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環(huán)球塑化網(wǎng)核心提示：起初，充膜只適用于塑料部件的設計和診斷。如今，已演變成部件的早期設計、驗證、優(yōu)化以及模具開發(fā)過程中大量應用的工具。2016年，ANSYS實現(xiàn)了超過10億美元的年收入。2017年2月，Hexagon AB收購MSC Software在CAE軟件行業(yè)的分公司，表明在實際生產(chǎn)環(huán)境中的測量數(shù)據(jù)將與仿真分析緊密結合

同樣的轉變和整合，同樣發(fā)生在注塑成型和模具設計的循環(huán)過程中。

充模分析人員角色的轉變

  最初，充模模擬僅被用于對塑料部件的設計進行診斷，以解決生產(chǎn)中的問題。

  現(xiàn)在，它還演變成一種在部件的早期設計、驗證和優(yōu)化以及模具開發(fā)的過程中得到大量應用的工具，并在大多數(shù)企業(yè)的設計和生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要作用。

  在這一演變過程中，用于部件和模具設計的全三維CAD軟件的廣泛應用做出的貢獻最大，但是，如果沒有自動網(wǎng)格生成器，它永遠不可能成功。

  早期，這通常需要花費數(shù)小時甚至數(shù)天的時間進行分析，在分析之前，需要建模和網(wǎng)格劃分?，F(xiàn)在，采用全自動的eDesign和Boundary Layer Mesh (BLM) 網(wǎng)格生成器，只需一次點擊即可完成網(wǎng)格，而且網(wǎng)格可以隨部件的修改而同步更新。

  因此，標準的充模分析任務已逐漸從專業(yè)的CAE分析師轉向模具設計師，甚至是上游的產(chǎn)品設計師。

  產(chǎn)品設計師和模具設計師習慣于依靠分析軟件來確定澆口位置、平衡流道設計、優(yōu)化冷卻通道配置以及解決翹曲等。

  此外，許多公司已開始將充模分析的核心嵌入到他們的內(nèi)部設計指導平臺中，以實現(xiàn)設計質量管理理念。

  這樣，每個部件的加工，都是通過充模分析來自動檢測注射壓力、收縮和翹曲的上限從而得到實現(xiàn)的。

  同時，通過在私有云上采用并行的計算集群來開展工作，可以顯著縮短計算時間，提高響應速度。

  為了幫助用戶節(jié)省大量的時間，以及為充模分析生成適當?shù)娜S流道網(wǎng)格，新一代的自動優(yōu)質流道網(wǎng)格發(fā)生器Moldex3D R15.0被開發(fā)出來。

  這種新的流道網(wǎng)格技術能夠自動創(chuàng)建高分辨率的六面體網(wǎng)格，為用戶提供各種連接線路流道接頭的節(jié)點類型，真實地反映流道原始的幾何形狀，并進一步節(jié)省計算時間，提高模擬精度。

  隨著“非匹配網(wǎng)格”技術的出現(xiàn)，用戶可以直接進行仿真分析，以得到準確的仿真結果以及相關部件的變形預測，甚至是在部件與部件嵌件之間的網(wǎng)格界面沒有連續(xù)地匹配數(shù)量的情況下。

  在Moldex3D R15.0中，這種僅用于支持部件嵌件的非匹配網(wǎng)格技術現(xiàn)在也得到了擴展，可支持模架的網(wǎng)格。

  這項技術超越了“當部件和部件嵌件的網(wǎng)格節(jié)點不匹配時，三維實體模架網(wǎng)格不能被自動預處理”的限制，并使用戶能夠加速制備模架網(wǎng)格，體驗由高質量的網(wǎng)格技術所實現(xiàn)的高效而準確的仿真分析。

從仿真到仿真

  工程師們對CAE軟件的要求和期望是無止盡的。

  除了對標準的注塑成型工藝進行仿真分析外，這種模具分析功能還包括特殊的工藝，比如，注壓成型、模壓成型以及金屬注射成型。

  作為Moldex3D已被證明的功能，在注塑成型過程中，對短和長纖維增強塑料(FRP)的纖維取向和FEA綜合分析，已得到了全球采用先進技術的汽車制造商以及領先的工程塑料生產(chǎn)商們的認可和引進。

  在Moldex3D R15.0中，這些優(yōu)點進一步地擴展到對FRP的模壓成型過程進行分析，以幫助用戶設計和優(yōu)化用于FRP的大批量生產(chǎn)工藝。

  除了全面支持FRP工藝外，近年來，隨著對輕質、節(jié)能汽車需求的持續(xù)增長，Moldex3D 已經(jīng)集成了先進的成型技術，比如，將氣輔注塑成型、水輔注塑成型、微發(fā)泡注塑成型(典型技術是Trexel公司提供的MuCell工藝)以及熱塑性塑料的化學發(fā)泡等納入到模擬預測的范圍中，并獲得了良好的驗證數(shù)據(jù)和用戶體驗。

