Ingegneria e simulazione di componenti in LSR

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1 Ingegneria e simulazione di componenti in LSR Andrea Romeo Consorzio Proplast Responsabile Area Ingegneria Il silicone liquido LSR Galliate, 22 settembre 2015

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3 Ingegneria di prodotto e di processo Simulazioni FEM strutturali Simulazioni di processo Sviluppo e messa a punto nuovi prodotti Progettazione e realizzazione di stampi pilota Rapid prototyping Analisi FEM dinamiche non lineari Analisi impatto Analisi modali/vibrazioni Simulazioni di stampaggio a iniezione termoplastici Simulazioni di stampaggio termoindurenti Simulazioni di soffiaggio/termoformatura Simulazioni termiche

4 Landscape Successful design is all here Ottimizzazione design del manufatto Previsione delle caratteristiche e del funzionamento Scelta tecnologia di processo vincente Design for function Design for process

5 Software simulation Le simulazioni FEM sono un indispensabile strumento per lo sviluppo prodotto Rapidi loop design-simulazione Migliore previsione del comportamento del componente Le simulazioni FEM sono un utile strumento per la validazione del prodotto Molto più economiche di prototipazione e testing fisici Molto più rapide di prototipazione e testing fisici Riduce/sostituisce l uso di prototipi fisici Le simulazioni FEM sono un potente strumento per conquistare il mercato Aumenta leggermente il tempo di progettazione Riduce significativamente I tempi di validazione Riduce fortemente il time-to-market Fornisce le migliori garanzie di buon funzinamento

6 Software simulation Definizione/verifica specifiche di prodotto Applicazione di casi di carico virtualmente illimitata Determinazione deformata in esercizio Determinazione risposta sotto carico (risposta elastica) Determinazione stress sul componente Verifica resistenza del manufatto Design for function Miglior posizione del gate Eliminazione reticolazione prematura durante il riempimento Individuazione alti shear rate Previsione bolle d aria Validazione reticolazione Previsione ritiri/deformazioni Design for process

7 Flow simulation Simulazione dello stampaggio di LSR Simulazione della fase di riempimento (filling) Simulazione della fase di mantenimento (packing) Simulazione della fase di reticolazione (curing) Ottimizzazione parametri di processo Previsione tempo ciclo Analisi termica delle attrezzature Design for process

8 1. Fill Time Reactive Molding Analysis highlights

9 Reactive Molding Analysis highlights

10 2. Air Traps Reactive Molding Analysis highlights

11 Reactive Molding Analysis highlights

12 3. Temperature Reactive Molding Analysis highlights 11 s 31 s 51 s La conducibilità termica dell LSR influenza la propagazione del calore attraverso lo spessore

13 Reactive Molding Analysis highlights 4. Conversion at node 11 s 31 s 51 s La temperatura puntuale influenza la cinetica di reticolazione

14 Reactive Molding Analysis highlights 5. Cured Layer Fraction 11 s 31 s 51 s Frazione di materiale reticolato a vari istanti del ciclo

15 Reactive Molding Analysis highlights 7. Cured Layer Fraction XY Plot Differente cinetica di reticolazione nei vari punti della mesh 3D

16 8. Deflection Reactive Molding Analysis highlights

17 8. Deflection Reactive Molding Analysis highlights X Deflection Y Deflection Z Deflection Previsione dei ritiri, deformazioni e dimensioni finali del componente stampato

18 FEM simulation Simulazione strutturale di component in LSR Simulazioni statiche/dinamiche non lineari Legami costitutivi iperelastici (Mooney-Rivlin, Ogden, Arruda Boyce etc) Ottimizzazione design componente Definizione specifiche di prodotto (forza compressione, risposta elastica) Validazione di prodotto (previsione deformata, verifica interferenze) Verifica resistenza (distribuzione stress) u, F=F(u) Design for function Compressione tra due piatti rigidi con spostamento u=10 mm (a velocità costante) Misurata F=F(u) Verifica sollecitazioni

19 FEM simulation deformata forza di azionamento Variazione volume Previsione dosaggio Verifica interferenze Forza richiesta Rapporti di leva Definizione cinematismi distribuzione sforzi Verifica a resistenza Vita a fatica

20 Conclusioni Oggi possibile progettazione funzionale e di processo integrate Progettazione supportata da simulazioni software Previsione del processo di stampaggio component in LSR Ottimizzazione dei parametri di processo Previsione del funzionamento in esercizio e in condizioni limite Virtualmente simulabile qualsiasi caso di carico Riduzione/eliminazione di prototipazione e testing fisico Ottimizzazione design componente Taglio time-to-market Massima confidenza di affidabilità del prodotto

21 Grazie per l attenzione Andrea Romeo Consorzio Proplast Responsabile Area Ingegneria Il silicone liquido LSR Galliate, 22 settembre 2015

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