DOMINARE GLI ELEMENTI IN PRESSOCOLATA GRAZIE AI … · 1°STEP: Pensare, prima di disegnare ... •...
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DOMINARE GLI ELEMENTI IN PRESSOCOLATA GRAZIE AI PROGRAMMI DI SIMULAZIONE
DOMINARE GLI ELEMENTI IN PRESSOCOLATA GRAZIE AI PROGRAMMI DI SIMULAZIONE
• Uno strumento di progettazione.
• Un metodo di lavoro.
• Uno strumento di verifica.
COSA E’ LA SIMULAZIONE SECONDO PIQ2
QUALI SONO I PUNTI CRITICI DELLA SIMULAZIONE?
Da un’analisi e valutazione dei limiti dei prodotti concorrenti pre-esistenti:
• COSTO ELEVATO DI ACQUISTO E MANUTENZIONE:• COSTO ELEVATO DI UTILIZZO (COMPETENZE E DIFFICOLTA’):
Collo di bottiglia nel workflow di un ufficio tecnico
• TEMPISTICA DI ANALISI:
• RISULTATI DELL’ANALISI:
Tipicamente la simulazione può essere effettuata
solo a valle della progettazione dello stampo.
La simulazione non può prevedere e tener conto di tutte
le condizioni di processo.
La simulazione non tiene conto di alcuni fenomeni
ben noti che avvengono durante il processo.
PRE-OTTIMIZZAZIONE
1° STEP: Pensare, prima di disegnare…
• Effettuare una valutazione dell’impostazione globale a monte della progettazione
• Calcolare e prevedere con precisione il funzionamento dello stampo sulla macchina
• Valutare la geometria del getto, definire i requisiti qualitativi ed ottimizzare il sistema stampo-macchina
Si differenzia da un semplice foglio di calcolo perché incorpora un SISTEMA ESPERTO INTELLIGENTE che valuta i risultati numerici dei calcoli sulla base di criteri derivati dall’esperienza fornisce un’interpretazione in linguaggio naturale completa di suggerimenti .
• Geometria (3D o virtuale)
• Macchina, pistone , contenitore.
• Lega e materiali stampo e getto
• Parametri di processo.
• Obbiettivi qualitativi (finitura/porosità)
ANALISI E DEFINIZIONE DEL
GETTO E DEL PROCESSO
• Parametri di processo ottimizzati
• Verifica del DIAGRAMMA PQ2
• Dimensionamento attacchi di colata
• Suggerimenti in linguaggio naturale
OUTPUT DI OTTIMIZZAZIONE DELLO STAMPO E
DEL PROCESSO
CANALI
2° STEP: Ottimizzare i canali, prima di simulare…
• I canali di colata sono molte volte l’unico grado di libertà concesso allo stampista.
• Errori di geometria ed impostazione del sistema di colata si ripercuotono sicuramente sulla qualità del getto.
• Ottimizza la geometria a monte degli attacchi per evitare problemi nel getto.• Valuta il reale «comportamento» dei canali• Valuta diverse soluzioni di canali/attacchi di colata in qualche minuto
RIEMPIMENTO E SOLIDIFICAZIONE
3° STEP: Simulare la realtà…
SIMULAZIONE DEL RIEMPIMENTO• Strumento specifico per la pressocolata• Ridurre al massimo il tempo/uomo• Interfaccia intuitiva• Superare i limiti degli attuali software
LA SIMULAZIONE REALISTICA DEL RIEMPIMENTO DELLO STAMPO
OBIETTIVO: modellare correttamente l’interazione metallo-aria• Simulare l’effetto di polverizzazione del metallo causato dalla
velocità e dall’impatto del fluido con l’aria• Considerare sia il flusso il metallo che dell’aria• Simulare fisicamente l’effetto del vuoto e delle tirate d’aria e
valutarne le prestazioni.
LA SIMULAZIONE REALISTICA DEL RIEMPIMENTO DELLO STAMPO
OBIETTIVO: simulare correttamente il comportamento del liquido• Simulare realisticamente il flusso del metallo• Tener conto delle caratteristiche dei fluidi
LA SIMULAZIONE REALISTICA DEL RIEMPIMENTO DELLO STAMPO
OBIETTIVO: modellare correttamente il comportamento del liquido
• Simulare realisticamente il flusso del metallo• Tener conto delle caratteristiche dei fluidi
PRINCIPALMENTE
• STAMPO
• CONTENITORE
•RIEMPIMENTI INCOMPLETI
•SOFFIATURE
•POROSITA’ DIFFUSA
L’ARIA NEI GETTI
•RIEMPIMENTI INCOMPLETI
•SOFFIATURE
•POROSITA’ DIFFUSA
L’ARIA NEI GETTI
ESEMPIO: 2,7Kg Peso stampata di alluminio (1 litro)
50% Riempimento del contenitore
Circa 1 litro di ARIA nel CONTENITORE
Circa 1 litro di ARIA nella CAVITA’ DELLO STAMPO
2 litri DI ARIA vengono COMPRESSI a 1000 bar
1 LITRO DI METALLO LIQUIDO + 2 LITRI DI ARIA
2cm3 di porosità
QUANTA ARIA INTRAPPOLIAMO IN UN GETTO?
