L'application 3DEXPERIENCE SIMULIA Plastic Injection est un outil de pointe qui permet aux ingénieurs et aux concepteurs d'optimiser les processus de moulage par injection plastique. Cet article de blog explore ses fonctionnalités à travers l'exemple de la conception d'un couvercle d'embrayage, illustrant comment cette application innovante simplifie la conception, la fabrication et les performances.

Défis du moulage par injection plastique

Le moulage par injection plastique est un procédé complexe qui exige une planification et une analyse méticuleuses. Les concepteurs sont souvent confrontés aux défis suivants :

1. Sélection et comportement des matériaux: s'assurer que le matériau plastique choisi répond aux exigences mécaniques et thermiques.
2. Défauts des pièces: Éviter les problèmes courants tels que le gauchissement, les retassures et les lignes de soudure.
3. Optimisation du temps de cycle: Concilier rentabilité et production de haute qualité.
4. Conception d'outillage: Concevoir des moules qui permettent une fabrication efficace et sans défaut.

Sans outils de simulation avancés, ces difficultés peuvent entraîner des reprises coûteuses et des retards.

Importation de modèles CAO et gestion des accès par rôle

Voici une présentation détaillée de l'utilisation de l'application SIMULIA Plastic Injection pour un projet de couvercle d'embrayage :

Étape 1 : Importer le modèle CAO

1. Importer le modèle : Utilisez le bouton « + » et sélectionnez « Importer » ou faites simplement glisser et déposez le modèle de couvercle d’embrayage directement dans l’espace de travail.

   

2. Vérifiez la géométrie : utilisez l’outil de vérification géométrique pour vous assurer que le modèle est exempt d’erreurs et prêt pour la simulation.

Étape 2 : Ouvrez la boussole

1. Localisez la boussole : accédez à l’interface de la plateforme 3DEXPERIENCE et cliquez sur l’icône de la boussole dans le coin supérieur gauche de l’écran.

   

    

2. Recherchez l'application d'injection plastique : accédez à l'application à l'aide de la barre de recherche ou dans les rôles de simulation.

   

    

3. Lancer l'application : Ouvrez l'application Injection plastique, où l'interface affiche la Assistant Driven, une approche guidée intuitive permettant aux ingénieurs en conception plastique d'effectuer une analyse des composants destinés à être fabriqués par le processus de moulage par injection.

Premiers pas avec la simulation d'injection plastique assistée par ordinateur

Le panneau Assistant de 3DEXPERIENCE simplifie le processus de simulation en proposant un ensemble structuré d'actions de sélection pour guider efficacement les utilisateurs. Il organise les outils et les conseils en trois sections distinctes :

A- Barre d'outils :

La barre d'outils offre un accès rapide aux commandes fréquemment utilisées, telles que les vérifications de modèles, l'état de la simulation et d'autres fonctions essentielles, permettant aux utilisateurs de rationaliser leur flux de travail.

B- Actions :

Les actions sont des tâches catégorisées (par exemple, les paramètres de processus, les conditions de moulage) que les utilisateurs doivent définir et réaliser afin de configurer et d'exécuter efficacement une simulation.

Commandes C :

Les commandes offrent un accès direct aux outils et aux instructions nécessaires à l'exécution d'actions spécifiques. Ces options permettent aux utilisateurs de réaliser les tâches correspondantes tout en fournissant des descriptions détaillées et des aides visuelles pour simplifier le processus et garantir une configuration de simulation précise.

Cette mise en page structurée garantit aux utilisateurs d'avoir à portée de main tout ce dont ils ont besoin pour une simulation efficace d'injection plastique.

Accès rapide via la barre d'outils

La barre d'outils du rôle d'ingénieur plasticien offre un accès rapide aux commandes fréquemment utilisées, ce qui simplifie les tâches répétitives et améliore l'efficacité.

1-Simuler: Spécifie les paramètres d'exécution de la simulation, puis l'exécute.

2-État de la simulation: Affiche l'état de résolution de la simulation.

3-Gestionnaire de fonctionnalités: Gère les fonctionnalités de la simulation.

4-Gestionnaire de visibilité : Contrôle la visibilité des représentations, des connexions et des fonctionnalités liées à la simulation.

5-Visionneuse de diagnostics : Affiche les messages d’état, d’avertissement et d’erreur pertinents après l’exécution d’une simulation.

6-Mise à jour :Tout mettre à jour.

