De integratie van prototyping en Moldflow in het ontwerpproces
Mareco B.V. Ing. Marc Janssen Ir. Luc Janssen
17-02-2004
Prototyping en Moldflow de integratie in het ontwerpproces inhoud: prototyping
moldflow
www.mareco.nl
1)
Mareco highlights
2) 3) 4) 5) 6)
inleiding CNC-technieken Rapid Prototyping (SLS) prototype matrijzen / softtools integratie in het ontwerpproces
7) 8) 9) 10) 11) 12)
algemene informatie werkwijze specifieke produktfases integratie in het ontwerpproces voordelen conclusie 2
Mareco b.v. Mareco highlights
z
1939 Gereedschapmakerij
z
1965 Spuitgietmatrijzen
z
1972 Mareco Kunststoffen B.V.
z
1994 Rapid Prototyping (SLS)
z
2001 Moldflow Spuitgietsimulaties
z
2001 ISO 9001:2000 gecertificeerd
z
2004 2K-spuitgieten (2 componenten)
www.mareco.nl
3
- deel 1 -
De integratie van prototyping in het ontwerpproces Marc Janssen
www.mareco.nl
4
Prototyping inleiding
Prototyping bij Mareco ¾ Vervaardigen van functionele prototypes en kleine series in metaal en kunststof via CNC-technieken. ¾ Rapid Prototypes via Selective Laser Sintering in PA en SOMOS (= elastomeerachtig materiaal). ¾ Prototype matrijzen voor kleine series in het originele materiaal via aluminium tools en/of blokkedoosmatrijzen.
www.mareco.nl
5
Prototyping cnc-technieken
Prototyping → CNC-technieken toepassingsgebied: • •
hoogste graad nauwkeurigheid. meer mogelijkheden materialen.
www.mareco.nl
6
Prototyping rapid prototyping (SLS)
Rapid Prototyping → Selective Laser Sintering materiaal: Nylon (PA-12) toepassingsgebied: • •
functionele prototypes (mechanische sterkte). klikverbindingen en filmscharnieren.
www.mareco.nl
7
Prototyping rapid prototyping (SLS)
Rapid Prototyping → Selective Laser Sintering materiaal: SOMOS, elastomeerachtig materiaal toepassingsgebied: • • •
afdichtingen membranen deurraam profielen
www.mareco.nl
8
Prototyping rapid prototyping (SLS) Eigenschappen PA-12 [Kg/m ] [Mpa] [Mpa] [%] [Mpa]
dichtheid: elasticiteitsmodulus: treksterkte: breukrek: brinell hardheid:
950 1500 50 15 90
minimale wanddikte: nauwkeurigheid: waterdicht:
0,65 [mm] +/- 0,15 [mm] / 100 [mm] na impregneren met epoxy
www.mareco.nl
3
9
Prototyping rapid prototyping (SLS) Eigenschappen SOMOS [Kg/m ] [Mpa] [Mpa] [%] [-]
dichtheid: elasticiteitsmodulus: treksterkte: breukrek: shore A hardheid:
580 18 3 130 75
minimale wanddikte: nauwkeurigheid: waterdicht:
1,25 [mm] +/- 0,25 [mm] / 100 [mm] na impregneren met Polyurethaan
www.mareco.nl
3
10
Prototyping prototype matrijzen / softtools
Prototype matrijzen → aluminium- en/of blokkendoos matrijzen toepassingsgebied: ¾ snellere doorlooptijd dan hardtool → time-to-market reductie ¾ spuitgietprodukten in het originele materiaal ¾ testdoeleinden ¾ nul-series ¾ kleine totaal-series (korte levenscyclus produkt)
www.mareco.nl
11
Prototyping de integratie in het ontwerpproces
Integratie in het ontwerpproces ¾ praten over produkt (tastbaar) ¾ direct testen van ontwerp: • functionele aspecten (filmschanieren, klikvingers, e.d.) • visuele (design) aspecten • dimensionele aspecten
¾ als hulpmiddel bij matrijsconstructie
www.mareco.nl
12
Prototyping de integratie in het ontwerpproces
Integratie in het ontwerpproces ¾ Rapid Manufacturing via SLS komt op gang:
¾ voordeel: verkorten van time-to-market → kostenbesparing
www.mareco.nl
13
- deel 2 -
De integratie van Moldflow in het ontwerpproces Luc Janssen
www.mareco.nl
14
Moldflow algemene informatie
z
Moldflow = eindige elementen software pakket voor het simuleren en analyseren van het complete kunststof spuitgietproces
z
Mareco maakt gebruik van ‘Moldflow Plastics Insight (MPI)’ → meest uitgebreide en complete simulatie software pakket.
z
uitgebreide materialen database (8000+ materialen)
z
Moldflow analyses voor zowel intern gebruik als voor consultancy doeleinden aan derden
www.mareco.nl
15
Moldflow werkwijze Moldflow analyse structuur: 1.