ESEMPIO: 2,7Kg Peso stampata di alluminio (1 litro)
50% Riempimento del contenitore
Circa 1 litro di ARIA nel CONTENITORE
Circa 1 litro di ARIA nella CAVITA’ DELLO STAMPO
2 litri DI ARIA vengono COMPRESSI a 1000 bar
1 LITRO DI METALLO LIQUIDO + 2 LITRI DI ARIA
2cm3 di porosità
QUANTA ARIA INTRAPPOLIAMO IN UN GETTO?
I SOFTWARE TRADIZIONALI:
1. I software tradizionali sono «single phase». Non simulano mai l’ariacome se fosse un fluido
2. L’aria che mostrano è solo «una cella vuota» dove non c’è metallo. Unacella della mesh può contenere metallo o «nulla».
3. Il movimento dell’aria non può essere calcolato e mostrato: l’aria èferma nello stampo e non si muove quando viene spostata dal metallo.
4. Qualche software effettua un calcolo della pressione dell’aria nellacavità: l’aria non può fuoriuscire dalla cavità ed è compressa dal metalloentrante.
COSA ACCADE REALMENTE:
1. Il FRONTE DI METALLO all’interno dello stampo non è così compattocome molte simulazioni ci mostrano: alle alte velocità raggiunte (oltre 40m/s), il flusso si frammenta in moltissime minuscole goccioline edingloba aria
2. La situazione sopra descritta è particolarmente evidente nellapressocolata sotto vuoto dove il flusso è polverizzato a causa dellamancanza di contropressione sul fronte.
3. L’aria è sovrariscaldata dal metallo liquido, è compressa e si muovetentando di uscire dai canali di ventilazione fino a quando non liostruisce.
Non c’è separazione netta tra metallo e aria: ogni cella della mesh può essereparzialmente riempita da entrambi i fluidi simulando così la presenza dipiccole goccioline o piccole bolle d’aria.
Il risultato è un’elevatissima precisione nella determinazione dell’ INTRAPPOLAMENTO D’ARIA.
Il riempimento della cavità è effettuato da DUE FLUIDI:
• ARIA: fluido comprimibile
• METALLO: fluido incomprimibile
LA SOLUZIONE: SIMULAZIONE BIFASICA
L’aria può essere:
• Dispersa, emulsionata e trasportata dal flusso di metallo
• Compressa al termine del riempimento e formare porosità
Cosa è possibile fare con questa tecnologia:Calcolare il movimento dell’aria e verificare la funzionalità delle tirate d’aria e del vuoto:
La simulazione può mostrare la differenza fra:• Nessuna tirata d’aria• Evacuazione attiva con
vuoto• Evacuazione passiva con
chill vents
Quando il metallo liquido raggiunge le tirate d’aria, le occlude e l’aria non può uscire.
Cosa è possibile fare con questa tecnologia:Calcolare il movimento dell’aria e verificare la funzionalità delle tirate d’aria e del vuoto:
Utilizzo estremo della simulazione: ottimizzazione della geometria dei chill vents e dei condotti del vuoto.
Cosa è possibile fare con questa tecnologia:Calcolare il movimento dell’aria e verificare la funzionalità delle tirate d’aria e del vuoto:
Cosa è possibile fare con questa tecnologia:Calcolare il movimento dell’aria e verificare la funzionalità delle tirate d’aria e del vuoto:
Courtesy of Co.Stamp. ITALY
Rheinfelden © AlSi9MgMn Silafont© 36 Alloy
Cosa è possibile fare con questa tecnologia:Ovviamente individuare dove l’aria è stata intrappolata:
Tre set di simulazioni comparative:
Evacuazione passiva mediante chill vents
Evacuazione attiva mediante suzione a vuoto tra 80 e 380 mbar.
Nessuna tirata d’aria, vuoto disattivato.
Profilo di iniezione ricavato da macchina durante la campionatura:
• Prima fase 0,25 m/s• Seconda fase 4,9 m/s• Pressione statica di seconda fase 480 bar• Terza fase disattivata
THE FILLING:
Effetto della pressione sul fronte fluido:
Ventilazione passiva
Nessuna tirata d’aria aperta
THE FILLING:
Vuoto 380 mbar Vuoto 80 mbar
Il vuoto tende a polverizzare il fronte fluido:
Effetto della pressione sul fronte fluido:
THE FILLING:
Nessuna tirata d’aria aperta
Vuoto 80 mbar
Effetto della pressione sul fronte fluido:
THE FILLING:
Come si muove l’aria?
Chill vents passiviVuoto 80 mbar
THE FILLING:
Vuoto 80 mbar
Come si muove l’aria?
THE FILLING:
Chill vents passivi
Threshold 99,5%
Vuoto a 380 mbar
Threshold 99,5%
Quanta aria viene intrappolata?
THE FILLING:
Vuoto a 380 mbar
Threshold 99,5%
Vuoto a 80 mbar
Threshold 99,5%
Quanta aria viene intrappolata?
Software benchmark n°1 Software benchmark n°2
Benchmark
THE FILLING:
Confronto con il getto reale
Threshold 99,0%
THE FILLING:
Confronto con il getto reale
THE FILLING:
Confronto con il getto reale
THE FILLING:
BLISTERS
Confronto con il getto reale
THE FILLING:
Porosità da gas, CIRCA nella stessa posizione indicata dalla simulazione
Confronto con il getto reale
GRAZIE DELL’ATTENZIONE