martes, 4 de junio de 2019

Conozca Cómo Mejorar el Rendimiento de sus Piezas Fundidas Simulando su Proceso de Fundición

   
INDUSTRIA
Automotriz
RETO
Simulación de fundición en molde permanente, análisis de resultados y optimización de diseño para el pasador de cerradura de automóvil.
SOLUCIÓN
Emplear solidThinking Click2Cast para realizar pruebas y optimizar con el fin de crear una parte sólida y rediseñada.
RESULTADOS
• Optimización de la velocidad de inyección para eliminar la turbulencia debida al atrapamiento del aire.
• Predicción de la zona crítica (o ubicación de la porosidad) de manera precisa en la parte para ayudar en la modificación apropiada del diseño.
• Reducción de la porosidad de 0,45 mm3 a 0,03 mm3.
"Hemos visto ahorros significativos de tiempo y costos al utilizar Click2Cast:
€ 5,000-10,000 y 3 semanas para pruebas reales vs. € 500-600 y 1 día de simulaciones en Click2Cast".
Ahmed EL ABIDI
Gerente de CAE y Experto Senior, U-Shin
PERFIL DEL CLIENTE
U-SHIN es un fabricante mundial de piezas automotrices, especializado en dispositivos de sistemas automotrices y mecatrónica. Su línea principal de productos incluye juegos de cerraduras, cerraduras electrónicas de columna de dirección, paneles de control de climatico, pestillos de puertas, entrada sin llave, manillas de puertas, interruptores, sistemas de cierre de energía y módulos de acceso trasero. La experiencia de U-Shin abarca desde el diseño de maquinaria mecánica hasta la ingeniería electrónica y el software, ofreciendo soporte completo desde el desarrollo y diseño de varias piezas y sistemas hasta la fabricación.
Muchas de las piezas y accesorios automotrices que produce U-Shin se fabrican con zamak, una aleación con zinc como metal base. "En la fundidora de U-Shin se producen aproximadamente 10 toneladas de zamak por día, siendo uno de los centros de fundición más grandes de Europa", afirma Ahmed EL ABIDI, gerente de CAE y Experto Senior de U-Shin.
U-Shin se enorgullece de ser uno de los líderes mundiales en la realización de fundición a alta presión con zamak. Con el desafío de generar más de 100 moldes por año, U-Shin reconoce que la optimización de estos herramentales, así como el diseño y el proceso de fabricación, no solo reduce el tiempo y el costo, sino que también es un factor clave para brindar a sus clientes las soluciones confiables que esperan y que demanda la industria automotriz.
SOLIDTHINKING CLICK2CAST EN EL PROCESO DE SIMULACIÓN DE FUNDICIÓN
Comprender el flujo y las características de material del zamak es crucial para producir una pieza de calidad y confiable. Ser capaz de simular, observar y tener una mejor visión de este material es uno de los muchos beneficios que U-Shin ha visto al implementar el software de simulación de fundición Click2Cast de SolidThinking.
"Al utilizar Click2Cast, podemos comprender mejor el flujo de zamak e identificar las causas y la ubicación de las porosidades", señala Ahmed. Con la extensa base de datos de materiales que ofrece Click2Cast, compañías como U-Shin pueden simular el proceso de fundición para varias piezas sometidas a diferentes requerimientos de carga. Uno de los proyectos más recientes de U-Shin involucró el análisis de falla de un pasador de cerradura automotriz y el rediseño de la pieza en base a los resultados de la simulación en Click2Cast. El punto de falla en el pasador se produjo durante la prueba de vibración.
"Al realizar la prueba de vibración, el movimiento de deslizador fue bloqueado por el cuerpo de zamak, lo que hizo que el pasador no recibiera la cantidad adecuada de impactos y se rompiera", explica Ahmed. Después de ejecutar una simulación en Click2Cast y una prueba experimental, quedó claro que el área de rotura ocurrió donde apareció la porosidad en la simulación de fundición. Ahmed señaló: "Una vez que pudimos identificar este punto de falla, podríamos rediseñar la pieza y eliminar toda la porosidad de la zona crítica".
OriginalModificada
Mejora en el Producto
   