Actions :

Les actions sont des catégories de tâches, telles que les conditions aux limites et les charges, que vous effectuez pour définir et exécuter une simulation.

L'Assistant présente les actions dans un ordre logique ; toutefois, il n'est pas toujours nécessaire de les effectuer dans l'ordre indiqué. De plus, certaines actions requièrent des actions préalables, tandis que d'autres sont totalement facultatives.

Commandes :

La Commandes , située dans la partie inférieure de l'Assistant, offre un accès facile aux commandes et à l'aide utilisateur relatives à votre action en cours.

Lorsque vous cliquez sur une action dans la partie supérieure de l'Assistant, la Commandes du panneau affiche les options et les informations relatives à cette action. Par exemple, si vous cliquez sur l' Condition dans la partie supérieure, la partie inférieure affiche un ensemble de commandes liées à l'injection.

Configuration de la simulation : attribution des domaines aux géométries contributrices

Chaque géométrie intervenant dans la simulation doit se voir attribuer un domaine approprié. Un domaine définit le type de composant de la presse à injecter utilisé dans la simulation. Les domaines suivants doivent être attribués :

• Plastique: Représente une cavité de moule
• Coureur à chaud
• Coureur à froid
• Insertion de pièce
• liquide de refroidissement
• Insert de moule

Étape 3 : Attribution des domaines aux parties contributrices

1. Dans la boîte de dialogue Assistant, cliquez sur Pièces.
2. Dans la zone Commandes, sélectionnez Contribution de pièces. (Vous pouvez également choisir Contribution de pièces dans l'onglet Configuration de la barre d'actions).
3. La « Pièces contributrices » s’affichera.
4. Attribuez le Plastique à la Spiegeln .
5. Faites un clic droit sur Spiegeln pour afficher les options.
6. Dans le menu déroulant, sélectionnez Plastique (car cette partie représente la cavité du moule à remplir de plastique).
7. Cliquez sur OK pour confirmer les affectations dans la boîte de dialogue « Pièces contributrices »

Étape 4 : Appliquer les matériaux aux composants

Dans cette étape, vous attribuerez des matériaux à Spiegeln . Plus précisément, vous appliquerez de l'ABS en veillant à ce que le matériau choisi présente le comportement requis pour le moulage par injection dans son domaine de simulation.

1. Ouvrez la boîte de dialogue Assistant et sélectionnez Matériaux .
2. Dans la de dialogue Commandes , cliquez sur Palette de matériaux. (Vous pouvez également accéder à la Palette de matériaux depuis l' Configuration de la barre d'actions).
3. Dans le champ de recherche, tapez ABS pour filtrer la liste des matériaux.
4. Développez le Plastiques (ABS) .
5. Sélectionnez Matériau générique / ABS générique | A.1 et consultez les propriétés de simulation du matériau en cliquant sur l' Simulation .
6. Retour à la boîte « Matériaux de base »
7. Glissez et déposez le matériau générique / ABS générique | A.1 sur la Spiegeln pour lui attribuer le matériau.
   

• Pour appliquer ce matériau à la partie Spiegeln , cliquez sur l'icône Application sur la partie Spiegeln dans le menu contextuel.

Une coche verte apparaît à côté de la section Matériaux dans l'assistant, indiquant que les exigences en matière de matériaux ont été satisfaites.

1. Sélectionnez « Fermer » dans le menu contextuel pour finaliser votre demande.
2. Fermez la Palette de matériaux .

À ce stade, le matériel a été appliqué avec succès à la Spiegeln . Vous pouvez maintenant consulter l'arbre d'étude mis à jour.

Étape 5 : Définir les paramètres du processus

Dans cette étape, vous définirez les de remplissage, de compactageet de déformation pour la simulation du moulage par injection plastique bi-matière. Ces paramètres sont essentiels pour simuler le processus de moulage par injection et garantir la précision du remplissage, du compactage et du refroidissement de la cavité du moule.

L' d'injection plastique vous permet de régler les paramètres de fonctionnement de la presse à injecter. Bien que les paramètres par défaut pour les analyses de remplissage, de compactage et de déformation conviennent à la plupart des simulations, vous pouvez les personnaliser pour répondre à des besoins spécifiques.

La Paramètres de processus permet de contrôler l'analyse d'injection plastique et d'affiner ces paramètres.

