Analyse du refroidissement de moule à l’aide des modèles de démonstration de SimForm

par Sarra Zoghlami

Introduction

SimForm est une application Web qui permet aux concepteurs d’évaluer le comportement thermique de leurs moules d'injection de plastique plus tôt dans le processus de conception. Avec SimForm, vous pouvez effectuer de multiples analyses thermiques de vos conceptions afin de comparer leurs performances de refroidissement, de sélectionner des méthodes de refroidissement efficaces et d’optimiser le processus de refroidissement, réduisant ainsi le temps de cycle du moulage par injection.

Dans ce tutoriel, vous découvrirez, au moyen des modèles de démonstration fournis dans l’application, les capacités d’analyse d’une conception de refroidissement classique de SimForm. Cette expérience pratique des fonctionnalités de SimForm vous montrera comment utiliser efficacement l’application pour analyser les performances thermiques de différentes conceptions de refroidissement de moule.

Présentation des modèles de démonstration

Les modèles de démonstration contiennent des conceptions de moule, des canaux de refroidissement et des pièces plastique pour le boîtier d’une souris d’ordinateur. Le premier modèle comprend des canaux de refroidissement classiques, tandis que l’autre modèle intègre des canaux de refroidissement conformes plus complexes.

Modèle de refroidissement classique	Modèle de refroidissement conforme

Création d’un nouveau projet et d’une nouvelle analyse

Dans SimForm, vous créez un projet pour mettre à l’essai différentes conceptions de la pièce plastique et du moule pour votre application. Chaque simulation du modèle est décrite comme étant une « analyse ». Chaque projet peut contenir plusieurs analyses avec différentes variations de la pièce et du moule afin de converger plus facilement vers un concept optimal. Chaque analyse vous permet d’évaluer une conception précise du circuit de refroidissement.

Pour cet exemple, vous allez créer un nouveau projet et une nouvelle analyse pour la conception du moule d’un boîtier de souris.

1. Dans la page Projets cliquez sur l’icône Projet de conception pour développer la liste de projets. La fenêtre Ajouter un projet de conception s’ouvre.
   

Lorsque vous créez un nouveau projet de Conception SimForm, vous consommez 10 crédits de votre banque de crédits. Chaque projet vous permet de simuler jusqu’à 12 conditions différentes (5 analyses pendant l’essai gratuit) sans utiliser de crédits supplémentaires.

2. Dans la fenêtre Ajouter un projet de conception, entrez un nom pertinent pour la conception de la pièce, par exemple Boîtier de souris.

3. Cliquez sur AJOUTER.
   La fenêtre Ajouter une nouvelle analyse s’ouvre.
   

4. Dans le panneau Démarrer avec un modèle de démonstration, sélectionnez l’un des modèles de démonstration. Pour cet exemple, sélectionnez le modèle CONVENTIONAL (Classique).

Définition des composants du moule et de la pièce plastique

Pour que SimForm puisse identifier les composants du moule et les pièces plastique, vous devrez catégoriser les composants du modèle.

Les catégories de moules vous permettent de classer les différentes parties de votre moule en fonction de leur matériau. Si votre moule comprend des inserts fabriqués dans un matériau métallique différent de celui du moule, vous pouvez utiliser une catégorie de moule pour décrire la partie fixe, la partie mobile et les autres composants fabriqués dans le même matériau métallique. Ensuite, utilisez une autre catégorie de moule pour regrouper les inserts d’un matériau différent. Cela permet de s’assurer que les résultats de l’analyse thermique sont basés sur les propriétés des matériaux de chaque composant.

Par défaut, la page de configuration ne contient qu’une seule catégorie de moule. Vous pouvez ajouter des catégories de moules supplémentaires pour classer et analyser divers matériaux pour votre conception de moule.

Le moule utilisé dans cet exemple ne contient pas d’inserts fabriqués à partir de différents matériaux métalliques. Par conséquent, vous pouvez utiliser la catégorie de moule 1 pour définir le moule fixe et ajouter une catégorie de moule supplémentaire pour catégoriser le moule mobile. Lors de l’analyse des résultats, cela vous permettra d’afficher les températures des deux parties du moule séparément.

Pour classer les composants du moule et de la pièce plastique :

1. Cliquez sur Catégorie de moules pour ajouter une catégorie de moules supplémentaire.
2. Sélectionnez la première catégorie de moules dans l’interface graphique. Par exemple, le moule mobile.