Mejora en el Proceso
Reducción de Porosidad

Sección Crítica
 
¿QUE SIGUE?
U-Shin continúa empleando Click2Cast en varios proyectos automotrices. Al utilizar Click2Cast, U-Shin puede anticipar, modificar y mejorar un diseño lo cual le permite a la compañía proporcionar la calidad y la solidez que sus clientes exigen en sus partes. Ahmed afirma: "En lo que respecta a los proyectos futuros, U-Shin planea trabajar con el equipo de Click2Cast para explorar y desarrollar otras funcionalidades de la herramienta, como la malla adaptable, el cálculo de esfuerzos y la optimización térmica".
ACERCA DE U-SHIN LTD.Fundada en 1926, U-Shin Ltd. es un proveedor de partes automotrices que brinda soluciones confiables e innovadoras para satisfacer las expectativas de los clientes más exigentes del mundo. U-Shin Ltd. se especializa en el desarrollo de productos, diseño, fabricación y venta de productos mecánicos y sistemas y componentes eléctricos, además de diversos dispositivos de sistema y máquinas de control.

martes, 23 de abril de 2019

Optimice el Diseño de sus Productos Soplados Simulando con B-SIM



Caso de Estudio: Optimización del Diseño de un Tanque de Agua
   

Este ejemplo demuestra que B-SIM funciona como una herramienta de optimización para el diseño de nuevos productos. La pieza, un tanque de agua para automóviles, es producido a través del moldeo por extrusión-soplado.

Este caso de estudio fue tomado de la tesis de PhD
“Prozess-Simulation des Extrusionsblasformens von Kunststoffhohlkörpern (Proceso de optimización de piezas plásticas huecas por extrusión soplado)”
Peter Gust, Fachbereich Maschinentechnik der Universität Siegen, Alemania.
Tanque de Agua – Optimización del Diseño
   
    En este caso de estudio el objetivo es la optimización del diseño de un tanque de agua, utilizado en automóviles. El espesor mínimo final de pared requerido fue de 0.8 mm. Además, las dimensiones del tanque tenían que ajustarse dentro del espacio disponible en el auto. 
La figura a continuación presenta la pieza moldeada. El tanque tiene orificios en uno de sus lados, con el fin de sostener una bomba y un sensor de llenado. En el tope, existe una apertura para permitir su llenado. La pieza está hecha de PEAD.


Figura 1. Modelo del tanque de agua a producir.
   
Geometría CAD 3D del tanque y las herramientas
    En la siguiente figura, a la izquierda, se presenta el modelo CAD del tanque, tal y como fue diseñado para encajar en el espacio disponible en el auto. El modelo fue creado desde un archivo IGES, entregado por el fabricante del vehículo.
A la derecha, hay una pieza móvil que permite formar el hueco para una bomba y un sensor. Esta parte está representada por una herramienta independiente en B-SIM.

    
Figura 2. Diseño CAD de la pieza (izquierda) y de la herramienta para abrir los orificios (derecha).

Simulación - Soplado sin Asistentes
    Se realizó la primera simulación sin la pieza móvil que forma los orificios. Esta simplificación resultó en una gran red donde el material no alcanzó a tomar la forma real del molde, tal y como se puede observar en la siguiente figura.


Figura 3. Resultados de la primera simulación, sin la herramienta para orificios.
     Este problema con la red fue resuelto a través de un pequeño cambio o modificación de la superficie divisoria. Luego, los resultados de una nueva simulación permitieron analizar la diferencia de espesores en la pieza.
En la siguiente figura, la escala de espesores se estableció en un rango desde 0.6 a 1.0 mm, para resaltar las áreas críticas. A la derecha, se señala el área que no logró ser llenada, donde la pieza no logró conformarse por completo.


Figura 4. Resultados de la segunda simulación, presentando las áreas incompletas.
    Empleando una escala de colores, se facilita determinar las áreas con espesores críticos en la pieza.
A lo largo del borde de la pared de 0.8 mm de espesor, se asignó una línea de corte. La siguiente figura muestra (de izquierda a derecha) primero la geometría de la pieza original, luego el resultado de espesor de pared obtenido en la simulación y finalmente la geometría modificada de donde han sido removidas las partes de la pieza con paredes demasiado delgadas.
    
