Đồ án tốt nghiệp Công nghệ chế tạo máy: Ứng dụng Moldex3D trong mô phỏng quy trình phun ép nhựa

Với công nghệ phân tích tốt nhất, Moldex3D có thể thực hiện việc mô phỏng chuyên sâu với phạm vi rộng rãi nhất của các quy trình ép phun và tối ưu hóa thiết kế cũng như khả năng sản xuất

Tính cấp thiết của đề tài

Hướng dẫn chi tiết giúp người dùng nắm vững kỹ năng sử dụng phần mềm Moldex3D, từ đó cải thiện hiệu quả công việc và rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm Sách hướng dẫn rõ ràng giúp người dùng tránh lỗi phổ biến, tối đa hóa khả năng sử dụng tính năng, dẫn đến chất lượng sản phẩm cuối cùng tốt hơn và giảm thiểu chi phí sửa chữa sau sản xuất.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu và phát triển công nghệ giúp các nhà thiết kế khuôn mẫu hiểu rõ hơn về tính năng lưới solid, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất Sách hướng dẫn cung cấp thông tin chi tiết và hệ thống về các phương pháp và kỹ thuật sử dụng lưới solid trong module injection molding, góp phần mở rộng và củng cố hệ thống kiến thức về phần mềm này trong cộng đồng nghiên cứu và giáo dục.

Nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo là mục tiêu quan trọng, và tài liệu hướng dẫn này đóng vai trò như một nguồn tham khảo quý giá cho các chương trình trong lĩnh vực khuôn mẫu Nó giúp sinh viên và những người mới bắt đầu tiếp cận và nắm bắt những kiến thức và kỹ năng mới nhất, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trong thị trường lao động.

Áp dụng lưới solid trong mô phỏng ép phun giúp cải thiện hiệu quả sản xuất, giảm thời gian lập kế hoạch và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Tối ưu hóa thiết kế sản phẩm là một yếu tố quan trọng, và việc sử dụng tính năng lưới solid một cách hiệu quả giúp các kỹ sư thiết kế cải thiện chất lượng và hiệu suất sản phẩm.

Việc áp dụng lưới solid và các phương pháp mô phỏng trong Moldex3D giúp doanh nghiệp giảm thiểu chi phí và thời gian phát triển sản phẩm mới, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh và thích ứng với thị trường.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của tài liệu này là biên soạn hướng dẫn chi tiết về cách sử dụng lưới solid trong module injection molding của phần mềm Moldex3D Tài liệu sẽ cung cấp các hướng dẫn cụ thể về việc áp dụng lưới solid vào các phương pháp mô phỏng và thiết kế, nhằm đạt được kết quả chính xác và hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Lưới solid là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực module injection molding, mang lại nhiều ưu điểm nổi bật Bài viết sẽ giới thiệu và phân tích các tính năng của lưới solid, đồng thời đánh giá hiệu quả của nó trong thực tiễn Mục tiêu cuối cùng là áp dụng các phương pháp và kỹ thuật đã nghiên cứu để cải thiện chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu suất quy trình sản xuất và tối ưu hóa chi phí.

Phương pháp nghiên cứu

5.1) Cơ sở phương pháp luận

Nghiên cứu cơ bản về lưới solid trong Moldex3D sẽ tập trung vào việc khảo sát các tính năng và ứng dụng của lưới solid trong quy trình injection molding Bài viết sẽ giải thích các thuật ngữ, khái niệm liên quan và các phương pháp sử dụng lưới solid hiệu quả trong module này.

Đề tài sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu như phân tích tài liệu và thử nghiệm thực nghiệm để xác định các vấn đề có thể phát sinh trong quá trình làm việc với lưới solid.

Xây dựng tài liệu hướng dẫn chi tiết là phương pháp tập trung vào việc biên soạn nội dung cụ thể cho sách hướng dẫn Nội dung này sẽ dựa trên các nghiên cứu và phân tích trước đó, nhằm đáp ứng đầy đủ yêu cầu và nhu cầu của người dùng Moldex3D.

5.2) Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

Phân tích tài liệu hiện có về lưới solid và module injection molding của Moldex3D là rất quan trọng để hiểu rõ cách sử dụng hiệu quả Việc xây dựng cơ sở lý luận về lưới solid bao gồm các khái niệm, tính năng, lợi ích và ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp khuôn mẫu sẽ giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

Thực hành mô phỏng trên phần mềm Moldex3D giúp áp dụng kiến thức lý thuyết về lưới solid trong module injection molding Qua đó, người dùng có thể tiến hành so sánh và đánh giá các phương án mô phỏng khác nhau để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

TỔNG QUAN

Tổng quan về công nghệ phun ép nhựa

1.1.1 Lịch sử hình thành và Ứng dụng của công nghệ phun ép nhựa [8]

Vào năm 1868, nhà phát minh John Wesley Hyatt và anh trai Isaiah Smith Hyatt từ New York đã phát minh ra celluloid, một vật liệu thay thế cho ngà voi trong sản xuất bóng billiard Tuy nhiên, celluloid không thể đúc giống như ngà voi Năm 1869, John Wesley Hyatt phát minh ra nitrocellulose và trở thành người đầu tiên nhận bằng sáng chế bóng billiard Đến năm 1872, hai anh em Hyatt tiếp tục phát minh chiếc máy ép phun đầu tiên, hoạt động như kim tiêm lớn, giúp bơm nhựa nóng vào khuôn Mặc dù còn thô sơ, máy ép này đã mở ra một ngành công nghiệp mới, nhanh chóng phát triển với các sản phẩm như nút áo, lược và đệm cổ áo.

Hình 1.1 Hai anh em John Wesley Hyatt (trái) và Isaiah Smith Hyatt (phải)

Với tình trạng cạn kiệt các loại vật liệu tự nhiên như sắt, gang, nhôm, đồng và nhu cầu gia tăng từ người tiêu dùng, nhựa đang nổi lên như một vật liệu thay thế phù hợp cho tương lai Các sản phẩm nhựa được sản xuất từ công nghệ ép phun đã trở thành phần thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày, với nhiều ứng dụng phong phú.

- Đồ chơi trẻ em, công cụ học tập như vỏ bút, nắp bút, thước kẻ;

- Linh kiện điện tử, vỏ máy tính, vỏ tivi, nắp ổ điện;

- Vỏ xe ôtô, mặt nạ xe máy;

Các sản phẩm nhựa kháng khuẩn phục vụ cho ngành y tế và mỹ phẩm làm đẹp bao gồm chậu phòng mổ, chậu định vị dây dẫn, hộp đựng bệnh phẩm, chậu đựng dung dịch, bô nằm, chậu ngâm trực tràng, và ly pha thuốc.

Các vật dụng sinh hoạt hàng ngày như bàn, ghế, tô, dĩa, rổ, sọt, hũ chậu, thìa và chai rất đa dạng và chiếm tỉ trọng lớn nhất trong đời sống.

Hình 1.2 Các sản phẩm từ công nghệ ép phun nhựa

1.1.2 Các phương pháp chế tạo sản phẩm nhựa [10]

Phương pháp chế tạo nhựa phổ biến nhất là nung nóng viên nhựa và ép nhựa nóng chảy vào khuôn kim loại Quy trình này cho ra các sản phẩm nhựa với độ chính xác cao và đa dạng hình dạng.

*** Phương pháp ép phun là phương pháp chúng ta sẽ tìm hiểu xuyên suốt trong tài liệu này

Ép phun là một phương pháp sản xuất ưu việt nhờ vào tốc độ và hiệu quả chi phí, giúp giảm thời gian sản xuất và tiết kiệm đáng kể chi phí Sản phẩm từ nhựa có trọng lượng nhẹ nhưng vẫn đảm bảo độ bền tương đương với kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất và vận chuyển Công nghệ ép phun mang lại chất lượng vượt trội với kích thước đồng nhất và dung sai chặt chẽ, nhờ vào các hệ thống công nghệ hỗ trợ hiện đại Phương pháp này cũng dễ dàng tích hợp với thiết kế CAD/CAM, phù hợp cho việc sản xuất các chi tiết phức tạp Hơn 15.000 biến thể nhựa có sẵn trên thị trường cho phép tùy chỉnh màu sắc và tính năng sản phẩm, đồng thời quy trình ép phun tạo ra ít phế liệu và có khả năng tái chế cao, thân thiện với môi trường.

Nhược điểm của phương pháp này là hạn chế về thiết kế, vì khuôn cần phải mở và đẩy ra một phần, dẫn đến một số thiết kế không thể sản xuất hoặc gặp khó khăn trong quá trình sản xuất.

Chi phí trả trước cho công nghệ ép phun thường cao, do cần đầu tư vào gia công khuôn ép riêng, với giá thành phụ thuộc vào độ phức tạp và kích thước của khuôn Thời gian thiết kế cũng dài hơn, vì trước khi sản xuất, mọi công việc đều phải hoàn tất trên bản vẽ, và chỉ khi hoàn thiện, sản phẩm mới được đưa vào sản xuất.

Ngoài phương pháp Ép Phun, trên thị trường còn có các phương pháp sản xuất sản phẩm nhựa khác, bao gồm:

Phương pháp sản xuất nhựa thổi là một kỹ thuật ít phổ biến hơn so với ép phun, nhưng rất hiệu quả trong việc tạo ra các sản phẩm nhựa rỗng như chai nước Quá trình này bao gồm việc thổi không khí vào ống nhựa nóng chảy, giúp sản xuất các sản phẩm như chai, trống, và thùng nhiên liệu Việc điền nhựa nóng vào ống rỗng là bước quan trọng trong quy trình này.

Khuôn đóng lại Thổi khí Nhựa lấp đầy thành khuôn

Sản phẩm được cắt và lấy ra

Hình 1.3 Phương pháp thổi nhựa

Quy trình sản xuất nhựa sử dụng nhiệt độ cao và áp suất thấp, với khuôn quay giúp di chuyển nhựa bên trong, tạo ra sản phẩm nhựa đồng đều và chắc chắn Phương pháp này rất phù hợp cho việc sản xuất thùng, bể chứa và đồ chơi.

Làm nóng Đang trong quá trình quay

Làm nguội trong khuôn quay

Hình 1.4 Phương pháp khuôn quay

➢ Ép chân không (Vacuum Casting)

Phương pháp sản xuất nhựa nhỏ nhiều màu sắc thường sử dụng khuôn silicon và nhựa urethane, tạo ra các sản phẩm nhựa mịn màng và trong suốt Tuy nhiên, độ bền của sản phẩm này không cao và có nguy cơ bị phân hủy sau một vài quy trình sản xuất.

➢ Gia công nhựa (Plastic Machining)

Gia công nhựa là một quy trình quan trọng trong cắt, tiện và chế biến sản phẩm nhựa, yêu cầu sử dụng máy tính hoặc công cụ cắt thủ công để đảm bảo độ chính xác cao Quy trình này có ứng dụng đa dạng, từ sản xuất đồ gá đến các linh kiện như đèn ô tô.

Hình 1.5 Gia công nhựa CNC

➢ Phương pháp ép chồng vật liệu (Fused Deposition Modeling – FDM)

Quy trình in 3D FDM là một phương pháp phổ biến để sản xuất các sản phẩm nhựa bằng cách sử dụng sợi nhựa nhiệt dẻo ép đùn, tạo ra từng lớp một Phương pháp này không chỉ nhanh chóng và tiết kiệm chi phí mà còn phù hợp cho việc sản xuất nhiều hình dạng khác nhau.

Khuôn in chống dính Ống vào nhựa

➢ In lập thể (Stereolithography – SLA)

SLA là một công nghệ in 3D sử dụng nhựa quang polyme, trong đó tia laze được áp dụng để tạo ra các sản phẩm từng lớp một Phương pháp này cho phép tạo ra các sản phẩm nhựa mịn màng và trong suốt, rất thích hợp cho việc sản xuất mẫu và trang sức.

Chùm tia laze Thùng Mặt nền

Hình 1.7 Phương pháp in lập thể

➢ Thiêu kết laser chọn lọc (Selective Laser Sintering – SLS)

Quy trình in 3D này chủ yếu được áp dụng trong sản xuất các sản phẩm nylon Nó sử dụng tia laser để thiêu kết có chọn lọc các hình dạng 2D từ bột nhựa, tạo ra những sản phẩm chất lượng cao và chính xác.

7 tạo nên các sản phẩm nhựa hoàn chỉnh SLS được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô và sản xuất dụng cụ

Hộp cấp bột in Piston chế tạo

Hình 1.8 Phương pháp in SLS

Công nghệ CAE & Ứng dụng CAE trong ngành khuôn mẫu

1.2.1 Giới thiệu chung về công nghệ CAE

CAE, viết tắt của "Computer Aided Engineering", là quá trình tiếp nối CAD (Computer Aided Design), sử dụng phần mềm máy tính để mô phỏng hoạt động nhằm cải thiện thiết kế sản phẩm và giải quyết vấn đề kỹ thuật trong nhiều ngành công nghiệp Công nghệ này cho phép các nhà thiết kế mô phỏng, nghiên cứu và xác nhận để tối ưu hóa sản phẩm, quy trình và công cụ sản xuất, cung cấp thông tin quan trọng hỗ trợ quyết định của kỹ sư CAE được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như Cơ khí, Điện cơ tử, Kiến trúc và Hóa học, với các phần mềm chuyên dụng khác nhau tùy theo từng chuyên ngành.