Étapes pour définir les paramètres du processus :

1. Dans la Assistant , cliquez sur Paramètres du processus.
2. Dans la Commandes , sélectionnez Paramètres du processus. (Vous pouvez également accéder aux Paramètres du processus depuis l' Configuration de la barre d'actions).
3. Le Paramètres du processus Une boîte de dialogue s'affichera. Vous pourrez y consulter et modifier les paramètres par défaut Commun paramètres.
   • Pour cette simulation, nous allons paramétrer les Température de fusion à 600 Kelvin et le Température d'éjection à 380 Kelvin.

     

      

4. Développez la « Simulations d'écoulement plastique » pour afficher les paramètres supplémentaires.
5. Ajustez le Taux de remplissage par injectionLes profils de taux de remplissage définissent la progression du taux de remplissage au fil du temps ou en pourcentage du volume rempli de la cavité.
   • Cliquez sur l' Modifier le profil pour ouvrir la Profil de taux de remplissage .
   • Saisissez 1,4 dans la deuxième ligne sous Tempset 2,4 dans la troisième ligne.
6. Cliquez sur OK pour confirmer les modifications apportées à la Profil de débit de remplissage .
7. Cliquez sur OK dans la Paramètres du processus pour appliquer vos paramètres.

Une fois ces paramètres définis, votre simulation sera prête à représenter avec précision le processus de moulage par injection, y compris les étapes de remplissage, de compactage et de refroidissement.

Étape 6 : Définir les sites d’injection

La définition des points d'injection est une étape cruciale pour déterminer où les matières plastiques pénétreront dans la cavité de la pièce lors du processus de moulage par injection. Chaque pièce doit comporter au moins un point d'injection afin de faciliter la circulation de la matière.

Types de sites d'injection

1. Points d'injection en surface
   Dans l'injection en surface, le matériau plastique pénètre dans la pièce par une surface sélectionnée.

• Avec un système de canaux d'alimentation : Si votre modèle comprend un système de canaux d'alimentation, le haut du canal d'injection est généralement choisi comme point d'injection.

2. Injection par points :
   Dans l'injection par points, la matière plastique pénètre par un point précis que vous définissez.

• Sans représentation de surface : si le modèle ne comporte pas de surface désignée pour l’emplacement d’injection, vous pouvez sélectionner n’importe quel point sur une surface pour représenter le centre d’une zone d’injection circulaire.
• Recommandation concernant le diamètre : Le diamètre du point d’injection représente généralement 60 à 80 % de l’épaisseur de la pièce pour un flux de matière optimal.

Remarque: Omettre le système de canaux d'alimentation dans la simulation revient à négliger ses effets sur la température et l'écoulement du plastique, ce qui pourrait influencer la précision.

Création automatique des emplacements d'injection

Si vous avez utilisé l' Functional Plastic Parts pour créer la géométrie de votre pièce et définir les points d'injection, ces paramètres seront automatiquement transférés à la simulation. Vous pouvez toutefois supprimer ou ajouter des points d'injection dans la simulation, mais ces modifications ne seront pas répercutées dans l'application Functional Plastic Parts.

Flux de travail de simulation : 

1. Cliquez sur l'icône du lieu d'injection
   • Ouvrez la boîte de dialogue Emplacement d'injection.            
2. Sélectionnez le site d'injection
   • Choisissez Support de face , puis sélectionnez une face sur la pièce.
3. • Un glyphe en forme de cône apparaîtra, indiquant l'emplacement de l'injection.

En sélectionnant soigneusement les points d'injection, vous garantissez une simulation efficace et précise qui reflète le flux de matériaux réel.

Étape 7 : Maillage de la pièce

Le maillage est une étape fondamentale de la simulation du moulage par injection plastique. Le maillage par défaut des pièces en plastique est souvent suffisant pour la plupart des simulations, mais il est possible de l'affiner pour obtenir une plus grande précision dans les zones critiques, telles que les points d'injection ou le long des contours.

Réglages du maillage

1. Taille du maillage :
   Ajustez la taille moyenne des éléments du maillage sur l’ensemble de la pièce. Des éléments de maillage plus petits sont idéaux pour les zones présentant des détails complexes, comme les points d’entrée ou les passages étroits, afin d’améliorer la précision de la simulation.
2. Les couches limites
   sont constituées d'éléments de maillage minces près des parois de la cavité, et d'éléments plus larges vers le centre. Cette configuration améliore la précision de la résolution des variations de température et de solidification à travers l'épaisseur de la pièce.