Figura 5. Resultados de la segunda simulación, presentando las áreas incompletas.
Simulación - Soplado con Herramienta
    El diseño del tanque fue modificado en CAD y nuevamente ingresado en B-SIM. El resultado de esta nueva simulación se presenta en la siguiente figura.
Cabe resaltar, luego de haber observado los resultados, que el espesor final de pared no llega a estar por debajo del límite establecido de 0.8 mm.



Figura 6. Tercera simulación de la pieza, en base a la geometría modificada.
    El último paso por seguir es realizar la simulación considerando la pieza móvil que forma los orificios mencionados anteriormente. Una vez cerrado el molde, la pieza se mueve dentro de la cavidad y forma el orifico.
Tres etapas del movimiento se presentan en la siguiente figura.
    
Figura 7. Movimiento en tres etapas de la herramienta independiente.
    La simulación permitió comprobar que el espesor final de pared satisface el criterio de mínimo espesor de 0.8 mm, siempre que se emplee la herramienta móvil para los orificios. El uso de esta pieza móvil funciona a la perfección siempre y cuando esta se mueva dentro de la cavidad una vez que se cierre el molde.
En este ejemplo, la geometría final de la pieza fue optimizada y los resultados se emplearon como base para la modificación de la herramienta original.

    Sin haber realizado este estudio de simulación, el molde original tendría que haber sido modificado varias veces o incluso ser fabricado una vez más para lograr cumplir el criterio de diseño del mínimo espesor. Al momento en que se comparan estos costos, la simulación computarizada representa 1/6 del costo del molde en este caso. Además, el tiempo dedicado a la simulación es insignificante al momento en que se compara con el tiempo requerido para las modificaciones del molde (siendo el caso de ser necesarias). Esto indica que, empleando un software de simulación para la optimización del diseño de piezas, se ahorra más dinero y tiempo.

lunes, 11 de febrero de 2019

Descubra Cómo Disminuir los Costos de Fabricación de sus Moldes de Inyección Simulando con Moldex3D

Moldex3D Exitosamente Disminuyó los Costos de Fabricación de
Chi Lin Technology
Perfil del Cliente
Chi Lin Technology fue fundada en 1964 y es una de muchas compañías subsidiarias del Grupo Chi-Mei.
Su mezcla de productos inició con productos relacionados con películas de PE y luego se fue expandiendo hasta incluir plásticos compuestos con color y materiales compuestos. Chin Li ha estado jugando un rol importante en el campo de los “materiales plásticos procesados”, en Taiwán, por más de 40 años. (Fuente: www.chilintech.com.tw)
El Reto
Cumplir con los estrictos requisitos de espesor; no se permiten rebabas ni polvo o impurezas.
La Solución
Un nuevo diseño con un incremento del espesor en dos áreas delgadas ha sido propuesto como la solución a los problemas del diseño original.
* El fenómeno de vacilación de flujo ha sido solventado.
* Se redujeron la presión en el bebedero y la fuerza de cierre.
* Los esfuerzos fueron reducidos.
* Se mejoró el alabeo de la pieza.
Beneficios Clave
Los resultados demostraron que Moldex3D no solamente reduce los costos de investigación sino que conlleva a un mejor manejo del tiempo y a la calidad del producto.

Desde 2002, Chin Lin exitosamente ha empleado Moldex3D para desarrollar más de cientos de productos, y los resultados han demostrado que Moldex3D no solo ayuda a reducir los costos de investigación y desarrollo, sino que también mejora la gestión del tiempo y la calidad del producto.
Lee Mao-Song, President of Chi Lin Technology Co.