- Phân tích động học ứng suất trên các chi tiết và cụm lắp ráp sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA - Finite Element Analysis);

- Phân tích âm học sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn hoặc phương pháp phần tử biên (BEM);

- Phân tích hệ thống điều khiển;

- Phân tích nhiệt và dòng chảy sử dụng động lực học chất lỏng (CFD - Computational Fluid Dynamics);

- Phân tích động học và động lực học các hệ cơ khí (Multibody Dynamics);

- Phân tích 1D các hệ thống cơ điện tử;

- Mô phỏng các hiện tượng cơ học (MES);

- Mô phỏng quy trình sản xuất như đúc, dập, đùn, ép;

- Tối ưu hóa sản phẩm hoặc quy trình.

Với ngành thiết kế khuôn mẫu, CAE được ứng dụng để giải quyết những vấn đề về:

Quá trình ép phun có thể gặp phải nhiều vấn đề tiềm ẩn, nhưng việc nhận diện sớm những vấn đề này sẽ giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong việc chế tạo thử nghiệm Nhờ đó, các sản phẩm khó sẽ được giải quyết một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Các thông số đầu vào ảnh hưởng đến quá trình ép phun bao gồm nhiệt độ, áp suất, tốc độ tiêm và thời gian làm lạnh Việc tối ưu hóa những thông số này không chỉ giúp nâng cao năng suất sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm Bằng cách điều chỉnh các yếu tố này một cách hợp lý, doanh nghiệp có thể đạt được hiệu quả tối ưu trong quy trình sản xuất ép phun.

Một số phần mềm CAE phổ biến được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo khuôn mẫu có thể kể đến:

- Khuôn nhựa: Moldex3D, Moldflow, SimpoeMold

- Khuôn dập: Pam-Stamp, JSTAMP-Works, Autoform

- Khuôn rèn: MSC.SuperForge, DEFORM, FORGE3

Để sử dụng hiệu quả phần mềm CAE trong lĩnh vực ép phun, người dùng cần trang bị kiến thức về máy tính và các phần mềm ứng dụng liên quan.

- Tìm hiểu về công nghệ ép phun (tìm hiểu về máy ép và khuôn ép phun, các thành phần tạo nên một bộ khuôn)

- Có kinh nghiệm vận hành máy ép phun, am hiểu về thuật toán trong phân tích và tiêu chuẩn về việc chia lưới

- Tìm hiểu về các lỗi xảy ra trong quá trình ép sản phẩm (như đường hàn, rỗ khí, sản phẩm bị cong vênh….)

- Kiến thức về tiếng anh chuyên ngành để phục vụ cho việc sử dụng phần mềm

1.2.2 Cơ sở lý thuyết toán học xây dựng phần mềm

Phân tích quá trình ép phun bằng công nghệ CAE dựa trên các định luật cơ lưu chất, động học phản ứng và hiện tượng vật lý, giúp mô tả sự biến đổi cơ nhiệt của vật liệu nhựa trong quá trình ép phun và định hình sản phẩm Kết quả phân tích được lưu trữ dưới dạng dữ liệu số trên máy tính và hiển thị đồ họa, tạo nền tảng cho tính toán và thiết kế.

Các phương trình cơ bản xây dựng phần mềm phân tích trong quá trình ép phun:

Để mô phỏng các trạng thái động học của vật liệu nhựa trong quá trình ép phun, cần áp dụng các phương trình liên tục và phương trình chuyển động Phương trình liên tục thể hiện định luật bảo toàn khối lượng của vật liệu nhựa trong quá trình này.

13 trình điền đầy và định hình sản phẩm, phương trình chuyển động mô tả sự bảo toàn động lượng hay cân bằng lực trong quá trình ép phun

Trường nhiệt độ trong khuôn ép phun mô tả quá trình trao đổi nhiệt dựa trên phương trình bảo toàn năng lượng Phương trình này thể hiện sự trao đổi nhiệt qua dẫn nhiệt, đối lưu và nhiệt nhớt của vật liệu nhựa, cùng với nhiệt phát sinh trong quá trình ép phun.

- Phương trình Navier-Stokes: Là phương trình đạo hàm riêng phi tuyến mô tả định luật bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng của lưu chất

Phương trình động học rất quan trọng trong việc mô tả sự biến cứng của nhựa nhiệt cứng, vì nhiệt sinh ra từ phản ứng hóa học trong quá trình ép phun có thể tác động đến trường nhiệt độ Việc áp dụng phương trình này giúp hiểu rõ hơn về quá trình cứng hóa của vật liệu.

Để mô tả khả năng nén của vật liệu nhựa trong quá trình ép phun, ngoài việc xác định loại nhựa, cần thiết phải xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ, áp suất và thể tích của vật liệu Thông thường, phương trình Spencer-Gilmore và phương trình Tait được sử dụng để thực hiện điều này.

Phương trình hàm phân bố là công cụ quan trọng để dự đoán hướng phân bố của sợi thủy tinh trong quá trình ép phun nhựa Việc trộn sợi thủy tinh vào vật liệu nhựa không chỉ tăng cường cơ tính sản phẩm mà còn ảnh hưởng đến tính bất đẳng hướng của chúng Hướng ép phun và các yếu tố như nhiệt độ, áp suất sẽ quyết định định hướng của sợi thủy tinh, trong khi sự không đồng hướng có thể dẫn đến ứng suất dư và cong vênh sản phẩm Do đó, việc áp dụng phương trình Folgar-Tucker là cần thiết để giảm thiểu ứng suất dư và cải thiện chất lượng sản phẩm.

1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ CAE

Việc kiểm tra chi tiết các đại lượng vật lý như trường ứng suất, biến dạng, áp suất, nhiệt độ và lực thông qua CAE mở ra nhiều ý tưởng sáng tạo cho thiết kế Đối với những hiện tượng vật lý khó quan sát và thử nghiệm bằng phương pháp thông thường, CAE cho phép chúng ta dễ dàng quan sát và đánh giá Mô phỏng máy tính giúp hoàn thiện thiết kế hiệu quả hơn so với mẫu thử nghiệm vật lý, từ đó tiết kiệm chi phí và thời gian.

Việc kiểm tra tính năng và nâng cao chất lượng sản phẩm giúp giảm chi phí R&D và rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường Ngày nay, kết quả CAE đã trở thành tài liệu kỹ thuật quan trọng, hỗ trợ trong việc trình bày ý tưởng và thuyết phục đối tác cũng như khách hàng.

CAE cung cấp thông tin quan trọng trước khi triển khai quy trình, giúp giảm chi phí thay đổi thiết kế Điều này cho phép các nhóm kỹ thuật quản lý rủi ro hiệu quả hơn và hiểu rõ hơn về tác động của các thiết kế mà họ thực hiện.

Giảm tỷ lệ sản phẩm bảo hành có thể đạt được bằng cách xác định và loại bỏ các vấn đề tiềm ẩn Khi được tích hợp hợp lý trong quá trình phát triển sản phẩm và sản xuất, CAE giúp phát hiện và giải quyết các vấn đề trước khi chúng xảy ra, từ đó có thể giảm đáng kể chi phí liên quan đến sản phẩm.

Hầu hết phần mềm CAE sử dụng phương pháp tính toán sai số, do đó kết quả không thể hoàn toàn chính xác như thực tế, nhưng vẫn hữu ích khi so sánh tương đối Độ chính xác và độ tin cậy của kết quả CAE phụ thuộc vào cách chia lưới và áp đặt điều kiện biên, vì vậy kinh nghiệm và kiến thức của người sử dụng đóng vai trò quan trọng.

Phần mềm Moldex3D

Công ty Moldex3D, được thành lập vào năm 1995, chuyên cung cấp giải pháp tối ưu hóa thiết kế khuôn mẫu thông qua phần mềm Moldex3D Với mục tiêu trở thành nhà tiên phong trong công nghệ CAE, Moldex3D liên tục cải tiến sản phẩm và mở rộng phân phối toàn cầu, nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng về thiết kế khuôn và tối ưu hóa quy trình Công ty cam kết rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường với triết lý 3 chữ “S” - Software, Service, và Solution, thể hiện quyết tâm phục vụ toàn cầu và tạo ra giá trị bền vững.

Moldex3D, sản phẩm của tập đoàn CoreTech Đài Loan, là giải pháp CAE hàng đầu trong lĩnh vực khuôn ép nhựa Phần mềm này cho phép kiểm tra và đánh giá thiết kế khuôn cùng sản phẩm nhựa một cách chính xác, dựa trên các thông số như thời gian điền đầy, nhiệt độ, áp suất vùng khuôn, độ cong vênh và đường hàn Nhờ đó, Moldex3D cung cấp giải pháp tối ưu hóa thông số ép phun và hỗ trợ cả trong thiết kế khuôn lẫn thiết kế sản phẩm Hơn nữa, với khả năng tương thích cao với nhiều định dạng file, người dùng có thể dễ dàng làm việc với các hệ thống CAD, tạo ra nền tảng thiết kế linh hoạt dựa trên mô phỏng.

Kết quả mô phỏng từ Moldex3D giúp người sử dụng hạn chế khuyết tật và sai hỏng thường gặp trong thiết kế khuôn ép nhựa Moldex3D là công cụ đắc lực, có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với các module trong phần mềm CAD/CAM nổi tiếng như Cimatron, SolidWorks, CATIA, NX, PTC Creo, và Parasolid.

Công ty Moldex3D được hình thành và phát triển qua 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 (1983-1989): Thiết lập lý luận học thuật Thành lập phòng thí nghiệm

CAE/ Rheology Hoàn thành lý luận cơ bản về khai phá và nghiên cứu phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn

Giai đoạn 2 (1989-1995) đánh dấu mô hình hợp tác giữa sản xuất và học tập, trong đó phần mềm Moldex3D được bản địa hóa và phát triển Trong giai đoạn này, CAE Mold đã hoàn thành phiên bản thí nghiệm trên các hệ điều hành Unix, DOS và Win 31 Đồng thời, phần mềm phân tích dòng chảy nhựa trong khuôn CAE cũng hỗ trợ hệ điều hành Win95, trở thành sản phẩm tiên phong trong lĩnh vực này.

Giai đoạn 3 (1995-2001) đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ trong tiếp thị thương hiệu, với việc sáng lập Moldex3D, đưa công ty trở thành nhà cung cấp phần mềm phân tích dòng chảy nhựa lớn nhất tại Châu Á Trong giai đoạn này, Moldex3D cũng hoàn thành phần phân tích cho các sản phẩm 2.5D, củng cố vị thế của mình trong ngành công nghiệp.

Giai đoạn 4 (từ năm 2001 đến nay) đánh dấu sự phục vụ thị trường toàn cầu, với việc củng cố vị thế vững chắc tại thị trường Châu Á Công ty tích cực hình thành mạng lưới phục vụ toàn cầu và vào năm 2002, đã dẫn đầu ngành thương mại với việc ra mắt phần mềm Moldex3D.

Giải pháp CAE 3D của Moldex3D sử dụng cấu trúc lưới rắn và phương pháp thể tích hữu hạn hiệu suất cao, cho phép phân tích các sản phẩm có hình dạng phức tạp và chiều dày không đồng nhất Bằng cách áp dụng các phương trình vật lý về lưu chất, Moldex3D mang đến những kết quả phân tích chính xác cho ngành công nghiệp chất dẻo.

Moldex3D cung cấp nhiều tùy chọn linh hoạt cho việc xử lý dữ liệu đầu vào trong phân tích, cho phép người dùng thực hiện phân tích trực tiếp trong các phần mềm CAD phổ biến như SolidWorks, Cimatron, NX, và Creo Element (Pro/E) Ngoài ra, người dùng còn có thể tự động tạo lưới cho phân tích hoặc tùy chỉnh lưới thông qua công cụ Boundary Layer Mesh (BLM).

Moldex3D tiên phong trong việc nâng cao khả năng tính toán với giải pháp kết nối tính toán song song giữa các máy tính và hỗ trợ bộ vi xử lý 64 bit Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn rút ngắn thời gian tính toán cho các phân tích phức tạp, đáp ứng nhu cầu xử lý khối lượng dữ liệu lớn.

So với Moldex3D phiên bản trước:

Đạt được hiệu suất tạo lưới điểm trên chi tiết kênh dẫn nhựa với chất lượng cao, thời gian xử lý được giảm đáng kể, lên đến 50% cho quá trình tiền xử lý, trong khi vẫn duy trì độ chính xác cao.

- Tạo ra Mesh một cách hoàn chỉnh hơn và dễ dàng hơn

- Cung cấp một nền tảng để tăng tốc độ công việc mô phỏng hiệu quả

- Đồng bộ hóa các tham số quy trình mô phỏng với các máy khuôn mẫu thực tế

- Cập nhật thêm thư viện vật liệu, nhựa nhiệt mới, thêm mới giao diện bảng điều khiển cho máy ép phun nhựa

- Chi phí mua phần mềm lớn, cấu hình để chạy máy tính phần mềm cao

- Mức độ chính xác trong việc phân tích dòng chảy của Moldex3D

Mỗi phần mềm CAE đều có mức độ chính xác nhất định, và phần mềm Moldex3D cũng không phải là ngoại lệ Theo thông tin từ các chuyên gia của hãng Moldex3D, trong điều kiện lý tưởng, độ chính xác của phần mềm này đạt 85%.