• Pour les pièces uniformes, le paramètre par défaut génère cinq éléments sur toute l'épaisseur de la pièce, ce qui permet d'équilibrer le coût de calcul et la précision.
• Pour une plus grande précision, spécifiez deux couches limites ou plus.

3. Épaisseur de la première couche :
   L’épaisseur de la première couche limite est généralement égale à un huitième de l’épaisseur moyenne de la paroi. Deux couches permettent d’obtenir un maillage de frontière égal à un quart de l’épaisseur de la paroi, garantissant ainsi une modélisation précise du comportement thermique et de l’écoulement.
4. Simplification géométrique :
   Vous pouvez simplifier le maillage en définissant la taille minimale des arêtes topologiques à conserver. Les éléments de petite taille, tels que les logos, peuvent être supprimés afin d’alléger le maillage et de réduire la complexité des calculs. Ajustez la hauteur et la taille maximales de ces éléments selon vos besoins.

Flux de travail de simulation

Ouvrir le gestionnaire de pièces en maille plastique

• • Accédez à la Configuration de la barre d'actions et cliquez sur Gestionnaire de pièces de maillage.
  • Le gestionnaire affiche la taille moyenne des mailles pour la pièce en plastique, les pièces de refroidissement et le moule.

1. Modifier le maillage de la pièce en plastique
   • Double-cliquez sur la ligne correspondant à la pièce en plastique pour ouvrir la boîte de dialogue Configuration du maillage plastique

1. • Ajustez la taille du maillage pour les dimensions globales et affinez-la pour les petites zones ou les régions critiques.
   • Spécifiez le nombre de couches limites et l'épaisseur de leur première couche pour une plus grande précision.
2. Simplifier la géométrie
   • Utilisez le Simplifier la géométrie pour définir la taille minimale des arêtes à conserver.
   • Pour exclure des éléments mineurs comme les logos, sélectionnez Supprimer les logoset personnalisez les paramètres selon vos besoins.
3. Générer et affiner le maillage
   • Cliquez sur Maillage pour générer le maillage de calcul.
   • Examinez les résultats et affinez le maillage si nécessaire pour une précision optimale.
4. Finaliser le maillage
   • Après avoir vérifié et effectué les ajustements nécessaires, cliquez sur OK pour finaliser le maillage.

En affinant le maillage dans les zones critiques et en simplifiant les fonctionnalités inutiles, vous assurez un équilibre entre l'efficacité de calcul et la précision de la simulation, jetant ainsi les bases de résultats fiables.

Étape 8 : Lancer la simulation

L'exécution des simulations de moulage, de remplissage, de compactage et de déformation est l'étape finale de l'analyse de votre conception pour le moulage par injection plastique. Ces simulations permettent de mieux comprendre le flux de matière, le comportement du compactage et les risques de déformation de la pièce.

Configuration de la simulation

1. Configurer l'environnement de simulation :
   par défaut, les simulations s'exécutent sur votre machine locale à l'aide d'une licence intégrée. Si nécessaire, vous pouvez configurer l'environnement pour qu'il s'exécute sur une machine distante.
2. Lancer la simulation

• Accédez à la Simuler de l'Assistant et cliquez sur Simuler.
• Dans les de localisation , sélectionnez Interactif local.
• Cliquez sur « Tout sélectionner » pour inclure tous les cas d'analyse disponibles dans la simulation.
• Acceptez les paramètres par défaut et cliquez sur OK.

3. Configuration du processeur :
   Vous pouvez allouer jusqu’à 8 cœurs par processeur à la simulation afin d’optimiser les performances et de réduire le temps d’exécution.

Fenêtre d'état de simulation

La « État de la simulation » s’ouvre automatiquement et vous permet de :

• Suivez la progression de la simulation en temps réel.
• Diagnostiquer et corriger les erreurs le cas échéant.
• Accédez à l' Graphiques pour consulter les principaux graphiques de résultats, tels que le débit et la pression d'injection maximale.

Durée

La simulation prend généralement une trentaine de minutes, en fonction de la complexité de la pièce et des ressources de calcul disponibles.

Analyse et optimisation post-simulation

Une fois la simulation terminée, vous pouvez analyser les résultats en détail, ce qui vous fournira des informations précieuses sur le comportement de votre pièce moulée par injection plastique.

