ní mezi dv�ma 
    libovoln� zvolenými místy konstrukce v mm a %.
b) Výpo�ty smršt�ní + deformace a zárove� stanovení pouze deformace zobrazené v��i dílu
     upravenému o vypo�ítané pr�m�rné smršt�ní (samoz�ejm� vše v mm a %). Zcela nutná je
     mo�nost fixace analyzovaného dílu podle p�ání u�ivatele softwaru. Jedin� v tomto p�ípad�
     lze p�ipodobnit deforma�ní výpo�ty podmínkám reálného m��ení deformací v m�rovém
     st�edisku firmy.
c) Výpo�ty zm�ny polohy zvoleného bodu konstrukce po smršt�ní a deformaci, p�ípadn�
    zm�ny polohy a vzájemné vzdálenosti dvou bod� konstrukce po smršt�ní a deformaci, op�t
    p�i mo�nosti fixace tvaru s ohledem na reálné podmínky m��ení na m�rovém stole,
    viz obr. 2.

Nastroj pro mereni zmeny polohy a vzdalenosti dvou bodu po smrsteni a deformaci, fixace konstrukce

d) Stanovení odchylky od rovinnosti vybrané plochy, odchylky od kruhovitosti
    otvor�, p�íp. m��ení zm�ny úhlu st�n, m��ení p�ímosti a obloukových vzdáleností, vše
    s mo�ností porovnání p�vodní geometrie a geometrie po smršt�ní a deformaci.
e) P�enos model� se zahrnutými rozm�rovými zm�nami po smršt�ní a deformaci zp�t do
    softwar� CAD p�íp. softwar� pro mechanické výpo�ty. Zde software Cadmould® nabízí
    ulo�ení konstrukcí upravených o +/- smršt�ní a +/- deformaci, jen +/- smršt�ní nebo jen
    +/- deformaci.
Na p�íkladu výpo�t� smršt�ní a deformace jsem uvedl podklady, které u�ivateli softwaru skute�n� pomohou v jeho práci.
     �asto platí, a to nejen u analýz vst�ikování plast�, �e p�esnost výsledk� je významn� ovlivn�na vstupními daty, v tomto p�ípad� p�edevším zadávanými materiálovými daty. Je d�le�ité, aby dodavatelé simula�ních softwar� ob�as provád�li revizi materiálových dat, zvlášt� pak dat plastových materiál�.
     B�hem pr�b�hu vývoje nového výrobku ob�as nastanou situace, �e po provedení simula�ních analýz dodate�n� dojde ke zm�nám konstrukce dílu. Pokud se tak stane a nejsou zopakovány simula�ní výpo�ty, nelze poukazovat na rozdíly mezi analýzou a skute�ností. Rovn� sní�ená p�esnost výroby forem a nap�. zanedbaná realizace odvzdušn�ní mohou být p�í�inou ur�itých nesrovnalostí. Tyto skute�nosti však nesouvisejí s kvalitou simula�ního softwaru.

Vysoká výpo�tová rychlost

     Patentovaný výpo�tový model softwaru Cadmould® 3D-F zajistí u�ivateli velkou výpo�tovou rychlost. �asto nesta�í naklikat 5 ikon, spustit výpo�et a získat výsledky. Toto je sice mo�ný, „hezký“ a pou�ívaný postup, nevede však k získání optimalizovaných výsledk�. I kdy� provedeme nap�. balancování vtokového systému nebo optimalizaci technologie v rámci jednoho simula�ního zadání, software musí zpracovat více výpo�t�. V tomto p�ípad� se ji� pln� projeví výpo�tová rychlost softwaru. A uv�domme si, �e ve fázi p�ípravy výroby nových výrobk� je tém�� v�dy nedostatek �asu...

Minimální p�íprava konstrukce pro výpo�et

     Obvyklým p�enosovým formátem mezi CAD a CAE je formát STL. Pokud model STL je v po�ádku, pak u�ivatel uvítá takový simula�ní software, u kterého není nutné provád�t úpravy STL a tento konstruk�ní podklad pou�ít p�ímo pro analýzu.
     V softwaru Cadmould® je p�íjemná i skute�nost,  �e nap�íklad p�i konstrukci vtok� p�ipojíte vtoková ústí k modelu dílu pouhým kliknutím na jeho povrch. (Ve skute�nosti po spušt�ní výpo�tu software automaticky p�em�ní spojované místo vytvo�ením spojovacích uzl� a prvk�.)  Dalším p�íkladem rychlé p�ípravné práce je automatické p�em�n�ní STL modelu tempera�ních kanál� na výpo�tové tempera�ní prvky, viz obr. 3. 

Jednoduche a automaticke prevedeni STL konstrukce temperacniho systemu na vypoctovou konstrukci

V souvislosti s pou�itím STL model� pro p�ípravu výpo�tové konstrukce musím však upozornit na �astý omyl, rozší�ený nejen v �adách u�ivatel� ale i mezi zájemci o simula�ní software. STL formát se ob�as pou�ívá pro návazné výpo�ty bez jakékoli kontroly nebo úpravy. Jen aby software u� po�ítal. V tomto p�ípad� není sp�ch na míst�. STL m��e obsahovat chyby, které simula�ní software nemusí zcela odstranit (n�kdy to není ani mo�né), a �asto bývá také zanesen „balastem“ (mnoho nesmyslných prvk�). Simula�ní výpo�ty se následn� zbyte�n� protahují a jejich výpo�tová p�esnost m��e být ni�ší. V ka�dém p�ípad� doporu�uji mít k dispozici nástroj pro spolehlivou kontrolu a úpravu (odstran�ní chyb konstrukce, zm�na hustoty sít� kone�ných prvk�, mo�nost odstran�ní p�íliš malých prvk� atd.) vstupních STL model�.

Jednoduché ovládání
 
   V�tšina u�ivatel� pracuje sou�asn� s jinými po�íta�ovými programy. Proto bezesporu uvítá, kdy� u�ívání softwaru je jednoduché, intuitivní, vst�ícné. U�ivatel se však nezbaví jedné nutnosti: nau�it se dob�e interpretovat získané simula�ní podklady. Pom��e mu v tom ur�itá kumulace znalostí z oblasti konstrukce forem, technologie vst�ikování a základních v�domostí o plastových materiálech.

     Na záv�r shrnuji skute�n� d�le�ité vlastnosti softwaru pro analýzu vst�ikování plast�. Jsou to tedy: p�esnost a prakti�nost výsledk�, rychlost výpo�t�, jednoduchost ovládání. 

Ing. Ji�í Gabriel
Plasty Gabriel s.r.o.
www.cadmould.cz