En años recientes, Chi Lin ha expandido su negocio precisamente dentro de la industria del moldeo por inyección. Esto les ayuda a producir un amplio rango de productos plásticos, incluyendo componentes claves en el mercado TFT-LCD. Para cumplir diversos requerimientos de este tipo de productos las geometrías de la pieza suelen ser muy complicadas. Además, el costo del producto y su eficiencia hacen que el desarrollo y el diseño de los moldes sean aún más complejos.
Hoy en día, la ligereza, delgadez, y los grandes tamaños son los requerimientos básicos de los productos TFT-LCD. Para los fabricantes, siempre es un gran reto el cumplir estos estándares. En 2002, Chi Lin adoptó la técnica de análisis por simulación en Moldex3D para determinar la viabilidad de los planes de diseño del producto, en las primeras etapas del proceso de desarrollo.
Moldex3D Puede Detectar Fallas en Diseños Originales
La muestra en discusión es un substrato plástico TFT-LCD. La planitud requerida debe mantenerse menor a 1.5 mm, y los problemas con rebabas y polvo se deben evitar a toda costa.
Existen dos problemas con el diseño: excesiva presión de inyección que puede resultar en esfuerzos excesivos que, a su vez, inducen a problemas de deformación (alabeo) y, por otro lado, las rebabas aparecen a razón de fuerza de cierre insuficiente.
(1) Fenómeno de Vacilación
Para entender mejor el desarrollo de este producto, el comportamiento durante el llenado es examinado numérica y experimentalmente a través de una investigación por disparos cortos.
Las figuras 1 y 3 muestran los resultados de la simulación y las figuras 2 y 4 muestran resultados experimentales del diseño original. Obviamente, tanto la predicción numérica como la verificación experimental están en un buen acuerdo.
Los resultados, además, indican que la vacilación ocurre en la porción central de la pieza. Estas figuras también muestran la distribución del frente de flujo y la ubicación de las líneas de flujo. Además, considerando el avance del frente de flujo, el llenado de las cavidades puede observarse todo el tiempo, permitiendo que la ubicación de las líneas de soldadura y las trampas de aire se puedan predecir. Mientras tanto, el fenómeno de disparo corto puede ser estimado y esto ayuda a los usuarios a identificar dónde las ventilaciones deben de ser colocadas.
   



Fig. 1 Predicción del frente de flujo del diseño original.Fig. 2 Muestra por disparo corto del diseño original.Fig. 3 Predicción del frente de flujo del diseño original.


Fig. 4 Muestra por disparo corto del diseño original.Fig. 5 Frente de flujo vista iso-contorno del diseño original.
(2) Fuerza de Cierre Muy Alta
A continuación, se presentan las curvas de presión en el bebedero y la fuerza de cierre (figuras 6 y 7, respectivamente). La presión en el bebedero alcanzó un valor máximo de 114 MPa, mientras que la fuerza de cierre llegó hasta 1200 toneladas.
Estas curvas pueden ser usadas para monitorear el comportamiento de la presión y la fuerza de cierre necesaria durante las fases de llenado y compactación. Asimismo, la presión en los canales y entradas pueden ser determinadas. Por lo tanto, la presión estimada puede indicar a los usuarios un valor de referencia para el diseño de los canales y del molde.
   


Fig. 6 Curva de la presión en el bebedero.Fig. 7 Curva de la fuerza de cierre.
(3) Esfuerzos Muy Altos
A continuación, se presenta la distribución de esfuerzos de corte del diseño original (figura 8). Claramente, ha sido demostrado que altos esfuerzos (>1 MPa) son factores clave en el alabeo de las piezas inyectadas. En general, no deberían de ser mayores a 0.5 MPa.
   

Fig. 8 Distribución de los esfuerzos de corte.
(4) Serios Problemas de Deformación (Alabeo)
La figura 9 presenta la distribución del desplazamiento por alabeo de la pieza, por un rango entre 1.46~1.56 mm en el eje Z. Este resultado muestra que el alabeo es bastante crítico y no concuerda con los criterios iniciales.
   

Fig. 9 Predicción del alabeo en la dirección del espesor (eje Z).
Confrontando los Problemas, Obteniendo una Mejora Relevante del Producto Final
El problema principal con el diseño original es que existen dos áreas delgadas en la pieza. Por lo tanto, el diseño revisado fue propuesto con un incremento de espesor en esas áreas problemáticas.
(1) Resolución del Fenómeno de Vacilación
El siguiente conjunto de figuras (fig. 10~14) donde se presentan el frente de flujo simulado y la prueba real en el molde, claramente indican que el problema con la vacilación fue resuelto exitosamente.
   



Fig. 10 Predicción del frente de flujo del diseño modificado.Fig. 11 Muestra real por disparo corto del diseño modificado.Fig. 12 Predicción del frente de flujo del diseño modificado.


