Caso di successo : Objectify Technologies Pvt.Ltd
Creazione di un nuovo design di raffreddamento conformato per migliorare l'efficienza del raffreddamento.
Objectify Technologies Pvt. Ltd. è stata fondata nel 2013 presso SIIC, IIT Kanpur con una piccola macchina per la stampa 3D desktop. Da allora, è diventata una delle aziende pioniere in India nel campo della produzione additiva, della stampa 3D e della prototipazione rapida sia in polimeri che in metallo.
Riepilogo
Per ridurre i tempi di ciclo e migliorare la qualità dei prodotti, Objectify Technologies Pvt. Ltd. ha progettato un canale di raffreddamento conformato per risolvere il problema.
Dopo aver utilizzato Moldex3D per simulare la differenza tra un canale di raffreddamento convenzionale e uno conformato, un deflettore è stato sostituito con un canale di raffreddamento conformato realizzato tramite sinterizzazione laser diretta dei metalli (DMLS). Il cliente ha confermato una riduzione dei tempi di raffreddamento e una riduzione al minimo delle deformazioni, convalidando i risultati della simulazione.
Sfide
• Riduzione dei tempi di raffreddamento
• Riduzione delle deformazioni all'interno della tolleranza di intercapedine e di bordo per l'assemblaggio dei componenti
Soluzioni
Creazione di un nuovo design di raffreddamento conformato per migliorare l'efficienza del raffreddamento.
Il nuovo design di raffreddamento conformato ottimizza efficacemente il tempo di raffreddamento necessario per raggiungere la temperatura target in breve tempo.
Vantaggi
• Tempo di raffreddamento ridotto di circa il 65%
• Deformazione ridotta di circa il 25%
• Produttività complessiva aumentata di circa il 50%
Caso di studio
Con la tendenza a prodotti sempre più leggeri e al risparmio energetico, l'industria automobilistica sta aumentando l'utilizzo di componenti in plastica per sostituire quelli in metallo (metal replacing.
Tuttavia, nel presente studio, un tubo flessibile piegato risente di un raffreddamento non efficiente.
Il processo di produzione convenzionale può creare solo un canale di raffreddamento con una geometria semplice, che non riesce a raffreddare il componente in modo uniforme e rapido. Una progettazione di raffreddamento inadeguata non solo riduce la produttività a causa dell'elevato tempo di ciclo, ma aumenta anche gli scarti dei componenti a causa dell'eccessiva deformazione.
Objectify Technologies Pvt. Ltd ha utilizzato Moldex3D per simulare la differenza tra un canale di raffreddamento convenzionale e un canale di raffreddamento conformato, sfruttando il vantaggio del canale di raffreddamento conformato tramite DMLS.
Ciò riduce contemporaneamente il tempo di ciclo e la deformazione.
Il design del canale di raffreddamento convenzionale è mostrato in Figura 1.
Un deflettore non riesce a passare attraverso il tubo flessibile, il che si traduce in una distribuzione non uniforme della temperatura dopo la fase di raffreddamento.
Il calore si accumula su un lato del tubo flessibile mentre l'altro lato si è già raffreddato e la differenza massima di temperatura dello stampo può arrivare fino a 70 °C (Fig. 2).
Fig. 1 Progettazione del canale di raffreddamento convenzionale
Fig. 2 Differenza di temperatura dello stampo durante l'utilizzo del deflettore
Sostituendo il deflettore con un canale di raffreddamento conformato, come mostrato in Fig. 3, si elimina il problema dell'accumulo di calore e la differenza di temperatura dello stampo si riduce a 15 °C. (Fig. 4)
Fig. 3 Progettazione del canale di raffreddamento conformato
Fig. 4 Differenza di temperatura dello stampo utilizzando il canale di raffreddamento conformato
Il risultato del clipping della temperatura della base dello stampo fornisce un quadro chiaro di come la progettazione del canale di raffreddamento influenzi la distribuzione della temperatura.
In Fig. 5(a), la temperatura della base dello stampo vicino al deflettore è bassa e la temperatura nella regione interna ed esterna al tubo flessibile è piuttosto simile.
D'altra parte, la temperatura della base dello stampo lontano dal deflettore è elevata a causa del raffreddamento inefficiente.
Come mostrato in Fig. 5(b), il canale di raffreddamento conformato disposto lungo il tubo flessibile determina una distribuzione della temperatura più uniforme.
La differenza di temperatura tra la zona interna ed esterna o tra le due estremità del tubo si è molto ridotta.
Fig. 5 Risultato del clipping della temperatura della base dello stampo: (a) progettazione convenzionale del canale di raffreddamento;
La progettazione originale del canale di raffreddamento non riesce a raffreddare il prodotto in modo uniforme, con conseguente grave problema di deformazione.
Dopo aver risolto il problema di accumulo di calore con un canale di raffreddamento conformato, la deformazione del prodotto migliora significativamente.
La deformazione totale diminuisce dai 3,8 millimetri originali a 2,9 millimetri (Fig. 6), migliorando efficacemente la resa del prodotto.
Fig. 6 Deformazione dei prodotti: (a) progettazione convenzionale del canale di raffreddamento; (b) progettazione conforme del canale di raffreddamento
Infine, con l'assistenza di Moldex3D nella modifica e previsione delle condizioni di ottimizzazione, il cliente ha ridotto con successo i tempi di stampaggio e la deformazione, come dimostrato dai risultati delle prove stampo in loco. (Fig. 7)
Fig. 7. Risultati delle prove stampo in loco: (a) ciclo di stampaggio; (b) prodotto ottimizzato.
Risultati
Objectify Technologies Pvt. Ltd ha riscontrato i vantaggi di un canale di raffreddamento conformato tramite DMLS, confermando l'accuratezza della stima del tempo di raffreddamento suggerita dai risultati della simulazione Moldex3D.
Il tempo di raffreddamento si riduce del 65%, da 25 a 9 secondi, passando da un normale circuito a un canale di raffreddamento conformato.
Inoltre, la distribuzione uniforme della temperatura ha ridotto la deformazione di circa il 25% e migliorato significativamente la produttività complessiva.
Questi risultati sottolineano le eccezionali prestazioni di Moldex3D nell'ottimizzazione dei processi, offrendo all'industria manifatturiera soluzioni pratiche e affidabili che migliorano l'efficienza produttiva e la qualità del manufatto.