1.3.2 Cải tiến của Moldex3D Studio [4]

➢ Yêu cầu cấu hình máy tính khi sử dụng phần mềm:

- Nền tảng được hỗ trợ:

Windows Windows 10, Windows 11, Windows Server 2019

Linux CentOS 7 series, CentOS 8 series, RHEL 7 series, RHEL 8 series

CPU AMD Ryzen™ 7 series, Intel® Core™ i7 series

HDD 20 GB free space (For Program Installation)

CPU AMD EPYC™ Milan / Milan-X series, Intel® XEON® Gold /

RAM 16GB x 8 With ECC / 3200Mhz

HDD 4 TB SSD (For Project Management)

Graphic Card NVIDIA Quadro series, AMD Radeon series

➢ Các cải tiến của Moldex3D Studio

Xác minh khái niệm thiết kế tái tạo giúp xác định các vấn đề thiết kế tiềm ẩn do đặc tính vật liệu gây ra Từ đó, tìm kiếm giải pháp tối ưu hóa nhằm đạt được bốn ưu điểm chính: chi phí sản xuất thấp, tính linh hoạt trong thiết kế, trọng lượng nhẹ và tăng cường độ an toàn.

Tăng cường hiệu quả phân tích nhiệt độ giúp mô phỏng chính xác sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình di chuyển module Điều này cho phép người dùng quan sát dòng chảy và hiện tượng biến dạng của nhựa trong quá trình ép, từ đó nâng cao độ chính xác của mô phỏng cong vênh và nhiệt độ khuôn.

Hình 1.12 Mô phỏng sự thay đổi nhiệt độ

Vật liệu composite đáp ứng tiêu chuẩn cao về độ bền và độ cứng, đồng thời giảm trọng lượng hiệu quả Tuy nhiên, sự mất cân bằng sợi trong quá trình thấm nhựa có thể gây ra dòng chảy không đều Module RTM cung cấp công cụ Wizard cho phép thiết lập trực tiếp các thuộc tính sản phẩm và bộ vật liệu của Ply, giúp lập mô hình RTM trong Moldex3D Studio, từ đó hỗ trợ chẩn đoán lỗi sớm và cải thiện thiết kế.

Hình 1.13 Thiết lập thuộc tính trong Ply Điều chỉnh mật độ sợi Điều chỉnh độ mảnh sợi

Hình 1.14 Hỗ trợ hiển thị kết quả mô phỏng

Các tính năng mô phỏng quy trình điện tử tiên tiến trong việc đổ keo cung cấp hình ảnh chi tiết và thực tế hơn về đường dẫn phân phối chất kết dính và nguồn cấp dữ liệu Quy trình này sử dụng các mô hình vật lý toàn diện để mô phỏng các hiện tượng do sức căng bề mặt gây ra.

QUY TRÌNH MÔ PHỎNG PHÂN TÍCH

Xây dựng mô hình – Model building

1 Nhập đối tượng – Import Geometry

4 Tạo kênh dẫn nhựa – Runner

6 Tạo kênh làm mát – Cooling Channel

B Tạo lưới (Solid) – Create Mesh

7 Thiết lập mật độ lưới – Seeding

8 Thiết lập tham số lưới – Parameter

10 Lưu và Xuất lưới – Final Check

Bước 2: Thiết lập thông số ép phun (Analysis Setting)

2 Thiết lập điều kiện khi ép – Process

3 Chọn chế độ phân tích cho quá trình mô phỏng – Analysis

4 Thiết lập thông số tính toán cho phân tích – Computation

5 Chọn chế độ mô phỏng – Run

B3: Đọc hiểu kết quả phân tích (Post – Process)

1 Kết quả điền đầy – Filling Result

2 Kết quả bão áp – Packing Result

3 Kết quả làm mát – Cooling Result

4 Kết quả cong vênh – Warpage Result

Trong tài liệu này, chúng ta sẽ khám phá module Injection Molding kết hợp với lưới Solid Sau khi tạo dự án, chế độ mặc định sẽ là Injection Molding – Solid, như thể hiện trong hình 2.3.

2.1 Tiền xử lý (Pre – Process)

A Xây dựng mô hình – Model building

2.1.1 Import Geometry – Đưa sản phẩm vào môi trường làm việc Để xây dựng mô hình trong Moldex3D Studio, đầu tiên cần nhập sản phẩm vào môi trường làm việc Moldex3D cung cấp nhiều công cụ để hỗ trợ người dùng chuẩn bị một mô hình phù hợp với quy trình ép thực Trong tab Home, vào thẻ Model thả mũi tên xuống, người dùng sẽ nhìn thấy các lựa chọn:

Hình 2.4 Các phương pháp nhập mô hình vào Moldex3D Studio

- Import Geometry: Nhấp và chọn tệp CAD từ đường dẫn bên ngoài để nhập tệp đó

- Import Geometry (Auto Heal): Nhập tệp CAD tương tự như Import Geometry, nhưng

Studio sẽ tự động xử lý việc sửa hình học để cải thiện chất lượng trước khi tạo lưới Chức năng này cũng có khả năng tự động khắc phục một số lỗi hình học đơn giản của sản phẩm Mặc dù có thể loại bỏ một số tính năng nhỏ nhưng quan trọng, việc sử dụng chức năng này vẫn được khuyến khích.

- Import Mesh: Chức năng này dùng để nhập lưới từ bên ngoài

Swap Geometry cho phép thay đổi thiết kế hình học của sản phẩm sau khi đã thực hiện mô phỏng Chức năng này giúp đồng bộ hóa việc gieo hạt từ mô hình này sang một mô hình tương tự khác, đảm bảo tính nhất quán trong quá trình thiết kế.

Moldex3D Studio hỗ trợ nhiều tệp hình học với các định dạng sau: *.mdg, *.cdb, *.3di,

*.imp, *.ans, *.dyn, *.k, *.dat, *.fem, *.pat, *.ls, *.dyn, *.key, *.stp, *.step, *.igs, *.iges,

*.stl, *.bdf, *.nas, *.3dm, *.x_t, *.x_b, *.mdxsf, *.mdxpf, *.jt, *.prt, *.asm, *.CATPart,

Chức năng này có thể được áp dụng liên tục trong quá trình xây dựng mô hình, không chỉ hỗ trợ nhập sản phẩm mà còn cho phép nhập các bộ phận khác của bộ khuôn như kênh dẫn, hệ thống làm mát và khuôn ép.

Sau khi nhập sản phẩm, Studio sẽ tự động chuyển từ tab Home sang tab Model để người dùng thực hiện các bước tiếp theo Thẻ Import cũng được cung cấp trong tab Model.

Tuy nhiên, để đảm bảo cho các bước tiếp theo, người dùng nên dùng chức năng Check

Geometry để kiểm tra các lỗi hình học của sản phẩm Sau khi nhấp vào thẻ Check Geometry

(trong tab Model), phần mềm tự động chuyển tới tab Fix Geometry (trước đó đã bị ẩn)

Fix Geometry tree Fix Geometry tab

Hình 2.5 Cửa sổ Fix Geometry

Trong Fix Geometry tree hiển thị các lỗi của sản phẩm:

Cạnh tự do xuất hiện khi mô hình không hoàn chỉnh do thiếu mặt hoặc kết nối kém, dẫn đến việc không thể tạo thành một khối khép kín Để khắc phục lỗi này, người dùng có thể sử dụng các chức năng Sew hoặc Fill Face.

Tiny Edge: Các tính năng nhỏ có thể dẫn đến chất lượng kém hoặc các thành phần không cần thiết trong quá trình tạo lưới Để khắc phục vấn đề này, người dùng có thể đơn giản hóa hình học hoặc tái xây dựng bề mặt.

Góc nghiêng nhỏ giữa hai mặt của Sharp Face Angel có thể dẫn đến chất lượng kém trong quá trình tạo lưới Để khắc phục vấn đề này, có thể áp dụng việc đơn giản hóa hình học hoặc xây dựng lại bề mặt.

Sửa chữa lỗi bằng các chức năng trong General Tool:

- Auto Sew: Chọn bề mặt và nhập dung sai, Moldex3D sẽ tìm ra các lỗi và tự động sửa chúng

- Sew: Chọn bề mặt và các cạnh tự do cần được ghép cố định Nhập dung sai và

Moldex3D sẽ hợp nhất chúng lại với nhau nếu dung sai phù hợp

- Delete Face: Xoá bề mặt Phương pháp này chỉ dùng cho những bề mặt rất xấu

- Fill Face: Chọn bề mặt và các cạnh tự do để tạo một bề mặt Phương pháp này chỉ dùng cho những bề mặt rất xấu

2.1.2 Attribute – Thiết lập thuộc tính

Attribute được sử dụng để thiết lập thuộc tính cho các đối tượng được nhập khẩu qua thẻ Import hoặc các chi tiết được tạo ra bằng các công cụ trong tab Tool Bước này là cần thiết cho các thành phần đã được nhập hoặc tự tạo, vì nó xác định chức năng của từng thành phần.

Nhấp chọn biểu tượng Attribute trên tab Model hoặc nhấp đúp vào sản phẩm, hộp thoại

Hình 2.6 Cửa sổ hộp thoại Atttribute Wizard

Various components can be added or created, corresponding to different attributes such as Part, Part insert, Cold runner, Hot runner, Mold insert, Moldbase, Mold Plate, Cooling channel, Heating rod, Overflow, Compression Zone, Hot runner metal, or Encapsulation component Once attributes are assigned, the component will change color based on the assigned attribute.

Part: Thuộc tính này được gán cho mô hình sản phẩm Sau khi gán sản phẩm sẽ có màu be

Part Insert, Mold Insert và Mold Plate là các đối tượng có thể di chuyển hoặc cố định Người dùng có thể chỉ định màu sắc và tên cho từng đối tượng này, giúp tùy chỉnh và quản lý hiệu quả trong quá trình thiết kế.

Hình 2.7 Thuộc tính Part Insert

Người dùng có khả năng chỉ định ID điều khiển cổng Valve để kích hoạt chức năng điều khiển cổng van, đồng thời cũng có thể chỉ định ID bộ điều khiển Hot Runner để điều chỉnh nhiệt độ.

Thuộc tính Hot Runner bao gồm vùng nén, yêu cầu người dùng xác định khu vực và hướng nén Để thực hiện điều này, người dùng cần nhấp chọn một bề mặt để gán làm vùng nén, đồng thời chỉ định hướng di chuyển và tên cho vùng nén đó.

Hình 2.9 Thuộc tính Compression Zone

Hot Runner Metal cho phép người dùng chọn loại sản phẩm như bushing, manifold, nozzle, valve pin và gate seal từ menu thả xuống Người dùng cũng có thể chỉ định màu sắc và tên của đối tượng Bên cạnh đó, các mặt dẫn nhiệt có thể được lựa chọn bằng cách nhấp vào nút Select.

Hình 2.10 Thuộc tính Hot Runner Metal Đối với dạng điểm (từ tab Tool), thuộc tính có thể là Melt entrance, Coolant entrance,

TẠO LƯỚI – CREATE MESH

Nhấp chọn sản phẩm và chọn thẻ Seeding trên tab Mesh để điều chỉnh tỷ lệ chia lưới:

Giá trị mặc định cho kích thước lưới (Mesh size) sẽ được phần mềm cung cấp, kèm theo số lượng phần tử (Element count) và bộ nhớ cần thiết (Required memory) Những thông số này được ước tính dựa trên kích thước mắt lưới, kích thước mô hình và độ dày của sản phẩm.

Hình 2.47 Mesh size do phần mềm cung cấp

Kích thước lưới (Mesh size) càng nhỏ thì độ chính xác của kết quả càng cao, thường khuyến nghị giảm kích thước lưới so với gợi ý từ phần mềm Tuy nhiên, việc giảm giá trị Mesh size sẽ yêu cầu bộ nhớ lớn hơn, do đó người dùng cần kiểm tra cấu hình thiết bị để tránh lỗi khi thực hiện.

Khoảng cách giữa các nút khoảng 1,3 mm

Hình 2.48 Mesh size sau khi điều chỉnh

Sau khi điều chỉnh Mesh size, nhấn Apply để hoàn tất thao tác chia lưới Hộp thoại

Modify Node Seeding sẽ chuyển sang chế độ như hình 2.47 Nếu đã hoàn tất chia lưới, nhấp vào tích xanh để hoàn thành

Hình 2.49 Hộp thoại Modify Node Seeding

Đặt lại tỷ lệ chia lưới cho các cạnh được chọn riêng biệt, cho phép điều chỉnh số lượng nút lưới Kích thước lưới của những đoạn này có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn so với thông số chung đã được thiết lập.