Fig. 13 Muestra real por disparo corto del diseño modificado.Fig. 14 Iso-contorno del frente de flujo del diseño modificado.
(2) Reducción de la Presión en el Bebedero y Fuerza de Cierre
Como se presenta a continuación, el esfuerzo disminuyó a 89 MPa (1 MPa = 9.8 Kg/cm2) y la fuerza de cierre requerida decreció hasta 920 Ton (figuras 15 y 16, respectivamente).
   


Fig. 15 Diseño modificado: curva de registro de presión en el bebedero.Fig. 16 Diseño modificado: curva de registro de la fuerza de cierre.
(3) Esfuerzos Reducidos
La siguiente figura presenta la distribución de esfuerzos de corte para el diseño modificado. Estos esfuerzos son menores que 0.5 MPa en toda el área presentada. Claramente, la porción con altos esfuerzos de corte del diseño original fue removida.
   

Fig. 17 Distribución de esfuerzos de corte del diseño modificado.
(4) Mejora del Problema con el Alabeo
Finalmente, la distribución del alabeo en la dirección del espesor de la pieza se presenta en la figura 18.
La magnitud del alabeo se encuentra controlada entre ~0.52 y 0.56 mm. Obviamente, se pudo observar una gran mejora en cuanto al problema de deformación.
   


Fig. 18 Distribución del alabeo en la dirección del espesor de la pieza (eje Z).Fig. 19 Diseño original (arriba) y diseño modificado (abajo).
Ahorre Tiempo y Dinero
Empleando Moldex3D para ejecutar simulación numérica para el diseño de productos y su desarrollo, Chi Lin puede solventar problemas cruciales en el momento justo. De este modo, se han disminuido los costos de producción y la competencia ha aumentado.

El presidente de Chi Lin Technology Co., el sr. Lee, indicó que: “Desde los últimos años, la competencia en el mercado de monitores TFT-LCD se ha vuelto extremadamente feroz. Conocer cómo reducir los costos de fabricación de los productos e incrementar la velocidad y la eficiencia en la línea de producción, es ciertamente un tema importante para toda industria. Por lo tanto, la implementación de la tecnología de análisis por simulación de Moldex3D puede cumplir con estos criterios. Desde 2002, Chi Lin ha empleado exitosamente Moldex3D para desarrollar más de cientos de productos, y los resultados han demostrado que el software no solo reduce los costos de investigación y desarrollo, sino que también mejora el tiempo en que se logra y la calidad del producto.”

martes, 22 de enero de 2019

Optimice los Parametros de su Moldes de Termoformado Simulando con T-SIM

  
   
Caso de Estudio: Optimización de espesores de una bandeja de PET
   

  
Este ejemplo, cortesía del Sr. Hannes Jacob y Sr. Manfred Jacob de 
Manfred Jacob Kunststofftechnik GmbH & Co. KG en Alemania, demuestra que T-SIM funciona como una herramienta de optimización para la afinación de las condiciones de procesamiento de su molde. 
La pieza, una bandeja de transporte, es producida a través del termoformado asistido por pistón.
    
Bandeja – Proceso de Optimización
   
La bandeja está hecha de PET, con un espesor inicial de lámina de 0.8 mm. El objetivo era obtener un perfil de espesores óptimo, el cual pudiese resultar en propiedades mecánicas aceptables/requeridas.

El enfoque principal de la optimización era la profundidad final del asistente (pistón o plug), es decir, su posición era el único parámetro que se modificaba.

  
Figura 1. Bandeja de Transporte en físico (izquierda) y diseño CAD (derecha).

   
Influencia de la posición final del asistente – Análisis de Simulación
  
Se emplearon cuatro (4) posiciones finales del asistente para la simulación, con el fin de observar su influencia sobre el perfil de espesores final:

Fondo         El plug se detiene a 1 mm del fondo del molde.
+ 1 cm        El plug se detiene a 11 mm del fondo del molde.
+ 2 cm        El plug se detiene a 21 mm del fondo del molde.
+ 3 cm        El plug se detiene a 31 mm del fondo del molde.
Cuatro (4) proyectos fueron calculados y procesados posteriormente con el fin de determinar valores de espesor para un análisis adecuado a lo largo del siguiente corte:
  
 

Figura 2. Corte realizado a través de T-SIM para evaluar perfil de espesores.

