Moldex3D Studio Viewer là một công cụ mạnh mẽ và miễn phí có đầy đủ giấy phép để đọc dự án phân tích được phát triển trong nền tảng Moldex3D thế hệ mới, Studio. Phần mềm cung cấp nhiều công cụ xử lý hậu kỳ để trực quan hóa các đặc tính chính và xem xét mô phỏng đúc chuyên sâu. Moldex3D Studio Viewer cung cấp một nền tảng giao tiếp toàn diện giúp người dùng nâng cao hiệu quả xác minh và tối ưu hóa thiết kế. Thật sự rất thuận tiện cho việc thảo luận và cộng tác giữa các bộ phận để xem ưu và nhược điểm của tất cả các mô phỏng và chia sẻ nhận dạng cụ thể hơn, chẳng hạn như nhà thiết kế bộ phận, nhà sản xuất khuôn, kỹ sư dụng cụ hoặc khách hàng trên toàn thế giới.

1. Tính năng và lợi ích

• Xử lý kết xuất nhanh (tăng tốc lên đến 30 lần so với thế hệ trước)
• Hiển thị kết quả thuận tiện và so sánh trong nhiều cửa sổ cùng một lúc
• Các công cụ kiểm tra kết quả mạnh mẽ (thăm dò, cắt, cắt lát, mặt phẳng)
• Biểu đồ biến đổi kết quả nhanh chóng với thời gian và vị trí, đo thời gian thực
• Nhiều đầu ra tự động và tùy chỉnh (báo cáo, video, ảnh chụp nhanh)

2. Studio Viewer có thể làm được những gì?

Studio Viewer hỗ trợ được tất cả các kết quả phân tích từ Moldex3D Studio. Mô phỏng hành vi nóng chảy phức tạp, chẳng hạn như mô hình dòng chảy trong quá trình điền đầy, áp suất trong quá trình ép khuôn. Ngoài ra, nó còn chẩn đoán lỗi tiềm ẩn trong quá trình đúc được kích hoạt trong giai đoạn thiết kế ban đầu.

3. Công cụ hỗ trợ

Các chức năng cắt và cắt hiển thị kết quả dưới bề mặt bên trong linh kiện, chẳng hạn như sự tích tụ nhiệt bên trong khuôn. Probe có thể nhanh chóng trích xuất dữ liệu mô phỏng từ một vị trí cụ thể, trong khi Iso-contour và Iso-surface giúp xác định vị trí và quan sát bề mặt với giá trị cụ thể.

a) Đo, chẩn đoán độ biến dạng

Kết quả Warpage với tỷ lệ và mặt phẳng có thể hiển thị xu hướng biến dạng hoặc tiếp cận chuyển vị thực tế. Phép đo trước và sau khi biến dạng có thể được so sánh song song để kiểm tra kích thước và chất lượng lắp ráp, hoặc đánh giá giá trị bù và độ tròn của khuôn.

b) Biểu đồ X, Y

Biểu đồ XY thể hiện sự thay đổi của các đặc tính đúc chính thông qua toàn bộ chu trình đúc. Nó cũng có thể vẽ phân bố kết quả tại các vị trí và thời gian quan trọng khác nhau trong mô hình. Hơn thế nữa, một loạt các thiết lập hiển thị và xuất hình ảnh được cung cấp để tùy chỉnh.

Bài viết Giới thiệu phần mềm Moldex 3D phiên bản Studio Viewer đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Gia công một hệ thống LMBH

Ý tưởng về việc thiết kế một hệ thống LMBH không mới tuy nhiên trước đây nó bị hạn chế vì không có các công cụ CAD đủ mạnh để dựng hình và quan trọng hơn là hầu như không thể gia công được các mảnh ghép và tấm khuôn với hệ thống đường dẫn quanh co, phức tạp ở bên trong. Khi đó, nói đến LMBH, phương pháp duy nhất là chia khuôn thành nhiều mảnh ghép và gia công những kênh nước giải nhiệt. Tuy nhiên phương pháp này tốn nhiều thời gian gia công và lắp ráp lại không đạt được độ chính xác cao hoặc không thể thực hiện được nếu như hệ thống LMBH quá phức tạp.

Năm 1994, hai hãng Rapid Product Innovations (RPI) và EOS GmbH đã phát triển một phương pháp tạp mẫu nhanh có thể sử dụng vật liệu bột kim loại và mở ra một hướng mới, hiệu quả hơn cho việc chế tạo những hệ thống LMNH phức tạp. Phương pháp có tên

Thiêu Kết Kim Loại Trực Tiếp Bằng Laser – Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

và thuộc nhóm tạo hình theo lớp (additive layer manufacturing). Ưu điểm của nó so với những phương pháp tạo mẫu nhanh khác là có thể tạo ra những sản phẩm bằng kim loại với mật độ đạt trên 95% (phương pháp Selective Laser Sintering chỉ đạt 70%) với độ chính xác và chi tiết cao do mỗi lớp tạo hình chỉ dày 20 µm.