Có ba loại seeding: Uniform, cho phép phân bố lưới đồng đều trên tất cả các cạnh, và Auto fine-tuning, giúp điều chỉnh tỷ lệ lưới theo hoạt động sản phẩm Bên cạnh đó, Linear, Exponential và Bell curve biasing là các phương pháp phân phối mà nút lưới tập trung ở hai đầu hoặc giữa mà không cần tinh chỉnh tự động Biasing factor thể hiện tỷ lệ thay đổi kích thước, với giá trị càng cao thì sự chênh lệch càng lớn.

2.1.7 Parameter – Cài đặt thông số lưới

Sau khi chia lưới, nhấp vào thẻ Parameter để mở ra hộp thoại Set Solid Mesh Parameter

Hình 2.50 Hộp thoại Set Solid Mesh Parameter

Default: Nút này cho phép đưa mọi cài đặt về mặc định

Hình 2.51 Các thông số trong mục Geometry Meshing

- Attribute: Xác định thuộc tính cho phần tử đang được chọn để đặt tham số chia lưới

- Mesh Type: Lựa chọn loại lưới với Pure tetra hoặc các loại từ 1 đến 5 lớp BLM

- Boundary layer offset ratio: Xác định độ dày lớp lưới theo tỷ lệ của nó với kích thước mắt lưới

Hình 2.52 Các thông số trong mục Curve Meshing

- Attribute: Chọn Runner hoặc Cooling Channel làm thuộc tính và các mục tương ứng sẽ hiển thị cùng với thuộc tính đã chọn

Templates: Đối với Runner, mục Inner/Outer layer count cho phép kiểm soát mật độ lưới tại vùng lõi và vùng biên thông qua số lượng lớp lưới Người dùng có thể chọn tùy chọn Custom để điều chỉnh tham số kích hoạt nếu các lựa chọn mặc định không phù hợp Ngoài ra, Biasing type/factor cung cấp nhiều tùy chọn, bao gồm None, Linear, Exponential và Bell curve.

Hình 2.53 Sản phẩm với thông số chia lưới khác nhau

Hình 2.54 Các thông số trong mục Hybrid Meshing

Lưới Pure Tetra, bên cạnh lưới BLM, hỗ trợ hình học với thuộc tính thông thường, cho phép người dùng tùy chỉnh loại lưới và số lớp thông qua Compression Zone.

Hình 2.55 Thiết lập năng cao của Geometry/ Curve/ Hybrid Meshing

Mặc dù phần mềm khuyến khích người dùng sử dụng các tùy chọn mặc định dựa trên thông tin mô hình, người dùng vẫn có thể tùy chỉnh các thông số khác thông qua chức năng Advances Bằng cách chuyển Setting sang Manual, người dùng có thể điều chỉnh các thông số cho Surface Mesh.

(2D) và Tetra Mesh (3D) tương tự như sau

Kiểm soát kích thước tối đa và tối thiểu của lưới là rất quan trọng để tránh tình trạng lưới bị tinh chỉnh hoặc chuyển màu quá nhiều Điều này giúp duy trì mức độ phân giải lưới ổn định và đảm bảo chất lượng hình ảnh.

Gradation là quá trình kiểm soát sự thay đổi kích thước mắt lưới từ khu vực được tinh chỉnh đến khu vực yêu cầu độ phân giải thấp hơn Sự phân cấp cao có thể giảm số lượng phần tử, nhưng cũng tiềm ẩn nguy cơ xảy ra lỗi cao hơn trong quá trình chia lưới và tính toán.

Đối với Tetra Mesh Setting, việc kiểm soát độ dày riêng của mật độ là rất quan trọng; giá trị mật độ cao hơn cho thấy lưới dày đặc hơn Tuy nhiên, cần xem xét kích thước mắt lưới để đảm bảo rằng nó không loại bỏ các phần tử lưới có chất lượng kém.

2.1.8 Generate – Tạo và lưu kết quả chia lưới

Nhấp vào thẻ Generate trên tab Mesh để mở hộp thoại Generate BLM sau khi đã thiết lập các thông số cần thiết Tiếp theo, nhấn nút Generate trong hộp thoại để bắt đầu quy trình tạo lưới Quy trình này sẽ lần lượt tạo lưới cho các thành phần như part, runner, part insert, cooling channel, mold insert và moldbase theo thứ tự: (1) Surface Mesh, (2) Solid Mesh, (3) Solid Mesh – Cooling System.

Khi xảy ra sự cố trong quá trình chia lưới, hệ thống sẽ hiển thị lỗi bằng dấu chấm than màu đỏ và tạm dừng quy trình Sau khi lỗi được khắc phục, người dùng chỉ cần nhấp vào nút Generate để tiếp tục Nếu quá trình chia lưới bị gián đoạn bởi bộ giải tự động, một hộp thoại cảnh báo sẽ xuất hiện với thông tin về lỗi và các giải pháp đề xuất Đồng thời, Project Tree sẽ tự động chuyển sang Mesh Tree để hiển thị các lỗi cần được sửa chữa.

Chi tiết bị lỗi thiết kế hình học Thông báo cảnh báo & Gợi ý giải pháp

Hình 2.56 Generate bị buộc dừng và báo lỗi

Trong Mesh Tree, các lỗi đánh dấu bằng số màu đỏ là những lỗi bắt buộc phải sửa trước khi tạo lưới BLM, trong khi lỗi màu đen sẽ được hệ thống tự điều chỉnh Người dùng nên kiểm tra các hình dạng bất thường trong file CAD nếu gặp lỗi trong quá trình tạo lưới.

Người dùng cũng có thể đặt điểm tạm dừng (dấu đinh bấm) theo cách thủ công cho bất kỳ mục lưới nào

Nếu tất cả các bộ phần đều không bị lỗi và hiện toàn bộ là tích xanh, đồng thời cửa sổ

Finall Check hiện ra, nhấp vào nút Finall Check để hoàn thành quá trình tạo lưới

Hình 2.57 Hộp thoại Final Check

Hình 2.58 Mô hình khuôn sau Final Check

2.2 Thiết lập thông số ép phun (Analysis Setting)

Vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được kết quả mô phỏng chính xác Tính chất phức tạp của vật liệu polymer yêu cầu quá trình kiểm soát và lựa chọn phải được nghiên cứu kỹ lưỡng Moldex3D cung cấp dữ liệu chính xác và toàn diện về các vật liệu polymer cho nhiều lĩnh vực ứng dụng và công nghiệp khác nhau.

Sau khi hoàn tất việc tạo lưới, thẻ Material ở tab Home được mở khoá, đồng thời Project

The Tree will automatically switch to the Material Tree If no material has been selected, the Material Tree will display a red "No specified" option Clicking the arrow next to this option will reveal a dropdown list.

CÁC KHUYẾT TẬT CỦA SẢN PHẨM PHUN ÉP & BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình ép phun

➢ Sự không đồng nhất của nhiệt độ

- Nhiệt độ của nhựa sẽ thay đổi trong suốt quá trình di chuyển từ đầu phun máy ép đến lòng khuôn

- Quá trình thay đổi nhiệt độ là do ma sát giữa nhựa và khuôn, do nhiệt truyền ra các tấm khuôn và môi trường bên ngoài

➢ Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình ép phun

- Nhiệt độ thay đổi sẽ làm thay đổi độ nhớt của nhựa

- Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến khả năng nén ép vật liệu vào khuôn

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian làm nguội sản phẩm

➢ Ảnh hưởng của hệ thống làm mát đến nhiệt độ

Thời gian làm mát chiếm từ 50% đến 70% tổng thời gian của quá trình ép phun Nếu được thiết kế hợp lý, thời gian này có thể được rút ngắn, từ đó nâng cao năng suất và giảm thiểu chi phí một cách hiệu quả.

- Những vị trí yêu cầu thời gian làm mát dài

Kiểm tra các vị trí cần thời gian làm mát lâu trong khuôn bằng chức năng Iso-surface Nếu giá trị ở những khu vực này rất cao, điều đó cho thấy những vùng này cần nhiều thời gian để hạ nhiệt.

Kiểm tra nhiệt độ bề mặt bộ phận là rất quan trọng; nếu nhiệt độ phân bố đồng đều, điều này cho thấy hệ thống làm mát hoạt động hiệu quả và thời gian làm mát đủ dài.

Nếu sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt bộ phận không đồng đều, cần chú ý đến những khu vực có nhiệt độ cao và kiểm tra các hiện tượng tích nhiệt.

- Kiểm tra vị trí tích tụ nhiệt lớn bằng Cooling Efficiency & Temperature o Tích tụ nhiệt cục bộ:

Các vùng màu đỏ là nơi nhiệt không bị tản ra khi kết thúc quá trình làm mát

Sự tích tụ nhiệt cao tại một số khu vực có thể dẫn đến vấn đề cong vênh và kéo dài thời gian chu kỳ phun ép Để khắc phục tình trạng này, cần kiểm tra vị trí có nhiệt độ cao bằng cách đánh giá hiệu quả làm mát.

Để nâng cao hiệu suất làm mát, cần cải thiện thiết kế kênh làm, đặc biệt khi khoảng cách giữa kênh làm và điểm tích tụ nhiệt quá xa.

Nếu hiệu suất làm mát quá cao, nó sẽ làm tăng trọng lượng của khuôn một cách không cần thiết Để khắc phục tình trạng này, có thể tăng số lượng hoặc đường kính của kênh làm mát.

Để ngăn ngừa hiện tượng cong vênh, cần cố gắng tránh chênh lệch nhiệt độ lớn Hãy kiểm tra xem khu vực có sự chênh lệch nhiệt độ lớn có phải do các yếu tố khác gây ra hay không.

Cách bố trí đường làm mát

Sự khác biệt về hiệu quả làm mát

3.1.2 Áp suất phun Áp suất phun là một thông số chính trong quá trình ép phun, thống số này ảnh hưởng đến sự ổn định về mặt kích thước và cơ tính của sản phẩm Dựa trên sự phân bố áp suất, người dùng có thể sửa đổi thiết kế của sản phẩm và khuôn sao cho phù hợp

- Áp suất nén là áp suất tăng lên trong khuôn khi khuôn được điền đầy Nó ảnh hưởng đến tổng lượng vật liệu được ép vào trong khuôn

- Lượng nhựa được nén vào khuôn sẽ bù vào sự co ngót trong quá trình làm nguội

- Khối lượng sản phẩm sé phụ thuộc vào áp suất nén

➢ Áp suất duy trì và thời gian duy trì

- Áp suất duy trì và thời gian duy trì áp

- Áp suất duy trì là áp suất trong giai đoạn duy trì áp, sau khi áp suất nén đạt được

- Thời gian duy trì áp là thời gian từ lúc áp suất nén đạt cực đại đến khi cổng phun đông đặc

➢ Sự thất thoát áp suất trong khuôn

- Áp suất khuôn bị thất thoát là do dòng chảy bị giới hạn, rãnh dẫn cong và do ma sát

- Nguyên nhân thứ 2 là do vật liệu bị nguội làm giảm khả năng chảy

- Hậu quả là sự co ngót không đều

➢ Tầm quan trọng của áp suất khuôn

- Việc xác định áp suất khuôn giúp kiểm soát được sự ổn định của sản phẩm

- Kiểm soát được khả năng điền đầy khuôn và độ nén chặt của vật liệu

➢ Đường cong áp suất khuôn

- Dùng đường cong áp suất khuôn để cài đặt thời gian chuyển sang trạng thái duy trì áp của quá trình ép

- Áp suất cực đại trong khuôn phụ thuộc vào áp suất cài trong giai đoạn duy trì áp

Lực kẹp là lực tối đa của máy dùng để giữ khuôn đóng chặt, giúp chống lại áp suất bên trong khuôn trong suốt quá trình ép phun Để đảm bảo hiệu quả, lực kẹp cần lớn hơn áp suất sinh ra bên trong khuôn trong quá trình ép phun Ngoài ra, lực đẩy trong khuôn còn phụ thuộc vào áp suất phun và diện tích bề mặt sản phẩm bên trong khuôn.

Kiểm tra kết quả lực kẹp cho thấy giá trị cực đại thường xuất hiện trong giai đoạn bão áp Lực kẹp tăng lên sau quá trình bão áp do áp suất phun vẫn tiếp tục tác động lên khuôn Tuy nhiên, lực kẹp sẽ giảm trong giai đoạn sau của quá trình bão khi nhiệt độ nóng chảy bắt đầu hạ xuống, dẫn đến sự giảm lực chống lại lực kẹp.

Lực kẹp có ảnh hưởng lớn đến việc đánh giá kích thước máy ép phun Việc sử dụng yêu cầu về lực kẹp làm tiêu chí chọn kích thước máy hoặc điều chỉnh khuôn có thể giúp giảm thiểu yêu cầu lực kẹp, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Dự đoán các vấn đề tiềm ẩn là rất quan trọng trong quy trình sản xuất Theo kinh nghiệm, nếu lực kẹp tính toán vượt quá 70% lực kẹp tối đa của máy, thì nguy cơ nhựa nóng chảy bị ép ra ngoài khuôn và gây ra bavia là rất cao Việc xác định sớm những vấn đề này giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Thời gian đông nhựa tại cổng phun là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến áp suất trong quá trình phun Người dùng có thể kiểm tra thông số này qua chức năng Molten Core hoặc Packing Log File trong kết quả Packing để xác định xem cổng phun có bị đông cứng hay không.

