Simulazione di riempimento dello stampo: cosa prevede e cosa va misurato

La simulazione di riempimento dello stampo prevede come il materiale occupa la cavità a partire dal modello 3D e dai parametri di iniezione. Serve a confrontare le soluzioni prima di costruire lo stampo e a ridurre le prove. La previsione va verificata sulla pressa: le condizioni della macchina incidono sulla velocità con cui il materiale entra nella cavità.

Il calcolo esprime quella velocità in metri al secondo. Su una pressa idraulica, soprattutto se più vecchia, l'operatore imposta invece la percentuale di apertura della valvola che regola il passaggio dell'olio. Un tempo si usava una manopola, oggi un computer, ma il valore da impostare resta una percentuale. La velocità calcolata deve quindi essere tradotta in una regolazione della macchina, e i valori non corrispondono mai del tutto.

Confrontare le soluzioni prima di intervenire

Nello stampaggio a iniezione e nella pressofusione, l'analisi del riempimento della cavità mostra quali zone si riempiono per ultime, dove si incontrano i fronti e dove l'aria rischia di restare intrappolata. Sul modello si possono confrontare soluzioni diverse mantenendo la stessa cavità. Dopo la costruzione, una correzione richiede lo smontaggio dello stampo, la rilavorazione in officina, il rimontaggio e un nuovo campionamento. Durante l'intervento la pressa resta ferma.

TF Lab ha usato la simulazione su uno stampo esistente in alluminio che presentava problemi di porosità. Il metallo in ingresso deve espellere l'aria dalla cavità; se l'aria resta intrappolata nel getto, genera porosità. A parità di stampo e di parametri di pressa, sono stati confrontati il riempimento senza valvola e quello con la valvola Venturi, brevettata da TF Lab per aspirare l'aria mentre il metallo avanza.

Con la valvola Venturi il getto risulta compatto. La contropressione dell'aria a fine riempimento, cioè la resistenza dell'aria rimasta in cavità contro il metallo, passa da 2,8 bar a 1,7 bar. Lo stampo è in produzione da due anni senza ulteriori interventi.

Cosa la simulazione non può sapere

Sulla pressa, la velocità dipende anche dalla fluidità dell'olio, che cambia con la temperatura, dall'usura della valvola e dalle caratteristiche della singola macchina. La stessa percentuale di apertura può quindi dare velocità diverse. Per conoscere quella ottenuta durante il ciclo serve misurarla.

TF Lab usa due sensori di pressione posti a una distanza nota. Dal tempo misurato fra i due sensori si ricava una velocità approssimata, utile per regolare la pressa specifica e confrontare ciò che accade in macchina con la previsione.

Dalla previsione alla misura sulla pressa

Il metodo MolDna® collega l'analisi del riempimento ai dati raccolti in produzione. La simulazione indica come il materiale attraversa lo stampo e dove possono nascere criticità. Pila, lo strumento installato a bordo pressa, registra i dati della macchina ciclo dopo ciclo. Il metodo MolDna® descrive come vengono usati insieme.

La simulazione aiuta a scegliere la soluzione da realizzare. La misura sulla pressa mostra se la velocità ottenuta corrisponde alla previsione.