- Cover (Risucchio superficiale) -

Il manufatto preso in esame è una copertura per uno strumento medicale. Questa deve rispettare vincoli estetici abbastanza elevati in quanto risulta essere costantemente in vista durante il suo utilizzo. Lo stampo in studio è uno stampo famiglia con le due diverse parti di copertura assemblanti, entrambe presenti.

Questo studio è stato sostanzialmente diviso in diverse fasi. Dapprima si è sfruttata la simulazione per scegliere fra diversi punti di iniezione e per valutare i parametri pressa in gioco. Successivamente, dopo aver riscontrato un problema “reale” di risucchio superficiale si è eseguita una simulazione ad hoc per risolvere il problema.

Di seguito viene brevemente descritto lo studio eseguito senza soffermarsi sulle parti iniziali dello stesso.

 

FASE 1 - Progettazione delle iniezioni:

Sono state svolte delle analisi sui singoli pezzi atte ad individuare le zone migliori dal punto di vista del bilanciamento del flusso. Esistono dei risultati specifici in Moldflow per questa ricerca.

Prendendo a riferimento la seguente immagine è possibile vedere le zone sfruttabili come punti d’iniezione.

Il colore azzurro indica delle zone dove non è possibile fare iniezioni per la presenza di carrelli e movimenti, mentre il colore verde indica zone dove, per motivi geometrici e costruttivi dell’alimentazione sottomarina, non è possibile fare iniezioni.

I pallini gialli fanno riferimento alla prima zona di iniezione utilizzata in simulazione, mentre quelli rossi indicano il punto finale scelto dopo aver valutato sia i risultati della simulazione che i vincoli estetici e costruttivi del progetto.

Questa scelta è essenzialmente dovuta al fatto che utilizzando le zone rappresentate dai pallini gialli si ottenevano linee di giunzione in zone molto visibili, nonostante queste fossero state individuate come meno pesanti delle linee di giunzione ottenute con le iniezioni scelte (pallini rossi). Possiamo valutare la scelta fatta in base anche alle immagini che seguono.

In conclusione, si sono quindi scelti i punti d’iniezione indicati dai pallini rossi secondo le seguenti considerazioni:

• Il bilanciamento del flusso durante il riempimento delle cavità risulta molto meglio distribuito.
• Le zone di formazione delle linee di giunzione sono più nascoste, nonostante la loro entità sia più aggravata rispetto alle iniezioni definite dai punti gialli, come si deduce valutando le temperature di formazione (temperature at flow front).

Il riempimento risulta essere abbastanza bilanciato come si può vedere sia dal risultato “fill time” che dal risultato che mostra le pressioni interne allo stampo. Esiste in effetti un leggero sbilanciamento tra le due cavità, che però non è stato ritenuto rilevante.

Per concludere questa prima fase affiancata alla progettazione si sono valutate anche le dimensioni delle iniezioni facendo diverse prove con diverse soluzioni. Si è poi scelta una configurazione ottimale, tenendo presente anche i vincoli estetici sul pezzo. Per quanto riguarda i livelli di shear stress (stress del materiale durante lo scorrimento) riscontrati si potrebbe dire che i piedini dove vengono collegate le iniezioni sono di dimensioni abbastanza piccole in termini di orientamento delle molecole e di sollecitazioni residue nella zona limitrofa, ma per vincoli estetici (risucchi sulla superficie opposta) si è ritenuto opportuno non incrementare tali dimensioni. Inoltre non sono stati riscontrati valori di “shear rate” tali da presumere un degradamento del materiale.

 

FASE 2 - Verifica dello stampo:

Per poter avere risultati più affidabili si è sfruttata un’analisi completa comprendente anche la simulazione del condizionamento. Grazie a ciò è stato possibile verificare anche il layout dei canali di alimentazione oltre al fatto di poter indicare le temperature del fluido condizionante da utilizzare in produzione.

Per quanto riguarda la dimensione dei canali di alimentazione si può dire che è troppo elevata e ciò comporta un aumento del tempo ciclo di molti secondi, riscontrato anche durante lo stampaggio dei pezzi.

Questo ha un effetto diretto sui costi di produzione in quanto incrementa, anche notevolmente, i tempi di produzione, soprattutto per quantità prodotte in numero elevato. Questa considerazione si è riscontrata anche nella realtà produttiva, dove si è potuto vedere come all’atto dell’estrazione i canali fossero non molto consistenti.

 

FASE 3 - Difetto dovuto a risucchio:

Dopo aver iniziato la campionatura dello stampo ci si è resi conto di una problematica presente su uno dei due pezzi. Questa riguarda la formazione di una zona ad elevato risucchio. A questo punto si è voluto verificare tale difetto anche col simulatore andando a controllare un risultato appositamente creato per individuare le zone con la possibilità di difetti dovuti a risucchi di materiale.

L’immagine precedente mostra il risultato “sink index”, il quale rappresenta in scala cromatica dal blu al rosso, le zone con crescente probabilità di riscontrare un ritiro superficiale. Come si può vedere esiste una zona, evidenziata dal colore rosso, nella parte ad angolo vicino al foro circolare. La stessa posizione dove compare in realtà il difetto.

Dopo aver preso atto che i ritiri superficiali nelle zone indicate sono stati ritenuti inaccettabili in fase di produzione, nonostante fossero in una zona relativamente nascosta, si è pensato di effettuare delle modifiche ai canali di alimentazione per ridurre tale problema. Si è pertanto modificato lo stampo come mostrato nell’immagine successiva.

In questa fase prima di procedere alle modifiche sullo stampo si è utilizzata la simulazione per verificare la bontà della soluzione proposta. Il risultato più evidente è stato trovato confrontando i risultati di “sink index” tra la soluzione iniziale e quella modificata.

La scala cromatica è la stessa in entrambe le immagini, così come i parametri utilizzati per la simulazione del processo.

In conclusione di questa fase si è controllato il bilanciamento dello stampo nella nuova configurazione e si è trovato in ogni caso un ottimo bilanciamento, come si può vedere, ad esempio, dalle pressioni nelle due cavità mostrate nelle seguenti immagini. Anche dal punto di vista delle linee di giunzione è stata fatta un’ulteriore verifica. Pertanto si è potuto controllare che la modifica testata non portasse ad avere problemi di altro tipo.

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