Ngoài ra, có ba tiêu chí trong việc thiết lập tham số tính toán giúp người dùng đánh giá thời gian bão áp hiệu quả:

- Freeze Temperature (˚C): Nhiệt độ đông đặc

- Flow Rate (cc/ sec): Tốc độ dòng chảy (cc/ giây)

- Part Weight Deviation (%/ sec): Độ lệch trọng lượng (%/ giây)

Cổng phun chưa bị đông nhựa Cổng phun đã bị đông nhựa

Hình 3.1 Trạng thái của cổng phun

➢ Tầm quan trọng của tốc độ phun

- Quyết định khả năng điền đầy khuôn

- Đảm bảo tính đồng nhất của vật liệu tại vị trí đầu tiên đến vị trí sau cùng trong lòng khuôn

- Các vùng chịu ảnh hưởng của tốc độ phun là: vùng xung quanh cổng phun, thành phần giao nhau và phần khuôn điền đầy sau cùng

➢ Các khuyết tật do tốc độ phun gây ra

- Hiện tượng tạo bọt khí, cong vênh do co rút

- Hiện tượng sản phẩm bị biến màu.186

- Bề mặt không tốt tại vùng gần cổng phun

➢ Phun với tốc độ phun quá cao

- Sự biến dạng của sản phẩm sẽ khác nhau khi phun với tốc độ quá cao qua các phần khác nhau của lòng khuôn

- Phun với tốc độ cao, đòi hỏi lực ép khuôn lớn

- Phun qua cổng phun với tốc độ cao sẽ dẫn đến hiện tượng phun tia, làm cho dòng chảy rối và bề mặt sản phẩm gần cổng phun xấu

Để tối ưu hóa quá trình phun và tránh hiện tượng tập trung bọt khí, cần thiết lập tốc độ phun khác nhau cho các vùng trên cùng một sản phẩm Điều này giúp sản phẩm điền khuôn tốt hơn mà không làm tăng thời gian phun.

➢ Phun với tốc độ cao với các sản phẩm thành mỏng

Các khuyết tật sản phẩm và cách khắc phục

3.2.1 Short shot – Phun thiếu nhựa

Short shot là hiện tượng phổ biến xảy ra khi không lấp đầy hoàn toàn lòng khuôn Dưới áp suất và lượng phun không phù hợp, dòng chảy nhựa không thể điền đầy khuôn, dẫn đến sản phẩm không hoàn chỉnh Việc kéo dài thời gian điền đầy không phải là giải pháp hiệu quả để khắc phục vấn đề short shot.

Hình 3.5 Sản phẩm bị lỗi short shot

➢ Có hai cách để kiểm tra short shot:

Check the Melt Front Time results in the Filling Result section; if it shows 100% but the product is not fully filled, this indicates a short shot occurrence.

- Chọn Filling > View Log File, kiểm tra quá trình Filling, được 100% thì kết luận không xảy ra short shot, nếu Filling dưới 100% thì xảy ra short shot

Phần thể tích không được điền đầy Phần thể tích được điền đầy

Hình 3.6 Mô phỏng bị lỗi short shot

➢ Nguyên nhân dẫn đến short shot:

- Chu kỳ và áp lực ép phun không đủ

- Tính lưu thông của vật liệu kém (Độ nhớt cao, nhiệt độ nóng chảy của nhựa thấp)

- Độ dày sản phẩm quá mỏng, chiều dài dòng chảy quá dài

➢ Giải pháp giải quyết vấn đề short shot:

- Đảm bảo đủ lượng nhựa cần được điền, đủ chu kỳ ép phun

- Tăng tốc độ dòng chảy, tăng chuyển đổi VP, tăng tốc độ ép, tăng áp lực ép

- Tăng nhiệt độ khuôn hoặc nhiệt độ nóng chảy

- Thay đổi vị trí cổng; thêm số lượng cổng

- Sử dụng vật liệu nhựa khác có MFI (chỉ số dòng chảy tan chảy) cao hơn

- Sửa đổi độ dày của sản phẩm hoặc đường kính của kênh dẫn, cải thiện khả năng thông hơi

Weld Line hình thành khi các dòng nhựa nóng chảy với hướng chảy khác nhau gặp nhau trong quá trình điền đầy Nếu các dòng chảy này nguội trước khi kết nối, sản phẩm ép phun sẽ bị yếu, dễ gãy và kém bền.

Hiện tượng giảm tính sản phẩm 167 có thể tạo ra các dấu hiệu như đường kẻ, vết gợn, vết khía hoặc sự khác biệt về màu sắc trên sản phẩm.

Hình 3.7 Sản phẩm bị lỗi weld line

➢ Có hai cách để kiểm tra vị trí của weld line:

Điều chỉnh phần trăm điền đầy của Melt Front Time giúp xác định vị trí gặp nhau của các dòng chảy Nhiệt độ Melt Front Time cũng cần được kiểm tra, vì nhiệt độ càng thấp thì weld line càng dễ nhận thấy.

- Nhấp vào mục Weld Line trên Project Tree

Hình 3.8 Mô phỏng điền đầy gây ra weld line

➢ Nhận xét về tính chất weld line:

- Thời gian điền đầy càng lâu, các dòng chảy gặp nhau càng muộn, độ bền của đường hàn được tạo ra sẽ càng yếu

- Góc đường hàn được tạo ra khi các dòng chảy gặp nhau càng lớn sẽ càng tốt cho sản phẩm

➢ Giải pháp giải quyết vấn đề weld line:

- Tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ khuôn, tăng tốc độ phun

- Chọn vật liệu có độ nhớt thấp

- Thay đổi vị trí cổng phun, thay đổi độ dày sản phẩm

- Tối ưu hóa thiết kế hệ thống kênh dẫn

- Khi không thể tránh được các đường hàn, cường độ liên kết của mối hàn có thể tăng lên bằng cách tăng nhiệt độ hàn

3.2.3 Air Trap/ Void – Bọt khí/ Rỗ khí

Bọt khí hình thành khi các dòng chảy khác nhau gặp nhau, tạo ra các túi bọt khí nhỏ bị mắc kẹt trong sản phẩm, dẫn đến tình trạng sản phẩm không được điền đầy hoàn toàn Hiện tượng này có thể xảy ra ở nhiều vị trí trong lòng khuôn, tạo ra các lỗ nhỏ li ti trên bề mặt sản phẩm, gây mất thẩm mỹ Trong trường hợp nghiêm trọng, bọt khí có thể ảnh hưởng đến kết cấu của sản phẩm Không khí bị kẹt trong túi khí có thể bị nén và nóng lên, dẫn đến việc hình thành vết cháy.

Nhấp vào mục Air Trap trong thẻ Filling hoặc Packing trên Project Tree để kiểm tra vấn đề về bẫy khí

Hình 3.9 Sản phẩm bị vấn đề air trap

➢ Nguyên nhân gây ra air trap/ void :

- Khi các dòng chảy tập trung, thường dồn khí vào một chỗ gây ra bọt khí tại chỗ đó

- Trong quá trình điền đầy khuôn, không khí được giữ lại trong sản phẩm tại những vùng sản phẩm điền đầy sau cùng

- Lực kẹp không đủ khiến không khí trong khuôn dễ bị kẹt lại trong quá trình hóa rắn

- Nhựa đầu vào bị ẩm, chưa được sấy khô trước khi gia nhiệt

- Độ kín khít, chính xác giữa các tấm khuôn không cao khiến không khí lọt vào

Cấu tạo của kênh dẫn cua cút gấp khúc nhiều làm thay đổi dòng chảy một cách đột ngột và liên tục Tại những vị trí này, khí sẽ bị cuốn theo dòng chảy nhựa vào khuôn.

- Thiết kế hệ thống thoát khí không đúng

- Phun với tốc độ phun quá cao nên không khí không thoát ra kịp

- Vị trí cổng phun không thích hợp

Bẫy khí là hiện tượng thường gặp trong quá trình sản xuất nhựa, xảy ra tại những khu vực tập trung bọt khí, thường là những vùng điền đầy cuối cùng của lòng khuôn Hiện tượng này có thể dẫn đến các vấn đề như Short Shot hoặc dấu cháy (Burn mark) Ngoài ra, bọt khí cũng hình thành tại những khu vực dòng chảy bị nghẽn, gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

➢ Giải pháp giải quyết vấn đề air trap :

- Tối ưu hệ thống thoát khí, sau đó xem xét tới việc giảm tốc độ phun

- Thiết kế sản phẩm có bề dày tại các vị trí phù hợp hoặc đổi vị trí cổng phun

- Giảm sự mất áp suất của trục vít hoặc giảm lực ép bằng cách giảm tốc độ

- Nếu có bọt khí thì cần phải đưa chúng vào vùng dễ thoát khí hoặc thêm các thanh lói vào để thoát khí

- Bố trí hệ thống thông gió ở những khu vực này ngăn chặn không khí tích tụ

➢ Racetrack Effect – Hiệu ứng chèn lấp dòng chảy

Dòng nhựa tan chảy trong quá trình sản xuất sẽ di chuyển với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào độ dày của thành khuôn Các vùng có thành dày hơn có lực cản dòng chảy thấp hơn, khiến nhựa nóng chảy chảy nhanh hơn so với những vùng có thành mỏng Nếu đường dẫn dòng chảy đủ dài, hiện tượng chèn lấp có thể xảy ra tại các vùng mỏng, dẫn đến các vấn đề như air trap và weld line.

Người dùng có thể nhận diện hiệu ứng Racetrack bằng cách kiểm tra sự khác biệt tốc độ giữa hai luồng liền kề trong phần kết quả Thời gian Chảy Nóng.

Hình 3.10 Sản phẩm bị vấn đề chèn lấp dòng chảy

3.2.4 Hesitation – Tắc nghẽn dòng chảy

Hesitation là tình trạng mà dòng chảy của nhựa bị chậm lại đáng kể theo một hướng nhất định Khi nhựa chảy quá chậm và không thể lấp đầy hoàn toàn lòng khuôn, vấn đề này sẽ dẫn đến hiện tượng short shot.

Để xác định vấn đề, trước tiên cần sử dụng kết quả Melt Front Time Sau đó, kết hợp với kết quả Melt Front Heat để kiểm tra liệu nguyên nhân có phải do nhiệt độ nhựa nóng chảy thấp hay không.

Tốc độ dòng chảy khác nhau

Hình 3.11 Mô phỏng tắc nghẽn dòng chảy

➢ Nguyên nhân gây ra hesitation:

- Chất lượng bề mặt của chi tiết thấp

- Quá trình bão áp kém, ứng suất cao

- Định hướng không đồng đều của các phân tử nhựa

➢ Nhận xét về tính chất hesitation :

- Trong Moldex3D, các đường đẳng lượng có màu khác nhau có nghĩa là các bề mặt có mức độ nóng chảy khác nhau

Khoảng cách giữa các đường giới hạn xác định các khu vực cần được hoàn thiện trong thời gian quy định Nếu khoảng cách giữa các đỉnh trên cùng một đường giới hạn quá lớn, điều này có thể dẫn đến sự cố hesitation xuất hiện ở khoảng cách nhỏ hơn.

Khi nhiệt độ tại điểm trung tâm trên bề mặt dày nhất gần với nhiệt độ khuôn, điều này cho thấy phần nhựa xung quanh đang ở trạng thái ứ đọng Sự ứ đọng này sẽ dẫn đến việc nhiệt độ giảm nhanh chóng, tạo ra khuôn lạnh ngăn cách lòng khuôn và gây ra hiện tượng hesitation.

Trên sản phẩm có nhiều cổng phun, dòng chảy có thể bị chậm hoặc nghẽn ở những vùng có bề dày nhỏ Điều này dẫn đến việc nhựa nóng chảy ở các vùng mỏng bị nguội sớm và đông đặc lại trước khi được điền đầy hoàn toàn, gây ra hiện tượng Short Shot.

- Hesitation rất dễ xảy ra ở các sản phẩm có màng ngăn, thành mỏng, gân tăng cứng và bản lề mỏng

➢ Giải pháp giải quyết vấn đề hesitation :

- Tăng tốc độ dòng phun

- Tăng nhiệt độ khuôn hoặc nhiệt độ dòng chảy

CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài tập minh hoạ 1

Sản phẩm phân tích: Vỏ nắp quạt

Bài tập này giúp người dùng tự tạo dự án mô phỏng quy trình phun ép cơ bản cho sản phẩm nhựa, sử dụng công cụ Wizard trong phần mềm Moldex3D, đồng thời trang bị khả năng đọc hiểu các kết quả sau khi hoàn tất quá trình mô phỏng phân tích.

Launch Moldex3D Studio and click on "New" in the Home tab to create a new project using the Specify File Location dialog For this project, name it [Fan200624] and select the location as [C:\Users\ASUS\Desktop\.K20-Bien soan tai lieu Moldex3D\4].

MoPhong\Model Simulation\01_Fan_basic]

Hình 4.1 Hộp thoại Specify File Location

Sau khi hoàn tất việc tạo dự án mới, cửa sổ làm việc sẽ xuất hiện tại tab Home với thẻ Moldex3D Solution, được thiết lập ở module Injection Molding và lưới dạng Solid.

