注塑加工成型模拟与现实世界相遇

注塑加工成型模拟和注塑机之间的直接数据接口将计算机模型与现实世界的过程联系起来。这可以通过持续生产改善产品和模具设计的结果。一个案例研究展示了家庭模具中汽车部件的这些好处。

使用当今的数字工具，甚至在新注塑产品的模具配置之前就已经生成了大量信息。例如，使用仿真来识别可能的浇口位置、检查型腔的填充行为、设置注塑工艺的边界条件以及优化模具冷却。当模拟结果令人满意时，可以开始模具生产，然后进行试制、优化机器设置，进行批量生产。然而，在取样期间，通常需要对型腔进行返工以达到所需的产品质量。这会显着提高项目成本并延长新产品的上市时间。

模拟中定义的许多工艺参数没有转移到生产过程中这一事实可能是额外工作的原因之一。为什么会这样？主要问题在于对模拟过程生成的值进行耗时的转换以使其有用。此外，模拟技术人员收到的关于随模具提供的配置数据记录质量或模拟质量的反馈几乎为零。

首先，模拟和注塑机控制器需要学习如何用同一种语言相互交谈。

为了突破这一数据障碍，Engel开发了一种数据接口，称为simlink，该接口有助于将在模具生产之前通过仿真定义的参数设置以以下形式直接传输到注塑机的控制单元一组初始的建议设置。相反，该接口还可以将现实世界的工艺数据从成型机传输回模拟环境。目的是通过迭代进步来提高模拟的质量。这样，仿真技术人员和生产技术人员就可以互相利用彼此的知识和成果，互相学习。

模拟的准确性很大程度上取决于建模和材料数据的质量；换句话说，它是一个“garbage-in/garbage-out”系统。仿真越逼真，结果越好，仿真的好处也越大。因此，simlink接口同样可以作为后处理器来导出注塑机的初始设置，也可以作为预处理器将生产数据导入模拟环境。因此，simlink旨在从注塑产品的模拟中生成一组初始建议设置，同时通过生产反馈稳步提高模拟质量。为此，simlink配备了三个功能：修改、导出和导入。

在修改功能中，将模拟的边界条件和工艺设置与为产品设想的注塑机进行比较。例如，目标动力学包含在边界条件中，并且根据机器限制检查模拟的过程设置。修改可以衡量产品是否可以在选定的成型机上实际制造。

在Export中，接收用于在机器上取样新模具的建议初始设置，并直接传输到Engel注塑机的控制装置。因此，模拟的边界条件被转换为可以写入成型机的零件数据集，其设置值可以由控制器正确解释。过程参数和配置文件会自动与所选机器的极限值进行比较。通过这种方式，处理器可以使用经过仿真测试的设置更有效地开始生产。

注塑机数据库确保通过对实际机器能力的准确建模来执行模拟。

在导入的情况下，情况正好相反：来自生产机器的真实参数值和信号被引导回模拟程序。使用该反馈，模拟技术人员可以验证模拟质量、比较压力曲线并积累专业知识。

当前版本的simlink可与两个仿真工具一起使用——Autodesk的Moldflow和Simcon的Cadmould。数据接口与带有CC200和CC300控制单元的Engel注塑机兼容；不需要额外的软件或硬件。

simlink生成的建议设置可以通过多种方式传输到注塑机。数据传输可以通过公司网络（例如网络驱动器或MES）或通过互联网进行。如果机器未联网，也可以使用U盘进行传输。敏感数据（例如CAD文件和完整模拟项目的信息）保留在用户的本地系统中，不需要使用simlink。只有必要的参数和设置通过接口传输，因此用户在任何时候都可以完全透明地了解数据流量。

通过模拟确定的初步设置和真实世界的成型过程结果来回共享有助于改进模拟和优化机器设置。

进行测试

Engel与OerlikonHRSflow和Borealis合作，对simlink进行了广泛的实际测试。三腔一热流道叶栅8个伺服电动喷嘴的家庭模具投入生产。有问题的部件是车门的内部装饰、地图袋和加强元件，所有部件均由含有7%矿物填料的聚丙烯制成。

零件生产的设置将通过模拟确定和优化。优化的重点是所有三个型腔的流动前沿速度恒定，以及热流道伺服电动喷嘴的切换点。在这个具有不同尺寸型腔的家庭模具中，的挑战是协调热流道喷嘴的级联到流动前沿位置。

