Proces digitálního návrhu a simulace
Výroba vysokorychlostních-předformovacích forem PET začíná přesným digitálním designem. Pomocí počítačem-podporované technologie navrhování a simulace lze před výrobou optimalizovat strukturu formy, čímž se sníží počet přepracování a položí se základ pro efektivní výrobu.
Parametrický a modulární design je jádrem-rychlostního navrhování forem. Návrháři používají 3D návrhářský software, jako je UG a SolidWorks, k vytváření parametrických modelů na základě parametrů předlisku poskytnutých zákazníkem (jako je hmotnost, průměr, tloušťka stěny a poměr tažení), přičemž propojují rozměry předlisku s dutinou formy, žlabem, chladicím systémem a dalšími strukturami. Vyvoláním modulárních knihoven součástí (jako jsou standardní vodicí sloupky a pouzdra, součásti horkých vtoků a vyhazovací mechanismy) lze rychle postavit celkovou strukturu formy, což snižuje opakující se konstrukční práce. Například u 64-dutinové vysokorychlostní formy lze konstrukční cyklus zkrátit z tradičních 15 dnů na méně než 7 dnů, přičemž je zajištěna konzistence struktury dutiny.
Simulační analýza CAE se používá v celém procesu návrhu. Simulací klíčových ukazatelů, jako je tok taveniny, chladicí účinek a strukturální pevnost, lze předem identifikovat konstrukční vady. Při simulaci toku taveniny se software, jako je Moldflow, používá k analýze doby plnění, rozložení tlaku a teplotních změn v různých dutinách, optimalizuje rozvržení žlabu a umístění vtoku, aby bylo zajištěno, že rozdíl doby plnění každé dutiny v 64-dutinové formě je řízen do 0,3 sekundy. Simulace pevnosti konstrukce používá software ANSYS k simulaci rozložení napětí ve formě během vysokorychlostního otevírání a zavírání formy, přičemž se zaměřuje na optimalizaci tloušťky a rozložení namáhaných-součástí ložisek, jako jsou šablony a vodicí sloupky, aby se zabránilo deformaci způsobené dlouhodobým-vysokorychlostním provozem. Simulace chladicího systému může předpovědět rovnoměrnost chlazení předlisku vodními kanály. Nastavením průměru vodního kanálu, rozteče a poloh vstupu/výstupu se teplotní rozdíl předlisku během vyjímání udržuje pod 5 stupňů.
Kolaborativní návrh a správa dat zlepšují efektivitu návrhu. Pro centralizovanou správu návrhových dat se používá systém PDM (Product Data Management), který umožňuje-sdílení dat v reálném čase mezi návrháři, procesními inženýry a výrobním personálem, čímž se předchází chybám návrhu způsobeným nekonzistentností verzí. Zároveň cloudová-platforma pro spolupráci umožňuje v reálném čase-komunikaci se zákazníky a dodavateli ohledně návrhových řešení, včasnou reakci na změny požadavků a zkracuje cyklus potvrzování návrhu o více než 30 %. Například, když zákazník upraví tloušťku stěny předlisku, mohou konstruktéři rychle aktualizovat rozměry dutiny prostřednictvím datové korelace a současně poslat aktualizace do výrobního oddělení, čímž zajistí včasné úpravy výrobního plánu.
Vysoce výkonný{0}}výběr materiálu a procesy předúpravy
Vysokorychlostní-předlisky z PET mají extrémně vysoké požadavky na mechanické vlastnosti, odolnost proti opotřebení a stabilitu materiálů. Přísný výběr materiálu a procesy předúpravy jsou nezbytné k zajištění dlouhodobého-spolehlivého provozu formy za podmínek vysoké-frekvence a vysokého-zátěže.
Přesný výběr materiálů formy musí být stanoven na základě funkčních rozdílů součástí formy. Protože dutina a jádro jsou v přímém kontaktu s vysokoteplotní a vysokotlakou taveninou PET, je nutné použít ultra-čistou martenzitickou nerezovou ocel (jako S136, STAVAX). Jeho obsah uhlíku by měl být řízen na 0,3 %-0,5 % a obsah nečistot, jako je síra a fosfor, by měl být nižší než 0,01 %. Po tepelném zpracování může tvrdost dosáhnout HRC48-52 a má vynikající leštící výkon s drsností povrchu Ra0,01μm. Konstrukční součásti, jako jsou šablony a vodicí sloupky, jsou vyrobeny z vysoce-předem{25}}kalené oceli (např. 718H, NAK80), s tvrdostí řízenou na HRC30-35 a pevností v tlaku větší nebo rovnou 1200 MPa, která je schopna odolat desítkám tisíc nárazů při otevření a zavření formy za hodinu. U forem s ultravysokou rychlostí vstřikování (produkujících více než 100 000 předlisků za hodinu) může být dutina vyrobena z rychlořezné oceli práškové metalurgie (např. ASP-60), s celkovým obsahem legujících prvků větším nebo rovným 25 % (wolfram, molybden, chrom atd.) a odolností proti opotřebení 3-5krát vyšší než u běžné oceli.
Předúprava materiálu je zásadní pro zajištění přesnosti obrábění. Po uskladnění ocel prochází přísným testováním chemického složení a mechanických vlastností. Elementární obsah je potvrzen pomocí spektrometru a počáteční tvrdost je měřena tvrdoměrem, aby se zajistila shoda s konstrukčními požadavky. Následně se provádí ošetření stárnutím, přičemž se ocel udržuje při 500-550 stupních po dobu 4-6 hodin a pomalu se ochladí na pokojovou teplotu, aby se odstranilo vnitřní pnutí vznikající při kování a zabránilo se deformaci po obrábění. U velkých forem je nutné použít postupné zahřívání a izotermické chlazení, které řídí rychlost chlazení na méně než nebo rovnou 5 stupňům/hodinu, aby se dosáhlo míry uvolnění vnitřního pnutí přes 80 %. Před řezáním surového materiálu je také vyžadováno žíhání, aby se snížila tvrdost materiálu (méně než nebo rovna HRC25), zlepšil se řezný výkon a prodloužila životnost nástroje.
Kontrola rozměrové přesnosti materiálu musí být zachována během celého procesu předúpravy. Pro řezání surového materiálu se používají vysoce přesné pily (přesnost řezu ±0,1 mm), aby se zajistilo, že odchylka tloušťky plechu nepřesáhne 0,2 mm, což ponechává jednotný přídavek pro následné zpracování. U dutinových surovin se hrubé broušení provádí pomocí povrchové brusky pro kontrolu rovinnosti v rozmezí 0,05 mm/m, což snižuje množství řezu potřebného při následném zpracování. Současně se na surovém materiálu provádí detekce vad (jako je ultrazvukové testování), aby se zajistila nepřítomnost vnitřních trhlin, pórů a jiných defektů, čímž se zabrání náhlému rozbití během používání formy.