Hình 4.2 Phương pháp tạo sản phẩm tại Moldex3D Solution

4.1.1 Tiền xử lý (Pre – Process)

Nhấp vào "Import Geometry (Auto Heal)" trong tab Home để chọn tệp sản phẩm, đồng thời sử dụng chức năng này thay vì "Import Geometry" để phần mềm tự động sửa chữa một số lỗi hình học cơ bản Sau đó, nhấp vào "Open" để chọn sản phẩm.

Hình 4.3 Chọn sản phẩm có đuôi *.stp

Sau khi nhập sản phẩm vào môi trường làm việc thành công Cửa sổ làm việc tự động chuyển đến tab Model

Sau khi chuyển đến tab Model, bạn sẽ thấy chỉ có thẻ Attribute được mở khóa Tiếp theo, hãy nhấn vào Attribute, sau đó trong hộp thoại Attribute Wizard, chọn sản phẩm và thiết lập thuộc tính cho sản phẩm là Part.

Hình 4.4 Thuộc tính Part có màu be

Sau khi thiết lập thuộc tính, bật tính năng Model Thickness để kiểm tra phân bố độ dày sản phẩm

Hình 4.5 Phát hiện vùng có độ dày lớn cần chú ý

Nhấp chọn vào thẻ Gate để bắt đầu tạo cổng phun Chọn Gate Location Advisor, mở ra hộp thoại Gate Location Advisor để tạo cổng phun tự động

Đối với sản phẩm này, phương pháp tạo cổng phun được chọn là ở bề mặt giữa trên sản phẩm Kết quả từ Flow Length Ratio Max đạt 32,120, giá trị này phù hợp với hầu hết các loại nhựa phổ biến, do đó không cần thiết phải tăng cổng phun hay thay đổi vị trí cổng.

Hình 4.7 Phân bố dòng chảy khi chọn 1 cổng

Nhấp vào thẻ Runner Wizard để tự động tạo kênh dẫn nhựa Sau khi thiết lập kích thước, hãy nhấn vào dấu tích xanh để hoàn tất quá trình tạo kênh dẫn nhựa Việc tạo runner diễn ra tự động, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

Melt Entrance cũng được tự động thiết lập ngay sau khi hoàn tất bước tạo runner

Nhấn vào Moldbase để tạo khuôn tự động

Hình 4.8 Thiết lập kích thước bề mặt khuôn

Hình 4.9 Thiết lập chiều cao cho khuôn đực và khuôn cái

Nhấp vào Cooling Channel Wizard để thiết lập kênh làm mát tự động Chọn kiểu kênh làm mát cơ bản là Straight Line và thiết lập các thông số cho kênh Đối với phía có runner, chọn 2 kênh làm mát, trong khi phía không có runner sẽ có 3 kênh, mỗi kênh có đường kính 7 mm Kênh làm mát được tạo ra từ Cooling Channel Wizard, do đó, Inlet/ Outlet sẽ được tạo tự động mà không cần người dùng thiết lập thêm.

Hình 4.10 Thiết lập số lượng và kích thước cho kênh làm mát

Lưu ý rằng không nên để kênh làm mát tiếp xúc hoặc quá gần với runner, vì điều này có thể gây ra lỗi trong hệ thống Lỗi này không thể được khắc phục bằng chức năng Auto Fix, vì vậy người dùng cần tự điều chỉnh nếu gặp phải thông báo lỗi.

Sau khi hoàn tất thiết lập kênh làm mát, hãy nhấp vào thẻ "Check Cooling System" để kiểm tra hệ thống làm mát Điều này giúp đảm bảo rằng không có lỗi nào xảy ra trước khi bạn tiến hành bước chia lưới.

➢ Thiết lập mật độ lưới

Sau khi xác nhận rằng hệ thống làm mát hoạt động bình thường và không có lỗi, người dùng chuyển sang tab Mesh để tiến hành chia lưới cho sản phẩm Trước khi thực hiện việc chia lưới, cần kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng loại lưới đang sử dụng là Solid.

Để thiết lập mật độ lưới cho sản phẩm, nhấp chọn sản phẩm và vào thẻ Seeding Hộp thoại Modify Node Seeding sẽ mở ra với kích thước lưới gợi ý là 4,175 Giảm kích thước lưới xuống còn 2 (khoảng cách giữa các nút là 2 mm) và nhấn nút Apply Cuối cùng, nhấn nút tích xanh ở góc trên bên phải hộp thoại để hoàn tất việc chia lưới.

Hình 4.11 Thiết lập mật độ chia lưới

➢ Thiết lập tham số lưới

Nhấp vào thẻ Parameter để thiết lập thông số lưới, bao gồm ba phần riêng biệt trong hộp thoại Set Solid Mesh Parameters: Geometry Meshing, Curve.

- Geometry Meshing: Chọn lưới lưới có 3 lớp BLM và Boundary layer offset ratio được thiết lập tự động là 0,4

- Curve Meshing: Runner được thiết lập 4 lớp lưới ở bên trong và 5 lớp lưới ở bên ngoài Cooling Channel có 2 lớp lưới ở bên trong và 3 lớp lưới ở bên ngoài với

Biasing là kiểu đường thẳng

- Hybrid Meshing: Mặc định ở chế độ Compression Zone với lưới BLM

Hình 4.12 Thiết lập thông số chia lưới

➢ Tạo và lưu xuất lưới

Sau khi hoàn tất thiết lập thông số chia lưới, nhấp vào Generate để tiến hành tạo lưới

Hình 4.13 Hộp thoại Generate BLM

Các thông số trong quy trình đều phù hợp và không bị lỗi Generate không báo lỗi và thông báo yêu cầu Final Check

Hình 4.15 Kết quả sau khi Final Check

4.1.2 Thiết lập thông số ép phum (Analysis Setting)

➢ Chọn vật liệu cho sản phẩm

Sau khi hoàn tất quá trình chia lưới, Studio sẽ tự động quay lại tab Home, nhấp vào thẻ

Material để chuyển đến Material Tree Nhấp vào Material Wizard từ menu thả xuống của mục Not specified để mở ra cửa sổ Moldex3D Material Wizard

Hình 4.16 Chọn vật liệu từ thư viện Moldex3D

Theo gợi ý trong Typical Material L/t Values, chọn nhựa [PEI RTP 2105 TFE 15] trong

Moldex3D Bank, nhấp chuột phải vào vật liệu và chọn Add to Project để xác nhận lựa chọn

Hình 4.17 Tab Moldex3D Bank của cửa sổ Moldex3D Material Wizard

➢ Thiết lập điều kiện ép cho sản phẩm

Trong ví dụ này ta thiết lập các thông số ép theo mặc định được phần mềm cung cấp:

Hình 4.18 Thông số ép trong Project Settings

Hình 4.19 Thông số ép trong Filling/Packing

Hình 4.20 Thông số ép trong Cooling

➢ Chọn chế độ phân tích cho quá trình mô phỏng

Nhấp vào thẻ Analysis và chọn chế đọ phân tích là Process Simulation -F/P/Ct/W từ menu thả xuống

Hình 4.21 Chọn chế độ phân tích

Tại bước này, tất cả các cài đặt cần thiết đã hoàn tất Các Tham số Tính toán vẫn được giữ nguyên theo mặc định của phần mềm Nhấn vào nút Chạy để bắt đầu quá trình.

Computing Manager và tiến hành quá trình phân tích mô phỏng cũng như xem tiến trình của bộ giải hiện tại

4.1.3 Đọc hiểu kết quả phân tích (Post – Process)

Sau khi Computing Manager hoàn tất phân tích, kết quả sẽ được hiển thị trong Project Tree Người dùng cũng có thể chuyển sang tab Result để sử dụng các công cụ hỗ trợ đọc kết quả.

➢ Kết quả điền đầy (Filling)

- Filling Log: Sản phẩm được điền đầy 100%, không xảy ra hiện tượng short shot

Hình 4.22 Kết quả điền đầy

- Melt Front Time: Tổng thời gian điền đầy là 0,715 [giây]

Hình 4.23 Thời gian điền đầy sản phẩm

- Air Trap: Các vị trí có thể xuất hiện bẫy khí

Hình 4.24 Các vị trí xuất hiện bọt khí/ rỗ khí

- Weld Line: Các vị trí có khả năng xuất hiện đường hàn

Hình 4.25 Các vị trí xuất hiện đường hàn

- Clamping Force: Lực kẹp lớn nhất trong quá trình điền đầy là 6,109 [ton]

Hình 4.26 Lực kẹp trong qua trình điền đầy

- Velocity Vector: Hướng dòng chảy phân cân bằng trong toàn bộ dòng chảy

Hình 4.27 Phân bố hướng dòng chảy trong quá trình điền đầy

➢ Kết quả bão áp (Packing)

- Pressure: Áp suất phun lớn nhất trong quá trình bão áp là 20,29 [Mpa]

Hình 4.28 Áp suất phun trong quá trình bão áp

- Clamping Force: Gia trị lực kẹp lớn nhất trong quá trình bão áp là 6,019 [ton]

Hình 4.29 Lực kẹp trong quá trình bão áp

➢ Kết quả làm mát (Cooling)

Sản phẩm phân tích: Bánh răng

Bài tập này nhằm mục đích giúp người dùng làm quen với việc tạo hệ thống kênh dẫn nhựa (Runner System) một cách thủ công Người dùng cũng có thể so sánh các kết quả từ từng phương án để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

4.2.1 Sản phẩm có 2 cổng phun

Launch Moldex3D Studio and click on "New" in the Home tab to create a new project using the Specify File Location dialog Once the new project is successfully created, the workspace window will appear in the Home tab, with the Moldex3D Solution tab set to the Injection Molding module and the grid displayed.

Hình 4.37 Tạo dự án mới

4.2.1.1 Tiền xử lý (Pre – Process)

➢ Nhập đối tượng và thiết lập thuộc tính

Nhấp vào Import Geometry (Auto Heal) trong tab Home, chọn tệp sản phẩm có dạng

Nhấp vào tệp *.stp và chọn Open để thêm sản phẩm vào môi trường làm việc Sử dụng chức năng Check Geometry để kiểm tra lỗi hình học của sản phẩm Sau khi kiểm tra, có thể xác nhận rằng sản phẩm không gặp phải lỗi hình học nào.

Hình 4.38 Kiểm tra lỗi hình học bằng Check Geometry

Nhấp chọn sản phẩm và chọn thẻ Attribute để thiết lập thuộc tính cho sản phẩm là Part

Để tạo hệ thống kênh dẫn nhựa cho hai cổng phun thủ công, chúng ta sẽ sử dụng các công cụ trong tab Tool thay vì Wizard Trước tiên, vào tab Tool và vẽ bốn đường thẳng vuông góc với nhau, sử dụng đường tham chiếu để xác định trung điểm.

Sau khi lấy xong trung điểm sẽ xoá đi

Hình 4.39 Vẽ đường thẳng để tạo runner

Nhấp chọn tất cả các đường thẳng, vào thẻ Attribute và chọn thuộc tính Cold Runner Ở phần Type, hãy chọn mặt cắt ngang của runner là Circular (hình tròn) và thiết lập đường kính của kênh dẫn là 2 mm.

Hình 4.40 Thiết lập thuộc tính và chỉnh sửa kích thước

Nhấp vào Melt Entrance trong tab Model để phần mềm tự động tạo lối vào nhựa phù hợp cho sản phẩm

Hình 4.41 Tạo lối vào nhựa

➢ Tạo hệ thống kênh làm mát

Với sản phẩm này, ta vẫn tạo hệ thống làm mát bằng công cụ Wizard Nhấp vào Moldbase để tạo khuôn cho sản phẩm

Hình 4.42 Chỉnh sửa thông số khuôn

Kênh làm mát là kiểu Straight Line cơ bản với các thông số như hình

Hình 4.43 Thông số của hệ thống kênh làm mát

➢ Thiết lập mật độ lưới và tạo lưới

Sau khi hoàn tất việc tạo kênh làm mát, hãy chuyển sang tab Mesh để thiết lập thông số lưới Đảm bảo rằng loại lưới được sử dụng là lưới Solid Tiếp theo, nhấn vào Seeding và thiết lập mật độ chia lưới giảm xuống còn 1 [mm].

Hình 4.44 Mật độ chia lưới

Các thông số chia lưới trong Parameter được giữ mặc định gồm:

- Geometry Meshing: Chọn lưới lưới có 3 lớp BLM và Boundary layer offset ratio được thiết lập tự động là 0,4

- Curve Meshing: Runner được thiết lập 4 lớp lưới ở bên trong và 5 lớp lưới ở bên ngoài Cooling Channel có 2 lớp lưới ở bên trong và 3 lớp lưới ở bên ngoài với

Biasing là kiểu đường thẳng

- Hybrid Meshing: Mặc định ở chế độ Compression Zone với lưới BLM

Nhấp vào thẻ Generate để tiến hành tạo lưới Kết quả tạo lưới thành công, nhấn vào

Final Check để lưu và xuất lưới

Hình 4.45 Tạo lưới thành công

4.2.1.2 Thiết lập thông số ép phun (Analysis Setting)

Sau khi lưu và xuất lưới thành công, chuyển màn hình về tab Home, và nhấp vào thẻ

To transfer materials to the Material Tree, click on the Material Wizard to select the appropriate material for your product For gears, choose [ABS > CAE > STYLAC VA29] Right-click on the selected material and choose "Add to Project."