  此外，最新的R15.0 化學發(fā)泡模塊還支持聚氨酯(PU)發(fā)泡工藝，并考慮了塑膠在型腔中的固化動力學和對發(fā)泡動力學的計算。

  通過PU 發(fā)泡模擬分析，用戶能夠更清晰地了解生產(chǎn)過程，準確地預測填充和發(fā)泡階段的動態(tài)行為，確定注射條件和材料注射的最優(yōu)控制，細化部件設計，以及方便地評估和確定理想的生產(chǎn)條件。

  近年來，雖然模內(nèi)裝飾(IMD)注塑成型生產(chǎn)日益普遍，但仍然面臨著來自成型工藝的挑戰(zhàn)，如油墨脫落和起皺變形，從而導致了高成本和產(chǎn)品開發(fā)進度的延遲。

  Moldex3D R15.0 提供專業(yè)的分析功能，以在IMD模擬的預處理程序中支持裝飾薄膜的邊界選項，并幫助用戶以最快、最簡單和最精確的方法處理裝飾薄膜的網(wǎng)格層。

  此外，這一最新版本還提供“脫落索引”，以使設計人員能夠預測脫落狀態(tài)，確保生產(chǎn)出高質量的模內(nèi)裝飾產(chǎn)品。

  通過分析，用戶能夠預測與實際結果相一致的熔體流峰，并通過考慮裝飾薄膜的熱傳遞效應來了解成型過程中的熱滯現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由裝飾層較弱的傳熱能力引起的。

  3D 打印是另一項已開始改變模具設計的新技術。

  隨著全球越來越多的供應商投資于這一市場，一臺3D金屬打印機的價格越來越便宜，且金屬粉末的成本逐年下降。

  現(xiàn)在，打印中、小型的模具是能夠負擔得起的。

  經(jīng)常在大、中型模具的肋、孔周圍出現(xiàn)的熱量集聚，也可通過整合傳統(tǒng)的模具制造工藝和3D打印來予以消除。

  除了顯著減少所需加工設備的類型和數(shù)量外，最大的好處是對冷卻通道的靈活設計。

  三維隨形冷卻可以方便地冷卻模具的所有角落，它能節(jié)省冷卻時間，并減少產(chǎn)品表面的翹曲和縮痕。

  在設計階段，通過Moldex3D 模流分析而提供的隨形冷卻通道設計，可以節(jié)省創(chuàng)建冷卻通道的時間。

  利用3D CFD 核查每個通道中是否有紊流，足以保證冷卻效率并評估所需的壓力和冷卻泵的技術條件。

  然后，通過結合冷卻和翹曲分析以評估模具的制造成本、大批量生產(chǎn)時冷卻時間的縮短以及以提高的穩(wěn)定質量和效率進行生產(chǎn)時的成本，來評估模內(nèi)的這些傳統(tǒng)的隨形冷卻通道。

  如前所述，3D打印技術在模具制造中的廣泛應用，正在快速地改變模具的制造，并引領著隨形冷卻通道的普及。

“云”的興起趨勢：擁抱工業(yè)4.0

  云計算的興起，推動了電子商務和人工智能(AI)的發(fā)展。

  當CAE軟件供應商和用戶考慮投資和部署下一代的計算資源時，使得云計算逐漸成為重要的選擇之一。

  由于儲存在公共云中的設計信息的機密性仍然值得商榷，因此許多企業(yè)已引入了內(nèi)部集群計算結構，它符合CAE計算的宏記憶與計算時間。

  比如，像ANSYS 和ABAQUS等知名的CAE 軟件，已為集群計算提供了支持。

  在成千上萬的核心上模擬汽車碰撞的LS-DYNA并行處理能力的應用，對汽車行業(yè)而言是一項常規(guī)的分析和驗證任務。

  同樣，作為充模分析軟件的領導者，Moldex3D通過串行連接幾臺標準的PC機而使計算速度提高了10倍以上，從而能夠輕易地滿足1000萬級工程的計算要求。

  當在云上部署相同的配置時，它能很快地滿足眾多用戶的計算需求。

  需求少或擁有意想不到的使用要求的用戶，可以利用這種靈活的按使用付費的許可證，來獲得這種計算所需的軟、硬件資源。

  由于像知識產(chǎn)權保護、網(wǎng)絡安全和傳輸帶寬這一類的技術正變得越來越成熟，因此企業(yè)開始能夠開拓他們的視野，了解云計算帶來的更多好處。

  未來，云計算的Moldex3D模流分析是所有企業(yè)都應該關注的一種能力。

  當越來越多的成員采用充模分析來提高設計、制造和生產(chǎn)過程中的商業(yè)競爭力時，就意味著更多的計算數(shù)據(jù)會產(chǎn)生。

  這些數(shù)據(jù)，通過與各種現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的集成，并被輸入到包含了有價值的生產(chǎn)經(jīng)驗的大數(shù)據(jù)基礎中，就為企業(yè)踏入工業(yè)4.0的道路而打下了重要的基礎。

  Moldex3D R15.0 中的iSLM 模塊將幫助用戶管理和分析這些數(shù)據(jù)，以及探索更寶貴的設計、制造和生產(chǎn)經(jīng)驗。