  
La comparación del perfil de espesores simulado se presenta en la siguiente figura:

Figura 3. Comparación del perfil de espesores para diferentes posiciones finales del plug (asistente)
  
A través de la figura, se puede deducir que la posición final óptima del plug debería de estar entre el fondo del molde y a 11 mm por encima el mismo.
  
Influencia de la posición final del asistente – Análisis Experimental
  
Para evaluar la coincidencia entre los resultados experimentales y la simulación, cuatro (4) muestras producidas con cuatro (4) diferentes posiciones finales del asistente (idénticas a las empleadas en la simulación) fueron medidas y sus valores de espesor fueron comparados con las simulaciones. Los resultados calculados se muestran en los siguientes gráficos:

Figura 4. Gráficas comparativas (simulación vs experimental) de los cuatro (4) casos estudiados


Resultados
  
Se esperaba que la posición final optimizada del plug estuviese entre el fondo del molde y a 11 mm por encima del mismo.

El mejor (óptimo) resultado se obtuvo a 5 mm por encima del fondo del molde.
Este caso de estudio demuestra cómo T-SIM puede ser usado en la optimización del termoformado asistido por pistón. No solamente la altura final del plug, sino también su forma/dimensiones pueden ser modificadas y evaluadas a través del computador en vez de malgastar material y tiempo en la producción real.


La comparación entre ambos resultados demuestra que T-SIM da resultados realmente buenos, aún en casos de formas complicadas producidas a través de termoformado asistido por pistón.
   

viernes, 30 de noviembre de 2018

Optimice el Diseño de sus Moldes de Inyección Simulando con Moldex3D

Estrategias de Ahorro de Tiempo y Costos Empleando Moldex3D para Tomar Mejores Decisiones en el Diseño de Productos y su Optimización

Perfil del Cliente
Cliente: Shape Corporation
País: India, USA, Europa, Asia
Industria: Proveedor Automotriz
Solución: Moldex3D eDesign

Shape Corporation es una subsidiaria de Net Shape Engineering LLC/ Shape Corp., es líder global en sistemas de gestión de energía de impacto que protegen a los usuarios, peatones y vehículos. Con sede principal en Grand Haven, Michigan, EEUU, Shape Corp. es un proveedor de servicios completos que ofrece diseño, ingeniería, evaluación y fabricación de soluciones plásticas y metálicas en Norteamérica, Europa y Asia. Es reconocida como pionera en el moldeo por inyección y en el formado por rodillo personalizado. Además, aplica su experiencia en manejo de sistemas de energía y otras industrias, como la automotriz, los mobiliarios de oficina, el sector salud, agricultura y más. (Fuente: www.shapecorp.com)
El protector de guardafangos encaja en la parte superior de las ruedas del vehículo y su función es proteger el cuerpo interno de acero de ser golpeado a altas velocidades por rocas, arena o elementos no deseados.



Resumen Ejecutivo
Este caso implica una pieza automotriz: un protector de guardafangos. Una parte sumamente empleada en la industria automotriz para todo tipo de vehículos. Básicamente, encaja en la parte superior de las ruedas de un vehículo y su función es proteger el cuerpo interno de acero de ser golpeado a altas velocidades por rocas, arena o elementos no deseados. 
La inyección de este protector requiere de canales calientes con entradas con válvula, las cuales son sumamente empleadas en el moldeo por inyección para manipular el flujo, el tiempo, la ubicación de líneas de soldadura y la presión en la cavidad. Además, la industria automotriz está encaminada a fabricar piezas más ligeras y delgadas para reducir su peso y, al mismo tiempo, intentar mantener estándares de durabilidad similares. En este caso, hay un sistema de entrada con válvula a lo largo con guías de flujo de diferentes espesores, colocadas en varias áreas para optimizar el patrón de llenado de la pieza, reducir trampas de aire, y reducir el tonelaje (fuerza de cierre).
En busca de simular este proceso, el equipo empleó un mallado de cáscara para realizar múltiples cambios de diseño en la geometría de la pieza al añadir guías de flujo de diferentes espesores en diversas ubicaciones, para minimizar la formación de las líneas de soldadura y balancear el patrón de flujo a través de la cavidad. Luego de obtener la situación óptima de llenado, después de múltiples corridas en el software Moldex3D, las modificaciones se agregaron a la geometría de la pieza final; el equipo de ingenieros de Shape utilizó Moldex3D eDesign para producir un mallado 3D y luego comparar los resultados finales entre el mallado de cáscara contra el 3D. Como resultado, el equipo determinó que el análisis por cáscara de Moldex3D produjo resultados confiables y los ayudó a hacer modificaciones rápidas de diseño en corto tiempo, y el análisis de malla 3D de Moldex3D eDesign les ayudó a verificar el diseño final de la pieza con resultados precisos y cercanos a la realidad, mucho antes de la fabricación del molde.