Étape 9 : Analyser les résultats de la simulation

L'analyse des résultats de la simulation est une étape cruciale pour valider et optimiser votre conception en vue du moulage par injection plastique. L'examen des données permet d'identifier et de corriger les problèmes potentiels, garantissant ainsi la fabricabilité et la qualité des pièces.

Analyse de simulation de remplissage

La simulation de remplissage offre une vue détaillée de la façon dont le matériau plastique s'écoule dans la cavité du moule :

• Modèles d'écoulement : Évaluer la façon dont le matériau remplit la pièce afin d'assurer l'uniformité et d'éviter les injections incomplètes.
• Pièges à air : repérez les zones où de l’air est emprisonné lors du processus d’injection. Ces zones sont marquées d’un cercle rouge, ce qui vous permet de localiser les défauts potentiels susceptibles de compromettre l’intégrité de la pièce. Le traitement de ces zones implique souvent de modifier l’emplacement des évents ou d’ajuster les paramètres du processus.

Analyse de la ligne de soudure

Les lignes de soudure apparaissent lorsque des fronts d'écoulement distincts se rencontrent pendant le processus de remplissage. Elles peuvent être visualisées dans les résultats de la simulation :

• Emplacement et gravité : observer l’emplacement des lignes de soudure et leur impact sur l’intégrité structurelle et l’esthétique.
• Propriétés Min-Max : Analysez la résistance des matériaux à ces emplacements pour déterminer si elle répond aux exigences de conception.

Graphiques de résultats avancés

Vous pouvez générer des graphiques supplémentaires pour une compréhension plus approfondie des résultats de la simulation :

• Forces de serrage (graphiques XY) : Analyser la distribution et l’amplitude des forces nécessaires pour maintenir le moule fermé pendant l’injection.

• Pression d'injection maximale : évaluer la pression nécessaire pour remplir la pièce, en veillant à ce qu'elle reste dans les limites des capacités de la machine.

Analyse sectorielle

Le sectoring vous permet de diviser la pièce en régions pour une analyse localisée, vous aidant ainsi à comprendre le comportement des flux, la distribution de la température et d'autres paramètres dans des zones spécifiques de la pièce.

Étape 10 : Génération des rapports

Une fois les résultats analysés, l'étape suivante consiste à documenter et à partager vos conclusions :

1. Exporter les résultats :
   Générez des rapports complets résumant les résultats de la simulation, incluant les principaux visuels, graphiques et problèmes identifiés. Les rapports peuvent être personnalisés pour mettre en évidence des indicateurs critiques tels que la pression d'injection, les forces de serrage, les lignes de soudure et l'emplacement des bulles d'air.
2. Partagez les résultats :
   Utilisez les outils collaboratifs de la plateforme pour diffuser les résultats aux membres de l’équipe, aux parties prenantes ou aux clients. Une documentation claire garantit que tous les acteurs concernés comprennent les résultats de la simulation, favorisant ainsi une prise de décision éclairée.

En analysant minutieusement les résultats et en générant des rapports détaillés, vous préparez le terrain pour des itérations de conception éclairées, une fabricabilité améliorée et des performances produit optimisées.

Conclusion

L'application 3DEXPERIENCE SIMULIA pour l'injection plastique permet aux concepteurs d'aborder avec assurance les défis complexes du moulage par injection plastique. Ses puissantes capacités de simulation, appliquées à des composants tels que les couvercles d'embrayage, garantissent une qualité, une efficacité et une innovation supérieures. En intégrant la conception, la simulation et la collaboration, elle transforme l'approche de la fabrication dans l'industrie.

Prêt à donner une nouvelle dimension à vos projets de moulage par injection plastique ? Explorez dès aujourd’hui le potentiel de l’application 3DEXPERIENCE SIMULIA pour l’injection plastique.

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Hanen Bdioui

Représentant(e) en développement des ventes chez ChampionXperience

Hanen Bdioui est rédactrice en chef chez ChampionXperience, où elle supervise le contenu relatif à la CAO, la VR et les technologies émergentes de l'ingénierie. Elle travaille chez Dassault Systèmes en tant que créatrice de contenu et ingénieure d'application SOLIDWORKS , et contribue également comme rédactrice technique pour Engineering.com et EngineeRules, traitant de sujets liés à la CAO, au PLM et à la simulation. Hanen crée par ailleurs du contenu spécialisé pour 3DEXCITE, la plateforme 3DEXPERIENCE et Onshape, afin d'accompagner les ingénieurs et les entreprises dans l'adoption de flux de travail numériques modernes.

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