Hình 4.46 Chọn vật liệu từ Moldex3D Bank

Sau khi chọn xong vật liệu, tắt cửa sổ Moldex3D Bank để trở về cửa sổ làm việc nhấp chọn Process để thiết lập các thông số ép phun

- Project Settings: Thiết lập ở chế độ CAE mode, với giá trị của Maximum injection pressure và Maximum packing pressure là 150 [MPa]

Hình 4.47 Thiết lập thông số trong Project Settings

The automatic settings for Filling and Packing times are 0.71 seconds and 10.6 seconds, respectively To adjust the flow rate profile, click on the Flow Rate profile option and set the Section No to 1, with the Flow Rate value configured at 50%.

Hình 4.48 Thiết lập thông số trong Flow rate profile o Nhấp vào mục Injection pressure profile và thiết lập lại Section No với giá trị là

1 Đặt giá trị pressure là 100%

In the Injection Pressure Profile settings, click on the Packing Pressure Profile and update the Section No to 1, then set the pressure value to 70%.

Hình 4.50 Thiết lập thông số trong Packing pressure profile

- Cooling: Cooling Time được đặt là 20 [giây] và để Setting ở chế độ mặc định

Hình 4.51 Các thông số trong Cooling

Sau khi thiết lập xong các thông số, bấm Finish tại thẻ Summary để hoàn tất

Quay lại tab Home, nhấp vào thẻ Analysis và chọn trình tự phân tích là [Injection Analysis –F P W] từ menu thả xuống

Hình 4.52 Chế độ phân tích sản phẩm

Các thông số trong Computation Parameter được giữ nguyên theo cài đặt mặc định

Nhấp vào Run để khởi chạy Computation Manager và tiến hành mô phỏng phân tích cũng như xem tiến trình của bộ giải hiện tại

Hình 4.53 Tiến trình mô phỏng phân tích tại Computation Manager

4.2.1.3 Đọc hiểu kết quả phân tích (Post-process)

- Melt Front Time: Từ kết quả của quá trình điền đầy cho thấy có khả năng sẽ xuất hiện

2 vị trí đường hàn trên sản phẩm

- Air trap: Các vị trí của bọt khí/ rỗ khí chủ yếu có khả năng xuất hiện tại các điểm mút trên các răng

Đối với bánh răng có hai cổng phun, dòng chảy từ mỗi cổng phân bố gần như đạt tỷ lệ 50% Kết quả này giúp xác định rõ vị trí đường hàn khi lỗi xảy ra.

- Velocity Vector: Hướng chảy của cả hai dòng chảy khá đều và không không bị phân bố đi quá nhiều hướng

Áp suất tại EOP không cao so với toàn bộ quá trình điền đầy, và vào cuối quá trình, áp suất trên toàn sản phẩm đạt mức trung bình Tuy nhiên, có hai vị trí có khả năng xuất hiện đường hàn khá thấp, cho thấy rằng hai vị trí này có nguy cơ cao sẽ hình thành đường hàn, ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm.

- Clamping Force: Từ kết quả cho thấy lưucj kẹp lớn nhất của quá trình bão áp là 3,29

[ton] Khoảng cách giữa hai điểm trung tâm gần như bằng “0”

Cuối quá trình bão áp, sự co rút thể tích ở khu vực dày nhất của sản phẩm đạt khoảng 6% Mặc dù diện tích khu vực này không lớn, nhưng nó có ảnh hưởng đáng kể đến kết cấu của sản phẩm Điểm co rút lớn nhất có thể gây ra những biến đổi quan trọng trong chất lượng sản phẩm.

- Temperature: Nhiệt độ bão áp tại EOP trên toàn bộ sản phẩm dao động từ 60˚C đến

Nhiệt độ tối đa đạt 177˚C, trong khi nhiệt độ trung bình trên toàn sản phẩm khoảng 101˚C Mặc dù các khu vực có nhiệt độ cao hơn chiếm tỷ lệ nhỏ, sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể này cho thấy cần phải xem xét lại thiết kế và cấu hình của hệ thống làm mát.

➢ Kết quả cong vênh (Warpage)

Giá trị cong vênh lớn nhất theo phương X là 0,15 mm, theo phương Y cũng là 0,15 mm, trong khi theo phương Z, giá trị cong vênh lớn nhất là 0,05 mm.

Hình 4.62 Cong vênh theo phương X

Hình 4.63 Cong vênh theo phương Y

Hình 4.64 Cong vênh theo phương Z

Tổng displacement cho thấy trị số cong vênh lớn nhất đạt 0,16 mm, gần tương đương với giá trị cong vênh theo hướng X và Y Các vị trí cong vênh chủ yếu phân bố tại các đường biên của các răng.

Hình 4.65 Tổng cong vênh theo 3 hướng

4.2.2 Sản phẩm có 3 cổng phun

Sản phẩm phân tích: BLM Case

Mục đích của bài tập này là giúp người đọc thiết kế khuôn ép với nhiều lòng khuôn cho sản phẩm, lựa chọn loại cổng phun phù hợp dựa trên cấu trúc sản phẩm Sau khi phân tích kết quả tính toán, người đọc có thể rút ra kết luận và đề xuất các phương án nhằm tối ưu hóa mô hình.

Launch Moldex3D Studio and click on "New" in the Home tab to create a new project using the Specify File Location dialog Once the new project is successfully created, the workspace window appears on the Home tab with the Moldex3D Solution tab set to the Injection Molding module and a mesh format displayed.

*.stp và nhấp vào Open để thêm sản phẩm vào môi trường làm việc

Hình 4.90 Nhập sản phẩm vào môi trường làm việc

Sử dụng chức năng Check Geometry để xác định lỗi hình học trong sản phẩm Kết quả kiểm tra cho thấy sản phẩm không gặp phải lỗi hình học nào.

Sau khi thiết lập thuộc tính, chúng ta tiến hành sao chép sản phẩm để tạo ra khuôn với nhiều lòng khuôn Để thực hiện việc sao chép sản phẩm, cần tuân theo các bước cụ thể sau đây.

- Chuyển sang tab Tool, đến thẻ Edit, chọn chức năng Array, sau đó nhấp chọn sản phẩm, rồi nhấp chọn dấu tích xanh trên hộp thoại để xác nhận

- Tiếp đó, hộp thoại Array yêu cầu người dùng nhập số lượng sản phẩm (bao gồm cả chi tiết gốc)

Hình 4.92 Nhập số lượng chi tiết

Sau khi nhập số lượng, nhấn phím Enter để chuyển hộp thoại Array sang trạng thái sao chép Để xem trước kết quả, hãy tích vào ô Preview Tiếp theo, nhấp chọn một điểm trên sản phẩm và kéo theo hướng mong muốn.

Chọn điểm gần vị trí trung tâm nhất có thể để làm điểm tham chiếu

Hình 4.93 Kéo chuột để chọn vị trí cần sao chép

- Tương tự, bấm phím Shift để chọn cả hai chi tiết và sao chép thêm 1 lần nữa để có được khuôn ép cùng lúc 4 sản phầm

Hình 4.94 Khuôn ép gồm 4 sản phẩm

Quay về tab Model, chọn loại cổng phun bằng cách nhấn vào mũi tên tại thẻ Gate Do kết cấu chi tiết có thành dày, chúng ta nên lựa chọn cổng Sprue gate với các thông số phù hợp.

Hình 4.95 Thông số cổng phun

Hình 4.96 Cổng phun Sprue gate

Để tạo kênh dẫn nhựa thủ cổng, hãy truy cập tab Tool và chọn lệnh Line để vẽ đường thẳng theo hình mẫu.

Hình 4.97 Tạo đường tâm của runner

Sau khi vẽ đường tâm, quét chọn tất cả các đường thẳng vừa vẽ, nhấp chọn thẻ Attribute tại tab Model và xác định thuộc tính là Cold Runner

Hình 4.98 Xác định thuộc tính trong hộp thoại Attribute

Khi tạo kênh dẫn nhựa thủ công, phần mềm sẽ không tự động tạo lối vào nhựa Để chọn vị trí vào nhựa phù hợp, người dùng cần nhấn vào thẻ Melt Entrance Nếu người dùng đã xác định vị trí từ trước nhưng phần mềm chọn sai, dẫn đến dòng chảy không cân bằng, cần kiểm tra lại hệ thống runner vừa tạo để xác định có lỗi hay không.

Hình 4.99 Hệ thống kênh dẫn nhựa hoàn chỉnh

Nhấp chọn thẻ Moldbase để tạo khuôn Thiết lập các thông số của khuôn như hình:

Hình 4.100 Thông số của khuôn ép

Sau khi tạo khuôn, nhấp vào Cooling Channe Wizard để tạo hệ thống làm mát với các thông số:

➢ Thiết lập thông số chia lưới

Chuyển đến tab Mesh và chọn thẻ Seeding để thiết lập mật độ lưới cho tất cả các sản phẩm Để thực hiện, hãy chọn tất cả các sản phẩm trước khi nhấn vào Seeding Mật độ lưới được thiết lập cho sản phẩm là 1,5 mm.

Trong thẻ Parameter thiết lập các thông số là:

- Geometry Meshing: Mesh Type là 3 Layers BLM

- Curve Meshing: Runner có Template = Custom với 4 Inner layer và 5 Outer layer

- Hybrid Meshing: Chọn lưới BLM với 3 Layer Count

Nhấn vào nút Generate để bắt đầu quá trình phân tích và tạo lưới Kết quả cho thấy tất cả các thông số đều phù hợp, dẫn đến việc tạo lưới thành công Cuối cùng, hãy bấm vào Final Check để lưu và xuất lưới.

Hình 4.103 Tạo lưới thành công

4.3.2 Nhập thông số ép và chạy mô phỏng

To select a material for your product, open the Material Wizard from the dropdown menu in the Material Tree This will launch the Moldex3D Bank window, where you can find the material [ABS Elix Polymers ELIX ABS C108] Right-click on it and choose "Add to Project" to incorporate the material into your project.

Hình 4.104 Chọn vật liệu cho sản phẩm

➢ Thiết lập điều kiện cho sản phẩm khi ép – Process

Thiết lập điều kiện ép của sản phẩm ở chế độ CAE mode với các thông số:

Hình 4.105 Thông số tại thẻ Project Setting

Hình 4.106 Thông số tại thẻ Filling/Packing

Hình 4.107 Thông số Flow Rate tại thẻ Filling/Packing

Hình 4.108 Thông số Packing Pressure tại thẻ Filling/Packing

Hình 4.109 Thông số tại thẻ Cooling

Chọn chế đọ phân tích cho sản phẩm là Injection Analysis -F P W

Hình 4.110 Chế độ mô phỏng

Các thông số trong Computation Parameter giữ mặc định Bấm Run bắt đầu quá trình phân tích mô phỏng

Thời gian chảy đầy phía trước (Melt Front Time) cho thấy rằng dòng chảy điền đầy bắt đầu từ phần trên của cổng phun trước khi đến đáy Trong quá trình này, các dòng chảy không tiếp xúc với nhau, do đó khả năng xuất hiện đường hàn là rất thấp.

Vùng được điền đầy sau Vùng được điền đầy trước

Air Trap: Do vùng thành trên quá dày, hiện tượng bọt khí khó tránh khỏi xảy ra Các bọt khí thường xuất hiện tại những khu vực cuối cùng mà dòng chảy đi đến Tuy nhiên, với số lượng bọt khí như trong hình, có thể đánh giá là không nhiều.

Kết quả áp suất tại EOF cho thấy áp suất phân bố chủ yếu theo chiều dọc, với khu vực gần cổng phun có áp suất cao nhất do thành dày và được điền đầy trước Trong khi đó, áp suất nhỏ nhất là “0” tại khu vực có thành mỏng và diện tích lớn Để khắc phục tình trạng này, cần tăng áp suất hoặc điều chỉnh vị trí cổng phun.

Chênh lệch phần trăm giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của sự phân bố co rút thể tích là khoảng 6% Mặc dù giá trị này không quá cao, nhưng nó vẫn có thể gây ra biến dạng cho sản phẩm.

Vùng có % co rút thể tích lớn nhất

Sản phẩm phân tích: Model_BLM

Bài tập này nhằm giúp người dùng làm quen với việc đánh giá cấu trúc hình học của sản phẩm ép phun, từ đó xác định phương án đặt cổng phun phù hợp Ngoài ra, bài viết cũng giới thiệu một số phương pháp khắc phục khi gặp lỗi trong quá trình sản xuất.

Launch Moldex3D Studio and click on "New" in the Home tab to initiate a new project using the Specify File Location dialog Once the new project is successfully created, the workspace window will appear in the Home tab, with the Moldex3D Solution tab set to the Injection Molding module and displaying the grid format.

*.stp và nhấp vào Open để thêm sản phẩm vào môi trường làm việc

Sử dụng chức năng Check Geometry để phát hiện lỗi hình học trong sản phẩm Kết quả kiểm tra cho thấy sản phẩm không gặp phải lỗi hình học nào.

