Articolul prezintă utilizarea simulării CAE în programul CADMOULD FLEX v19.0 pentru optimizarea geometrică a unei matrițe de injectat mase plastice. Pornind de la o piesă care genera subtăieri și necesita mecanisme laterale de demulare, s-a realizat o analiză de deformare (warpage) pentru a evalua comportamentul materialului în faza de răcire. Pe baza rezultatelor obținute, s-a efectuat o predeformare controlată a cavității matriței, compensând contracția unghiulară. Soluția propusă a permis încadrarea piesei în toleranțele dimensionale și eliminarea mecanismelor suplimentare de demulare, conducând la reducerea costului matriței de injectat.
Punctul de plecare al acestui studiu îl reprezintă o piesă injectată, proiectată cu un unghi de 89º (±2º) pe un perete critic, conform cerințelor impuse în desenul de execuție al piesei. Zona analizată este una sensibilă din punct de vedere constructiv, deoarece unghiul respectiv influențează poziționarea piesei în ansamblul din care face parte. De aceea, respectarea toleranței dimensionale a unghiului respectiv este esențială pentru funcționalitatea finală a produsului.
O analiză preliminară de fezabilitate, în programul CADMOULD FLEX V19.0, indică faptul că în zona respectivă apare o subtăiere (undercut), ceea ce înseamnă că pentru ca piesa să poată fi extrasă din matriță fără deteriorarea acesteia, va fi nevoie de un mecanism suplimentar de demulare. Deși această soluție este foarte frecvent utilizată în practică, ea conduce la creșterea complexității matriței și, implicit, la creșterea costurilor acesteia.
Figura 1. Analiza de fezabilitate
Pentru a evalua comportamentul materialului (Witcom PA6-2004/39) în faza de răcire, s-a realizat o analiză de deformare (warpage) pe modelul 3D al piesei. Simularea evidențiază o tendință clară de deformare în zona peretelui respectiv, care conduce la micșorarea unghiului față de modelul 3D. Prin efectuarea mai multor simulări, s-a constatat că deformarea nu este aleatorie, ci predictibilă și cuantificabilă. Rezultatele obținute oferă valori destul de precise ale variației unghiulare, furnizând baza tehnică necesară pentru o intervenție controlată asupra geometriei cavității matriței. După cum se poate observa în figura 2, unghiul de 89º tinde să se micșoreze în timpul răcirii, datorită deformațiilor cauzate de tensiunile interne apărute în urma injectării.
Figura 2. Măsurarea unghiului după deformarea din faza de răcire
Pe baza valorilor obținute în urma rulării a mai multor simulări, s-a decis ajustarea controlată a geometriei cavității matriței. Strategia adoptată a constat în mărirea unghiului din cavitatea matriței de la 89º la 92º, intervenție realizată în matriță, fără modificarea cerinței dimensionale a piesei finale. Această ajustare permite compensarea deformării piesei, având în vedere tendința materialului de a se deforma în timpul răcirii, micșorându-se astfel unghiul în zona respectivă, după cum se poate observa în figura 3.
Figura 3. Măsurarea unghiului după deformarea din faza de răcire în cazul piesei ajustate
De asemenea, prin majorarea unghiului la 92º în zona respectivă, se elimină subtăierea care apare în cazul în care unghiul din matriță ar fi rămas de 89º. Eliminarea subtăierii înseamnă că nu va mai fi nevoie de un mecanism suplimentar de demulare în matriță, reducându-se astfel semnificativ costul de fabricație al matriței. Acest lucru este evidențiat în figura 4, unde este prezentată analiza de fezabilitate în cazul piesei actualizate.
Figura 4. Analiza de fezabilitate a piesei actualizate
În concluzie, analiza de fezabilitate pentru geometria modificată la 92º confirmă eliminarea subtăierilor și posibilitatea demulării directe, fără utilizarea unor mecanisme auxiliare. Această modificare a fost posibilă prin efectuarea mai multor simulări în programul Cadmould FLEX
Programul a oferit o imagine clară a distribuției temperaturilor, a tensiunilor interne și a deformărilor care apar în faza de răcire a piesei, permițând astfel cuantificarea precisă a deformării unghiulare. Fără aceste informații, decizia de modificare a cavității ar fi fost realizată fie intuitiv, cu valori stabilite pe baza unor date empirice, fie prin corecții succesive, cu costuri ridicate și întârzieri semnificative. Prin utilizarea CADMOULD, au fost colectate date care au permis predeformarea matriței în mod preventiv, înainte de execuția acesteia, eliminând astfel necesitatea unor intervenții ulterioare.
Astfel, acest studiu demonstrează cum simulările CAE pot transforma un fenomen fizic inevitabil, precum deformarea piesei injectate, într-un parametru controlabil, care poate fi utilizat strategic în faza de proiectare a matriței, conducând atât la respectarea toleranțelor dimensionale ale piesei, cât și la simplificarea constructivă a matriței. Așadar, programul CADMOULD FLEX nu este doar un instrument de verificare, ci un factor decisiv în ceea ce privește optimizarea tehnică și economică a matriței.