Se encontraron muchos desafíos al momento de diseñar la pieza y el molde:
Implementar un diseño ideal de entradas con válvula para lograr el balance del flujo.
Añadir guías de flujo para asegurar un llenado adecuado manteniendo el peso de la pieza bajo el rango deseado.
Reducir el tonelaje excedente requerido en el diseño original por debajo del límite de valor especificado.
Eliminar las numerosas pruebas de moldes y evitar las futuras reparaciones de piezas y moldes.


Avance del Frente de Flujo- 75%


Avance del Frente de Flujo- 100%

Avance del Frente de Flujo-75% (arriba): Formación de trampas de aire y líneas de soldadura que conduce a puntos débiles en la pieza, resaltados en rojo.
Avance del Frente de Flujo-100% (abajo): El lado izquierdo de la pieza se llena antes que el lado derecho. Este último indica un problema de llenado incompleto.


Soluciones
Para superar estos desafíos y lograr el objetivo inicial se necesitarían múltiples iteraciones de simulación del llenado de la pieza ajustando el número de entradas, su ubicación, la ubicación de las guías de flujo y cambios en su espesor. Además, todo tuvo que hacerse rápido debido a un corto plazo de 2 semanas para completar la simulación. Shape empleó cómputo remoto para construir y simular un análisis por mallado de cáscara en Moldex3D, el cual proporcionó resultados de simulación rápidos que permitieron entablar una discusión ingenieril en la siguiente dirección de iteración. Esto ayudó absolutamente a acelerar el flujo de trabajo y Shape fue capaz de obtener el escenario ideal de llenado en un tiempo corto y limitado. A continuación, el análisis 3D a través de Moldex3D eDesign fue empleado como ayuda para verificar aún más el diseño final. Es decir, se demostró que los resultados de la simulación del análisis 3D coincidían en gran medida con los resultados reales de la prueba del molde.


Caso de Estudio
En primer lugar, Shape ejecutó la simulación con una distribución básica de ubicación de las entradas para obtener una idea inicial del patrón de flujo, la presión y el tonelaje requeridos. Ellos utilizaron la opción de mallado de bajo nivel en Moldex3D para acelerar el tiempo de cómputo y, junto con el uso de su capacidad total de 8 CPU, obtuvieron resultados rápidos. En segundo lugar, en base a las corridas de análisis iniciales, Shape comenzó a cambiar la ubicación de sus entradas, al igual que su cantidad. Se hizo evidente que, debido a la limitación del tonelaje, no era posible obtener un escenario ideal de llenado sin añadir guías de flujo. Cada modificación de las guías de flujo requirió la recomendación de Shape, aprobada tanto por su propio equipo de ingeniería como por sus clientes.
Además, el equipo de ingeniería de Shape enfrentó una rígida restricción por la reducción del tiempo durante todo el proceso de desarrollo. Por ende, cambiaron al modelado por cáscara, el cual permitió obtener resultados de manera rápida y tener tiempo suficiente para modificar las guías de flujo por cada una de las más de 20 iteraciones. Modificaron las ubicaciones de las entradas, el espesor de las guías de flujo y sus ubicaciones hasta que todos los requerimientos fuesen cumplidos. Por último, fueron capaces de reducir la fuerza de cierre requerida por debajo de 2000 toneladas, y lograron un tiempo de llenado casi simultáneo tanto en el lado izquierdo como en el derecho de la pieza, con una diferencia de llenado menor de 2 segundos. Además, las trampas de aire fueron controladas dentro de un rango manejable y cualquier procesamiento posterior se mantuvo al mínimo, utilizando solo el menor número de canales externos para alimentar la pieza.