3. Dans le panneau Catégorie de moules 1, cliquez sur le signe + pour définir le corps sélectionné comme composant de moule.

4. Cliquez sur l’icône de visibilité pour masquer les composants catégorisés.
   Cela vous permet de vérifier si toutes vos composantes sont correctement catégorisées en masquant celles qui ont déjà été sélectionnées.
   

5. Répétez les étapes 1 et 2 pour sélectionner la buse d’injection et l’ajouter à la Catégorie de moule 1.

6. Répétez les étapes 1 à 3 pour sélectionner et définir le noyau du moule à l’aide du panneau Catégorie de moule 2.

7. Sélectionnez les éjecteurs et ajoutez-les à la Catégorie de moule 2.
   Vous devez catégoriser tous les composants en contact avec la pièce plastique dans l’une des Catégories de moules afin d’obtenir des résultats de température précis. Ne pas les inclure dans l’analyse créerait une source de refroidissement supplémentaire qui fausserait les résultats de température et l’estimation du temps de refroidissement.
   

8. Répétez les étapes 1 à 3 pour sélectionner et définir la pièce plastique à l’aide du panneau Pièce plastique.

9. Utilisez la même procédure pour sélectionner et définir le canal froid à l’aide du sous-panneau Canaux froids.
   Cela permet à SimForm de gérer correctement la carotte lors du calcul du temps de refroidissement.
   

Définition des matériaux du moule et de la pièce plastique

Vous devrez définir les matériaux des composants du moule et de la pièce plastique. SimForm se sert des propriétés thermiques de ces matériaux pour calculer le transfert de chaleur entre le moule et la pièce plastique.

Dans SimForm, vous pouvez choisir le matériau dans une liste de matériaux fréquemment utilisés pour les moules à injection de plastique et pour les pièces plastique. Vous pouvez également définir un nouveau matériau qui correspond aux exigences de n’importe quel projet de moulage par injection. Pour plus d’informations, voir l’article Créer des matériaux personnalisés dans SimForm.

Pour définir les matériaux du moule et de la pièce plastique :

1. Développez la liste Sélectionner un matériau dans le panneau correspondant et sélectionnez, par exemple, Acier moulé P20 pour les deux Catégories de moule et Acrylique pour la pièce plastique.
   Lorsque vous sélectionnez le matériau de la pièce plastique, SimForm définit la température d’injection du plastique en fonction des recommandations du fabricant. Vous pouvez modifier les températures d’injection de la pièce plastique au besoin.
   

Définition des canaux de refroidissement

Vous catégoriserez d’abord tous les canaux de refroidissement, puis vous identifierez les entrées et les sorties de chaque canal catégorisé.

Pour identifier les canaux de refroidissement dans votre modèle :

1. Appuyez sur la touche Ctrl et maintenez-la enfoncée, puis sélectionnez tous les canaux de refroidissement du modèle dans l’interface graphique.

2. Dans le panneau Canaux, cliquez sur le signe « + » pour définir comme canaux de refroidissement tous les corps sélectionnés.
   Dans cet exemple, 4 canaux sont sélectionnés.
   

Dans l’application SimForm, l’option Détecter automatiquement les lames est activée par défaut, ce qui permet au logiciel de détecter automatiquement les lames de votre moule.

Pour les modèles à géométries complexes, vous pouvez aussi définir les lames manuellement. Pour en savoir plus, consultez Définir les lames dans SimForm.

SimForm utilise un code couleur pour vous aider à visualiser et à vérifier la configuration de votre modèle. Une fois les canaux de refroidissement classés, les lames détectées sont affichées en turquoise.

3. Activez le mode de sélection Entrée/Sortie pour définir les entrées et les sorties des canaux.

4. Pour chacun des canaux de refroidissement, cliquez sur la surface d’entrée pour la désigner en tant qu’entrée.

5. Pour définir la sortie du canal, maintenez la touche Shift (Maj) enfoncée tout en cliquant sur la surface correspondante.
   SimForm permet d’utiliser des canaux avec une entrée et plusieurs sorties. La surface définie comme une entrée devient bleue, tandis que les surfaces de sortie deviennent vertes. Les canaux avec des entrées et des sorties correctement définies sont affichés en bleu.
   

6. Conservez la valeur par défaut de 25 °C pour la température d’entrée.
   Cela règle la température d’entrée du liquide de refroidissement à 25 °C.
   