仿真模型在AutodeskMoldflow中建立，包含型腔、整个热流道、伺服电针关闭喷嘴和机器喷嘴，包括螺杆前面的一些空间。模具冷却也包括在模拟中。

用于汽车热流道系列模具的AutodeskMoldflow仿真模型具有八个伺服电动阀式浇口喷嘴。

首先，使用相对注射曲线进行与机器无关的模拟，注射速度被定义为通过型腔填充水平的体积流量百分比。因此，型腔中任何点的熔体前沿速度与系统中的熔体压缩无关。

首先，使用相对注射曲线执行与机器无关的模拟，其中注射速度被定义为通过型腔填充水平的体积流量百分比。

目的是在整个灌装过程中保持恒定的流动前沿速度。各个热流道喷嘴的切换点是根据灌装期间的流动前沿位置确定的。指定腔中的流动前沿将在相应的浇口处与来自喷嘴的流动前沿相遇。这很容易通过初始的独立于机器的模拟来实现；各个喷嘴的打开时间完全相互分离，并与系统中的熔体压缩完全分离。这表明，通过选择与机器无关的仿真，即使是复杂的系统也可以非常快速地优化，并且仿真中的迭代次数很少。

通过模拟优化流程

在与机器无关的模拟中，所有初始设置都是使用simlink为所选注塑机确定和修改的。为了在特定生产机器的基础上进一步优化流程，再次模拟获得的机器相关设置。

由于与机器相关且因此非常现实的参数的结果非常令人满意，因此生成了一个初始数据集用于采样并输出到生产机器的CC300控制单元。

根据从模拟中获得的值，在HRSFLEXflow控制单元中手动输入开针设置。当启动注塑机时，实际的切换点随后被设置为与模拟相匹配。不需要其他优化步骤来生产所需质量的零件。

标有箭头的针式关闭喷嘴打开时的填充过程快照。模拟数据与实际短射之间有很高的一致性。

显示了在图像中标记的针式关闭喷嘴打开时间的填充过程中的快照。在模拟中，注意确保对于所有针式关闭喷嘴，相应腔体的流动前沿和要打开的关闭喷嘴在浇口处相遇，以避免焊接线。该描述显示了初始模拟数据和实际短射之间的高度一致性。

描绘了从速度控制的注射阶段切换到压力控制的保压阶段时的快照。再次，模拟和实际零件之间的一致性水平非常高。

从注射阶段切换到保压阶段时的快照也显示了仿真和实际零件之间的极好一致性（注意突出显示的细节区域）。

为了向模拟技术人员提供有关在模拟中确定的设置参数的可用性的反馈，在实际过程中使用的零件数据和测量结果通过simlink从机器传回模拟程序。由于simlink自动编辑和导入生产中的实际数据，仿真技术人员可以立即开始后期仿真；无需繁琐的手动输入值和配置文件。具有特殊价值的事实是，实际机器行为被传送到具有实际曲线的模拟程序中，包括切换期间注射压力的波动，直到达到所需的保压压力。

比较注射压力曲线表明，尽管使用了真实的工艺设置，但模拟预测的峰值远低于在成型过程中测量的峰值。然而，在初的成型试验中没有测量粘度的压力依赖性。为粘度的压力依赖性添加因子D3产生了更接近实际成型试验的模拟结果。

模拟的流动前沿速度与实际注入参数非常吻合。当比较图7中的注射压力曲线时，很明显模拟预测的峰值远低于在成型过程中测量的曲线，尽管使用了实际的工艺参数。仔细观察材料参数（Moldflow“三重金标准”）表明，没有测量粘度的压力依赖性。在普遍使用的cross-WLF模型中，压力依赖性用参数D3来描述；在这种情况下，D3=0。通过根据经验调整此参数，可以快速实现测量和模拟压力曲线之间更好的一致性。

来自生产的反馈有助于模拟技术人员更好地了解生产中使用的材料以及相关工艺参数的质量。这样，其他应用程序的模拟质量就会提高。例如，可以对后续项目进行更准确的压力预测。

型腔压力曲线的比较还可以提供有关诸如存储在模拟数据库中的材料参数质量等方面的附加信息。型腔压力的发展对所讨论的模制零件的收缩和翘曲有重大影响。因此，目的是通过模拟尽可能准确地预测型腔压力的发展。

根据所选注塑机修改模拟参数，可以使用更复杂的注塑曲线并真实地评估循环时间。来自生产的反馈有助于提高模拟质量，从而避免昂贵的模具返工。