basis = 3D-CAD model van produkt
2.
genereren / repareren eindige elementen mesh
3.
modelleren van matrijs constructie, zoals: z z z
3.
aanbrengen van randvoorwaarden, zoals: z z z
4.
schuiven, inserts koeling / verwarming (layout van kanalen) aanspuit lokatie(s) en runner layout
materiaal gegevens (polymeer, matrijs, schuiven/inserts) koeling / verwarming (vloeistof eigenschappen, temperaturen) proces condities (smelt temperatuur, injectiesnelheid, nadruk-profiel, e.d.)
resultaat analyse: z
www.mareco.nl
interpretatie en beoordeling van resultaten 16
Moldflow specifieke produktfases
Produktfases voor toepassing Moldflow analyse:
1 produkt ontwikkeling 2 produkt optimalisatie 3 matrijs ontwerp / optimalisatie 4 proces optimalisatie 5 trouble shooting
www.mareco.nl
17
Moldflow specifieke produktfases
1 produkt ontwikkeling ¾ haalbaarheids analyse z
is produkt maakbaar? → ontwerp aanpassingen
¾ waardevolle produkt informatie z
z
z
vergelijking tussen diverse polymeren → materiaal keuze machine sluitkracht / shot-volume / injectiedruk → indicatie proces gegevens scheluw-trekken produkt (part-warpage) → produkt kwaliteit
www.mareco.nl
18
Moldflow specifieke produktfases
2 produkt optimalisatie
¾ produkt kwaliteit z
visueel: lokatie van vloeilijnen en inzakkingen
z
dimensioneel: scheluwtrekken van produkt door niet-uniforme produktkrimp (part-warpage)
www.mareco.nl
19
Moldflow specifieke produktfases
3 matrijsontwerp / optimalisatie ¾ optimale aanspuit lokatie ¾ produktkrimp (matrijs afmeting) z z
ongevulde kunststof (uniform) vezel versterkte polymeren
¾ balanceren runner-systeem z z
multi-caviteiten matrijs meervoudige produkt aanspuiting
¾ effectiviteit matrijs koeling / verwarming ¾ ontluchtingslokaties in matrijs (inserts) www.mareco.nl
20
Moldflow specifieke produktfases
4 proces optimalisatie ¾ fine-tuning van produktkwaliteit z z z
nadruk profiel smelt temperatuur matrijs temperatuur
¾ optimaliseren cyclustijd z z
optimaal nadrukprofiel minimaal benodigde koeltijd
www.mareco.nl
21
Moldflow specifieke produktfases
5 trouble shooting ¾
Het is al te laat! → gevolg: vaak dure en tijdrovende matrijs aanpassingen
¾
‘trouble shooting’ van toepassing bij problemen met: z z
¾ ¾
(bestaande) spuitgietmatrijzen proces-instellingen
Moldflow: identificatie en analyse van de problemen gebieden vooraf analyseren van mogelijke oplossingen.
www.mareco.nl
22
Moldflow integratie in het ontwerpproces fase:
variabelen:
1 produkt ontwikkeling
ontwerp aanpassingen materiaal keuze proces gegevens produkt kwaliteit
2 produkt optimalisatie
produkt kwaliteit
3 matrijs ontwerp/optimalisatie
produkt kwaliteit proces cyclustijd effectiviteit matrijs ontwerp
4 proces optimalisatie
fine-tuning cyclustijd fine-tuning produkt kwaliteit
5 trouble shooting
------
www.mareco.nl
23
Moldflow integratie in het ontwerpproces
Voordelen: ¾ kosten besparend ontwerp aspecten (zoals produkt maakbaarheid) kunnen al in het vroegste design stadium geanalyseerd worden. ¾ tijd besparend (time-to-market reductie) z vermijden van ‘late’ veranderingen in produkt ontwerp z minimaliseren van eventuele matrijsaanpassingen tijdens proefspuiten.
www.mareco.nl
24
Moldflow integratie in het ontwerpproces
voordelen (vervolg): ¾ hoe eerder geimplementeerd in ontwerp proces, hoe meer variabelen. ¾ waardevolle produkt en proces informatie. ¾ produkt kwaliteit vooraf te beoordelen: z dimensionele-toleranties (part warpage, krimp) z visuele aspecten (vloeilijnen, inval)
www.mareco.nl
25
Moldflow integratie in het ontwerpproces
Conclusie: ¾
Integratie van Moldflow in ontwerpproces: z kosten besparend z time-to-market reductie z waardevolle produkt / proces informatie
¾
In het algemeen zijn bedrijven vaak niet bereid kosten te maken voor analyses in ontwerp stadium. z door schade en schande zijn velen wijs geworden
www.mareco.nl
26
Mareco b.v. Meer informatie op onze website www.mareco.nl
- deze presentatie is nu ook te downloaden via onze website www.mareco.nl
27