Hình 4.118 Kiểm tra lỗi hình học

➢ Tạo hệ thống kênh dẫn nhựa

Chi tiết này có kết cấu phức tạp với nhiều gân và thành mỏng, vì vậy việc tối ưu hóa quá trình ép phun là rất quan trọng Để đạt được điều này, lựa chọn Pin gate là phương án phù hợp, giúp chi tiết có thành mỏng dễ điền đầy và đảm bảo dấu cổng để lại nhỏ.

Hình 4.119 Tạo cổng phun Pin gate thủ công

Sau khi tạo cổng phun, tiếp tục tạo kênh dẫn nhựa thủ công bằng công cụ trong tab Tool

Hình 4.120 Tạo kênh dẫn nhựa bằng cách vẽ đường tâm

Nhấp chọn thẻ Melt Entrance để hệ thống tự động tạo cổng vào nhựa cho sản phẩm

Chọn thẻ Moldbase để khởi tạo khuôn bằng Moldbase Wizard và điều chỉnh các thông số cần thiết Tiếp theo, sử dụng Cooling Channel Wizard để thiết lập hệ thống làm mát hiệu quả.

Hình 4.121 Thông số kích thước khuôn

Hình 4.122 Thông số hệ thống kênh làm mát

Sau khi hoàn thành việc thiết kế hệ thống làm mát, hãy sử dụng chức năng Kiểm Tra Hệ Thống Làm Mát để đánh giá tính hiệu quả của thiết kế Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và không gặp lỗi trong thiết kế.

➢ Thiết lập mật độ và thông số lưới

Sau khi hoàn thành hệ thống làm mát, chuyển sang tab Mesh để thiết lập thông số lưới Phần mềm gợi ý mật độ lưới là 3,565 [mm], nhưng thường thì mật độ lưới nên giảm xuống còn 1,78 [mm] Tuy nhiên, với giá trị này, mật độ lưới sẽ khá thưa so với kết cấu phức tạp của sản phẩm, dẫn đến kết quả không chính xác Do đó, nên giảm mật độ lưới xuống còn 1 [mm] để đảm bảo độ chính xác cao hơn.

Hình 4.123 Mật độ lưới khi ở mức 1,78 [mm]

Hình 4.124 Mật độ lưới khi ở mức 1 [mm]

- Curve Meshing: Runner có Template là 4 Inner layer và 5 Outer layer

Kết quả tạo lưới thành công Các thông số thiết lập phù hợp và không bị lỗi

4.4.2 Thiết lập thông số ép phun (Analysis Setting)

To select a material for your product, open the Material Wizard from the dropdown menu in the Material Tree This will launch the Moldex3D Bank window, where you can find the material [ABS CAE CAE-321(GB002-20A05)] Right-click on the material and choose "Add to Project" to incorporate it into your project.

Thiết lập điều kiện ép sản phẩm trong chế độ CAE mode với các thông số mặc định, chỉ điều chỉnh thời gian làm mát từ 12,6 giây lên 13,5 giây.

Chọn chế độ phân tích là Process Simulation -F/P/Ct/W cho quá trình phân tích mô phỏng

Hình 4.129 Chế độ phân tích của dự án

Nhấn Run để bắt đầu quá trình phân tích mô phỏng Tuy nhiên phần mềm bị báo lỗi như hình:

Hình 4.130 Phần mềm báo lỗi về vật liệu

Trong trường hợp này, người dùng đã chọn cho sản phẩm vật loại vật liệu có tính chất

FIBER Để sử dụng loại vật liệu này người dùng cần có bản quyền (license) của chức năng FIBER

*Đối với bản quyền dành cho sinh viên thì không có chức năng này.*

Để khởi động lại Run, chỉ cần chọn loại vật liệu khác không chứa tính chất FIBER, ví dụ như [ABS CAE STYLAC VA29] Sau đó, nhấn nút Run để khởi chạy Computer Manager.

Báo lỗi mật độ chia lưới

Hình 4.132 Phần mềm báo lỗi về chia lưới

Mặc dù Computer Manager đã được khởi chạy, phần mềm vẫn thông báo lỗi do mật độ chia lưới không phù hợp Theo hướng dẫn từ hộp thoại, mật độ chia lưới 1 [mm] đã vượt quá giới hạn mà phần mềm có thể phân tích Cần tắt cửa sổ Computer để khắc phục sự cố này.

Manager, vào tab Mesh và tiến hành chia lại mật độ lưới với thẻ Seeding Khi bấm chọn Seeding sẽ xuất hiện hai cửa sổ như hình dưới:

Hình 4.133 Chọn Continue để tiếp tục chỉnh sửa mật độ lưới

Hình 4.134 Chọn sản phẩm để chia lại mật độ

Hình 4.135 Chọn lại mật độ lia lưới là 1,2 [mm]

Sau khi chia lại mật độ lưới, vào thẻ Generate để tạo lại lưới mới Nhận được kết quả tạo lưới thành công

Hình 4.136 Tạo lại lưới mới

Hình 4.137 Thành công khởi chạy Computer Manager

- Melt Front Time: Sản phẩm được điền đầy hoàn toàn và không xuất lỗi Short shot.

Weld Line: Việc bố trí cổng phun này dẫn đến sự xuất hiện của nhiều đường hàn trên sản phẩm Các đường hàn này có độ đậm rõ rệt, cho thấy kích thước của chúng không nhỏ.

Vị trí xuất hiện đường hàn

- Air Trap: Rỗ khí phân bố chủ yếu ở những vị trí được điền đầy cuối cùng trong quá trình điền đầy

Vị trí của rỗ khí

Tại EOP, độ co rút thể tích của sản phẩm không vượt quá mức cho phép, với chỉ một khu vực nhỏ ghi nhận giá trị co rút lớn nhất là 5,58%.

254 vực còn lại đa phần không với quá 3,5% Về vấn đề co rút thể tích tạm xem như không đáng lo ngại.

Chỉ số Sink Mark Displacement cho thấy mức độ co rút thể tích của sản phẩm Vào cuối EOP, chỉ có một số khu vực nhỏ xuất hiện vết lõm, với giá trị lớn nhất không vượt quá 3%.

Tại EOC, nhiệt độ cao nhất đạt khoảng 150˚C, đồng thời cũng là nơi có trị số co rút thể tích lớn nhất ở EOP Điều này cho thấy mối liên hệ giữa nhiệt độ và sự co rút thể tích trong khu vực này.

62˚C có sự chênh lệch nhiệt độ khá lớn Có thể thấy bố trí hệ thống làm mát chưa tối ưu.

Sản phẩm phân tích: Nắp bút bi

Nắp bút bi là sản phẩm phổ biến với nhiều kiểu dáng đa dạng, yêu cầu thiết kế có tính thẩm mỹ cao và cấu trúc hình học không cân bằng Do đó, khi thiết kế mô hình ép phun, cần chú ý đến vị trí và loại cổng phun để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Launch Moldex3D Studio and click on "New" in the Home tab to create a new project using the Specify File Location dialog Once the new project is successfully created, the workspace window will appear in the Home tab with the Moldex3D Solution tab set to the Injection Molding module and a mesh format displayed.

Bước đầu tiên là nhấp vào Open để thêm sản phẩm vào môi trường làm việc Tiếp theo, sử dụng chức năng Check Geometry để kiểm tra lỗi hình học của sản phẩm Sau khi thực hiện kiểm tra, có thể xác nhận rằng sản phẩm không gặp phải lỗi hình học nào.

Hình 4.146 Thiết lập thuộc tính cho sản phẩm

Nắp bút thường được sản xuất bằng khuôn có nhiều lòng khuôn Trong bài tập này, chúng ta sẽ áp dụng mô phỏng nhiều lòng khuôn nhưng với số lượng ít hơn Hãy chuyển qua tab Tool và sử dụng các chức năng Array và Mirror để sao chép sản phẩm.

Hình 4.147 Sao chép sản phẩm

➢ Tạo hệ thống kênh dẫn nhựa

Tạo cổng tự động bằng Gate Location Advisor với kiểu cổng phun điểm chốt (Pin gate), chỉ định 1 cổng và đặt vị trí ở bề mặt trên cùng của sản phẩm.

Bấm Shift và nhấp chọn tất cả 3 bề mặt

Bấm dấu tích để hoàn tất

Hình 4.148 Phương pháp tạo cổng phun

Sau khi kích hoạt hiển thị Show L/t band, kết quả cho thấy tỷ lệ L/t cao nhất gần 96, tập trung ở khu vực rìa sản phẩm, xa cổng phun nhất Với tỷ lệ này, các vật liệu thông dụng vẫn đáp ứng tốt nhu cầu dòng chảy.

Hình 4.149 Cổng phun được tạo theo kiểu Pin gate

Hình 4.150 Kích thước Pin gate

Sau khi hoàn thành việc tạo cổng phun, bước tiếp theo là thiết kế kênh dẫn nhựa bằng phương pháp thủ công, trong đó cần vẽ đường tâm và thiết lập thuộc tính đường tâm thành Cold Runner Cuối cùng, ta tiến hành tạo lối vào nhựa với Melt Entrance.

Hình 4.151 Kích thước kênh dẫn nhựa

Nhấn vào thẻ Moldbase để tạo khuôn với Moldbase Wizard

Hình 4.152 Thông số kích thước khuôn

Nhấp vào Cooling Channel Wizard và thiết lập hệ thống làm mát gồm 6 kênh cho mỗi bên với thông số như hình bên dưới

Hình 4.153 Thông số hệ thống kênh làm mát

➢ Thiết lập mật độ và thông số lưới

Sau khi hoàn thành hệ thống làm mát, chuyển sang tab Mesh để thiết lập thông số lưới Trong thẻ Seeding, phần mềm đề xuất mật độ lưới là 5 [mm] Tuy nhiên, nếu giảm mật độ lưới, giá trị vẫn khá thưa, vì vậy ta nên thiết lập mật độ lưới là 1,8 [mm].

Hình 4.154 Thông số mật độ lưới

- Curve Meshing: Runner có Template là 4 Inner layer và 5 Outer layer

Sau khi thiết lập thông số lưới với Parameter, hãy nhấn vào thẻ Generate để bắt đầu quá trình tạo lưới Khi các thông số đã được thiết lập thành công, nhấn nút Final Check để nhận kết quả như hình dưới.

Hình 4.155 Tạo và lưu xuất lưới thành công

4.5.2 Thiết lập thông số ép phun (Analysis Setting)

To select a material for your project, open the Material Wizard from the dropdown menu in the Material Tree This will launch the Moldex3D Bank window, where you can search for the material [ABS CAE M1420GN+20GF] Right-click on the material and choose "Add to Project" to include it in your product selection.

Chọn chế độ ép CAE mode với các thông số sau:

Chọn chế độ phân tích là Process Simulation -F/P/Ct/W cho quá trình phân tích mô phỏng

Hình 4.160 Chế độ phân tích của dự án

Nhấp chọn thẻ Run để bắt đầu khởi chạy phân tích với Computer Manager

Hình 4.161 Hoàn thành quá trình phân tích

- Filling Log: Mở tệp Filling Log ở tab Result, có thể thấy sản phẩm được điền đầy hoàn toàn và không xuất lỗi Short shot.

Thời gian chảy của nhựa trong hệ thống runner chiếm khoảng 50% tổng thời gian điền đầy Nhựa được dẫn từ một cổng duy nhất theo chiều từ trên xuống, do đó không xảy ra hiện tượng đường hàn trong quá trình này.

Rỗ khí là hiện tượng xuất hiện tại ba vị trí trong khu vực được điền đầy nhựa, nhưng tổng số lượng rỗ khí thường khá ít Để khắc phục tình trạng này, cần xem xét áp suất phun nhằm tìm ra phương án giải quyết hiệu quả.

Tỷ lệ đông cứng của lớp nhựa là yếu tố quan trọng trong thiết kế nắp bút, yêu cầu kích thước cổng phun nhỏ và độ dày sản phẩm mỏng Tuy nhiên, nếu miệng phun quá nhỏ, nguy cơ tắc nghẽn dòng chảy do đông nhựa sẽ tăng cao Kết quả dự đoán cho thấy tỷ lệ đông cứng gần như bằng “0”, cho thấy tính hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Tại EOP, độ co rút thể tích của sản phẩm được kiểm soát ở mức độ tối ưu, đảm bảo không xảy ra hiện tượng co rút quá lớn Đặc biệt, khu vực giữa thân nắp có tỷ lệ co rút thể hiện giá trị giãn nở thể tích, góp phần vào tính ổn định của sản phẩm.

Chỉ số Sink Mark Displacement cung cấp cái nhìn rõ ràng hơn về sự co rút thể tích của vật liệu với kích thước cụ thể Mặc dù giá trị co rút thực tế rất nhỏ, nhưng vấn đề giản nở thể tích vẫn cần được chú ý.

Tiêu đề	Ứng Dụng Moldex3D Trong Mô Phỏng Quy Trình Phun Ép Nhựa
Tác giả	Nguyễn Thị Thủy Ngân
Người hướng dẫn	PGS. TS Phạm Sơn Minh
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	282
Dung lượng	13,01 MB