Software per lo sviluppo di componenti in plastica

Nello sviluppo di un nuovo prodotto, lo scambio di informazioni tra i partner coinvolti avviene solitamente in una fase avanzata del progetto, spesso solo quando la macchina è in fase di campionatura. Borealis, Oerlikon HRSflow ed ENGEL hanno voluto dimostrare che questo scambio di know-how può essere anticipato alla fase iniziale della progettazione.

A tal fine è stato impostato un flusso di lavoro centralizzato, condiviso tra tutti i partner, nel quale ciascuno potesse apportare le proprie competenze nello sviluppo di componenti in plastica. L’obiettivo era superare l’approccio sequenziale tradizionale, sostituendolo con un processo collaborativo in cloud, in cui ogni attore potesse intervenire in modo sinergico e ottimizzare l’intero ciclo progettuale.

Un altro obiettivo era verificare l’accuratezza con cui la simulazione potesse essere trasferita da Autodesk Moldflow® alla produzione reale. In breve, lo scopo era il trasferimento della simulazione alla pressa a iniezione, senza dover ricorrere a complesse regolazioni manuali, garantendo al contempo la conformità del pezzo alle specifiche.

Nel corso della sperimentazione sono stati sviluppati componenti reali mediante uno stampo famiglia a tre cavità caratterizzate da geometrie e dimensioni molto eterogenee:

• un pannello interno di una portiera;

• un vano portaoggetti con griglia altoparlante integrata, come sfida progettuale di particolare complessità;

• un piccolo elemento di rinforzo.

La difficoltà principale era legata all’elevata differenza di peso tra i pezzi, con un rapporto di 1:11 tra il componente più piccolo e quello più grande.

Borealis ha fornito il Daplen™ EE001AI, un materiale comunemente impiegato nella produzione di interni auto, disponibile in formulazione standard a tutto il mercato dello stampaggio a iniezione.

Oerlikon HRSflow ha fornito lo stampo famiglia completo di canale caldo, un sistema servoassistito a 8 vie che consente di impostare con precisione corsa e forza di ciascun otturatore in fase di apertura e chiusura. Il risultato è un controllo preciso, user friendly e flessibile, delle pressioni e delle portate a ogni gate durante il processo di iniezione, rendendo possibile il riempimento indipendente di ogni singola cavità.

ENGEL ha messo a disposizione la pressa a iniezione duo per l’intero progetto, oltre a dati caratteristici rilevanti, tra cui la geometria dell’ugello utilizzato.

Il trasferimento dei dati è stato effettuato attraverso sim link, l’interfaccia sviluppata da ENGEL per mettere in comunicazione l’ambiente della simulazione con la produzione reale durante lo sviluppo di componenti in plastica. Le tre funzionalità principali di sim link sono:

• l’adattamento della simulazione alle specifiche reali della macchina;

• la generazione automatica di un set di parametri macchina a partire dai dati della simulazione;

• la re-importazione dei dati di processo dalla macchina alla simulazione, con l’obiettivo di verificare la qualità del modello sviluppato, acquisire maggiori informazioni e costruire ulteriori competenze applicabili in futuro.

Particolare attenzione è stata dedicata anche al controllo della temperatura dello stampo con l’impiego di e-temp, e-flomo e l’assistente intelligente iQ flow control.

Nella prima fase, sono state raccolte molte informazioni tecniche, come:

• il know-how sul sistema a canale caldo utilizzato;

• le caratteristiche del materiale;

• i dati sulla pressa a iniezione ENGEL per la campionatura;

• gli aspetti legati allo stampo, come il sistema di raffreddamento.

La prima campionatura non è stata effettuata sulla macchina, ma in ambiente virtuale, ed è stata parte dello sviluppo del componente in plastica. Inoltre, sono stati presi in esame tutti i processi e la loro influenza sui parametri critici.

Successivamente, i parametri di impostazione generati dalla simulazione con Autodesk Moldflow® sono stati convertiti e ottimizzati per la macchina.

I dati sono stati quindi trasferiti direttamente alla pressa a iniezione attraverso la seguente procedura:

1. I parametri generati dalla simulazione con Autodesk Moldflow® sono stati esportati e caricati nell’applicazione sim link nel portale clienti ENGEL. In questo ambiente digitale sono disponibili tutte le informazioni sulla macchina, rendendo possibile un confronto puntuale tra simulazione e specifiche reali della macchina, con eventuali adeguamenti automatici.

2. Inoltre, sim link elabora una proposta di parametri macchina direttamente a partire dalla simulazione, che può essere trasferita alla pressa a iniezione. Questo consente di eliminare l’inserimento manuale dei dati, riducendo il rischio di errori.

3. Una volta avviata la produzione dei componenti in plastica, i dati di processo sono stati trasferiti al portale clienti ENGEL e quindi ad Autodesk Moldflow®.

In questo modo si chiude il flusso di informazioni e la simulazione può essere confrontata con i dati reali.

Per saperne di più sui vantaggi di un'interfaccia dati tra la simulazione dello stampaggio a iniezione e la macchina.

Il progetto congiunto ha dato ottimi risultati. Dopo un tempo di riempimento di circa 4 secondi, il livello di riempimento ottenuto nella realtà è quasi identico a quello previsto dalla simulazione, dimostrando chiaramente come la simulazione utilizzata nello sviluppo dei componenti in plastica rappresenti una base solida e affidabile.

Il progetto ha inoltre dimostrato come sia possibile accelerare sensibilmente la messa a punto del processo. In alcuni casi, è stata comunque necessaria un’ulteriore ottimizzazione, poiché la simulazione non contempla ancora la totalità delle variabili operative.

Per ulteriori dettagli sul progetto, ecco un video di Markus Kralicek, Stephan Berz e Hannes Zach.

Uno dei vantaggi più evidenti è il risparmio di tempo, poiché si evitano modifiche onerose e ripetute allo stampo.

Durante lo sviluppo di componenti in plastica, è anche possibile verificare se la macchina è adeguata al prodotto previsto. In alcuni casi, potrebbe essere sufficiente l’impiego di una pressa a iniezione di dimensioni inferiori, con vantaggi concreti in termini di risparmio energetico e di efficienza produttiva.

Un ulteriore vantaggio è la riduzione dei cicli di messa a punto, grazie ai suggerimenti sui parametri di processo generati dalla simulazione. Questo si traduce nella diminuzione degli scarti e in un consumo energetico più contenuto già nelle prime fasi di campionatura.

Infine, la collaborazione e la comunicazione tra i tecnici di produzione e gli specialisti della simulazione viene sensibilmente rafforzata. Il dialogo tra le due competenze diventa più efficace, favorendo un apprendimento reciproco e una crescita condivisa del know-how.