Analyse du modèle

Une fois que vous avez catégorisé les composants du modèle et défini les matériaux et les températures initiales, le modèle est prêt à être analysé.

1. Cliquez sur Exécuter l’analyse pour démarrer le solveur.

Remarques :

• Vous pouvez cliquer sur Annuler pour mettre fin à une analyse lancée avant que son statut passe à En cours.

• Tant que le modèle n’est pas correctement défini, le bouton Exécuter l’analyse reste inactif. Vous pouvez placer le curseur de la souris sur le bouton Exécuter l’analyse pour afficher une liste des éléments manquants pour compléter la configuration du modèle. Exemple :

Dans cet exemple, le matériau de la Catégorie de moule 2, la sortie du canal 1 et l’entrée du canal 3 ne sont pas définis. Vous devez définir les éléments manquants avant de procéder à lancer l’analyse.

Interprétation des résultats

Vous allez ouvrir la page des résultats et interpréter les résultats.

1. Une fois la résolution terminée, cliquez sur Résultats pour ouvrir la page des résultats.
   Dans le panneau Mode d’affichage, le temps de solidification est affiché.
   Le temps de solidification, ou temps d’éjection sûr, désigne la durée nécessaire pour que se forme une couche solide suffisamment épaisse sur la pièce plastique pour permettre son éjection sûre sans compromettre son intégrité. SimForm affiche les temps de solidification global et locaux, ce qui indique le temps nécessaire à la surface plastique pour se solidifier localement afin d’assurer une éjection sûre de la pièce plastique.
   

2. Faites pivoter le modèle pour découvrir les résultats relatifs aux temps de solidification locaux de la pièce plastique.

3. Cochez la case Canaux pour afficher les canaux de refroidissement.

Cela vous permet de comprendre l’incidence de la position des canaux de refroidissement sur les résultats.

4. Dans le panneau Mode d’affichage, sélectionnez Surface plastique ou Volume plastique pour afficher la distribution de température sur la surface ou dans le volume de la pièce plastique, et pour analyser la distribution de la température dans la pièce.

5. Cliquez n’importe où sur la pièce plastique pour afficher son résultat local.

6. Cliquez sur la barre d’échelle dans la fenêtre graphique pour ouvrir la fenêtre de réglage de l’échelle des couleurs.

7. Saisissez une valeur maximale et une valeur minimale pour ajuster l’échelle des résultats.

8. Cliquez sur Enregistrer pour enregistrer les modifications.

9. Sélectionnez la direction du plan de coupe. Par exemple, la direction X.

10. Déplacez le curseur pour modifier la position du plan de coupe.
    Ainsi, vous pourrez afficher les températures à l’intérieur de la pièce plastique et repérer les points chauds.
    

11. Sélectionnez Moule pour afficher la distribution de la température à l’intérieur du volume du moule.

12. Décochez la case Canaux et l’une des Catégories de moule pour afficher les résultats de température sur l’une des Catégories de moule et faites pivoter votre modèle pour voir la température à l’intérieur de cette partie du moule.

13. Sélectionnez Volume plastique et Surface isotherme, puis déplacez le curseur pour sélectionner la température à afficher. Par exemple, 95 °C. L’application affiche les zones de la pièce plastique où la température est supérieure à la température précisée.
    

Cela vous permet d’identifier les zones de la pièce plastique qui se trouvent dans la plage de température d’éjection sûre, celles qui sont encore à l’état liquide ou celles qui dépassent le point de fusion de la matière plastique.

14. Dans le panneau Temps de simulation, développez la liste des pas de temps et sélectionnez un incrément de temps précis à partir duquel vous souhaitez afficher le résultat thermique.

Cela vous aide à analyser la performance thermique du moule et des pièces plastique durant différentes phases du cycle de refroidissement.

Vous avez terminé ce tutoriel.

Conclusion

Dans ce tutoriel, vous avez appris comment configurer, résoudre et analyser la performance thermique du modèle de démonstration à l’aide de SimForm. L’utilisation efficace des fonctionnalités de SimForm vous permet d’optimiser le refroidissement des moules, de faire des choix éclairés et d’améliorer l’efficacité du processus de conception. Intégrez SimForm à votre procédure de conception pour optimiser vos conceptions de refroidissement de moule et améliorer les résultats globaux du moulage par injection de plastique.