Al usar el mallado de cáscara de Moldex3D, Shape fue capaz de correr el análisis de la pieza original y luego hacer las modificaciones requeridas al añadir la guía de flujo y eliminando/cambiando el perfil de la pieza rápidamente, para lograr obtener los resultados ideales.

Luego, el equipo de ingeniería de Shape dio el recuento de la simulación al diseñador con el fin de modificar el diseño final de la pieza. Con el diseño final en mano, el equipo de ingeniería realizó la simulación con el modelado 3D de Moldex3D eDesign y verificó los resultados con el modelo original de cáscara y los resultados reales obtenidos de las pruebas del molde. Los resultados de simulación para ambos modelados, cáscara y 3D, se reflejaron bastante bien con el escenario de moldeo en la vida real.



Los resultados del análisis de simulación se corresponden de manera muy cercana con la pieza moldeada en la vida real, incluyendo el patrón de flujo, presión, tonelaje, etc.



Beneficios
Empleando los análisis de cáscara y 3D de Moldex3D, Shape fue capaz de obtener el patrón de flujo deseado, determinar el número óptimo de entradas y sus ubicaciones, y reducir la fuerza de cierre requerida. De esta forma, evitó acertadamente gastar una cantidad considerable de dólares en cambios potenciales del molde o sus reparaciones.

* Costos de Prueba:
Eliminación de aproximadamente 6 pruebas de moldes durante el control de calidad para poder determinar los problemas de flujo descubiertos a través de la simulación del llenado y la determinación básica de los parámetros del proceso.  
Costos de Prueba = $1200 USD * 6 = $7,200 USD

* Costos de Mano de Obra:
Piezas similares se trabajaron en el pasado, las cuales requirieron cesar el proyecto debido a llenados inadecuados y a la necesidad de tener dos operarios presentes por inyección. En esta pieza simulada se mantuvo constante el proyecto y la pieza requirió de un solo operario por inyección.
Costo de 1 (Persona) * $20 (Velocidad del Operario) * 1650 Horas (Trabajo) = $33,000 USD

* Costos de Reparación de Moldes:
Empleando la simulación por Moldex3D para cambios de diseño y optimización del proceso, Shape evitó de forma exitosa problemas de llenado que pudieron haberlos forzado a mover las entradas de los canales calientes 2 o 3 veces por un costo aproximado de $10,000 USD por 2 cavidades.
Reparación Evitada = $10,000 * 3 * 2 = $60,000

* Total Estimado de Costos Ahorrados:
$7200 + $33,000 + $60,000 = $100,200 USD

Además, gracias a las opciones de parámetros computarizados de Moldex3D (múltiples núcleos, cómputo remoto y análisis rápido), Shape también pudo lograr los resultados del análisis de manera rápida y eficiente. Con los resultados de flujo en mano, requirió de menor esfuerzo para convencer al cliente de Shape para realizar los cambios oportunos en el diseño de la pieza; y, debido a ello, se pudo completar la construcción del molde a tiempo. Después de que la herramienta fue fabricada y probada, los resultados reales de llenado de la pieza y su procesamiento coincidieron perfectamente con la predicción por simulación de Moldex3D. El equipo entero, incluyendo el cliente, estaban extasiados con los resultados positivos y el rápido tiempo de respuesta.

En conclusión, sin la ayuda de la herramienta CAE Moldex3D, hubiese sido complicado para Shape lograr su meta de proveer el producto de mejor calidad para su cliente implicando, a su vez, los menores costos de producción. Las tecnologías de simulación de Moldex3D exitosamente ayudaron a Shape a obtener los resultados óptimos y ahorrar una cantidad significante de costos potenciales de producción. Este caso es un ejemplo perfecto para demostrar cómo el análisis de Moldex3D puede ayudar a los usuarios a tomar mejores decisiones del diseño de sus productos y su optimización en busca de resolver diseños complejos y desafiantes, y problemas de fabricación.