Hiện nay, sản phẩm thương mại của phương pháp này là máy tạo mẫu nhanh EOSINT M 270 có thể gia công tạo hình chi tiết có kích thước tối đa 250mm x 250mm x 215mm với chiều dày mỗi lớp từ 20 µm đến 100 µm. Quá trình gia công một chi tiết trong hệ thống LMBH trên máy có thể được tóm tắt như sau:

• Nhận dữ liệu thiết kế 3D dưới dạng. stl, kiểm tra hình dạng, vị trí trước khi gia công
• Phủ bột kim loại theo từng lớp mỏng
• Chiếu tia laser (Yb-fiber laser 200w) để làm nóng chảy và đông đặc bột kim loại ở những vị trí cần thiết.
• Quá trình này tiếp tục cho đến khi hoàn tất.
• Sản phẩm sau khi gia công DMLS có thể được tiếp tục gia công CNC, nhiệt luyện, đánh bóng. Bột kim loại chưa thiêu kết được sử dụng lại trong những lần tiếp theo.

Vật liệu dùng trong DMLS

Vật liệu dùng trong DMLS đều ở dạng bột mịn và hầu hết chúng được tạo ra bằng phương pháp nguyên tử hóa (atomization). Hiện nay, máy tạo mẫu nhanh chỉ hỗ trợ một số loại vật liệu nhất định và lựa chọn loại vật liệu nào tùy thuộc chủ yếu vào độ bền yêu cầu của khuôn. Tính chất một số loại vật liệu có thể dùng trong công nghệ làm mát bảo hình theo phương pháp DMLS được liệt kê dưới đây

CobaltChorme MP1

Phù hợp với tiêu chuẩn ISO 5832-4 và ASTM F75, CobaltChrome MP1 thuộc nhóm siêu hợp kim có độ cứng và độ bền rất cao, chống mài mòn và chịu nhiệt tốt. Nó được dùng chủ yếu trong những chi tiết nhỏ, thành mỏng, có yêu cầu cao về độ cứng và làm việc ở nhiệt độ cao.

Stainless Steel PH1

Thép hợp kim không gỉ theo tiêu chuẩn DIN 1. 4540 và UNS S 15500. Nó có cơ tính tốt, chịu mài mòn cao được dùng rộng rãi trong gia công chi tiết máy và phụ tùng thay thế. Chi tiết làm bằng Stainless Steel PH1 có thể được gia công tiếp hoặc đánh bóng, phủ bề mặt nếu cần thiết.

MaragingSteel MS1

Thép hợp kim có độ bền đặc biệt cao, cơ tính tốt, dễ nhiệt luyện. Nó được dùng chế tạo những mảnh ghép trong khuôn ép nhựa với tuổi thọ trên một triệu lần ép.

DirectMetal 20

Hợp kim với thành phần chính là đồng thiếc (bronze), đạt được sự cân bằng giữa cơ tính, mức độ chi tiết và độ bóng bề mặt. Tính công nghệ cao, tốc độ gia công nhanh, thích hợp với những chi tiết có kích thước lớn.

(*) HV1: độ cứng Vickers theo tiêu chuẩn DIN EN ISO 6507-1

Ứng dụng thực tế

Dưới đây trình bày một số tình huống đã ứng dụng thành công phương pháp LMBH

Tình huống 1

Chi tiết carriage có hốc sâu và đó chính là nơi tập trung nhiệt nhiều nhất. Phương pháp làm mát thông thường không thiết kế đường dẫn nước để làm mát bên trong hốc do đó cần nhiều thời gian hơn để làm nguội nhưng sản phẩm vẫn bị cong vênh. Phương pháp LMBH thêm một đường dẫn nước bên trong phần lõi khuôn để hạn chế hiện tượng tập trung nhiệt. Kết quả phân tích từ phần mềm Moldex3D cho thấy LMBH đã giúp mức độ chênh lệch nhiệt độ đã giảm từ 49^oC xuống 7^oC (hình 9), tổng biến dạng giảm đến 61%. Trên thực tế, lỗi cong vênh trên chi tiết đã hoàn toàn được khắc phục (hình 10)

Tình huống 2

Hãng Uniliver sản xuất nắp chai cho một mỹ phẩm. Ban đầu sản phẩm ép ra bị cong vênh vì mức độ chênh lệch nhiệt độ trong khuôn quá lớn. Hãng tiến hành xây dựng hệ thống làm mát bảo hình và sử dụng phần mềm Moldex3D để đánh giá mức độ hiệu quả trước khi sản xuất. Kết quả đã giảm được mức độ chênh lệch nhiệt độ từ 45^oC xuống 15 ^oC. Ngoài việc nâng cao chất lượng sản phẩm, hệ thống làm mát bảo hình còn giúp giảm thời gian làm mát từ 4s xuống 3s. Với mức sản lượng 4 triệu sản phẩm một năm, con số này tương đương với 138 ngày lao động.

Kết luận

Ý tưởng về hệ thống LMH khá đơn giản nhưng triển khai trong thực tế thì hoàn toàn ngược lại. Nó là kết quả của một quá trình nghiên cứu lý thuyết cơ bản, ứng dụng thiết kế CAD, ứng dụng phân tích CAE và sau cùng là những công nghệ gia công tiên tiến nhất (DMLS & CAM) để chế tạo. Tuy phức tạp và chi phí sản xuất vẫn còn cao nhưng những lợi ích mà nó mang lại cho ngành khuôn mẫu là vô cùng to lớn và đây cũng chính là nguyên nhân vì sao LMBH vẫn đang được nghiên cứu và phát triển không ngừng.

Tham khảo

1. Siegfried Mayer,  Optimised mold temperature control procedure using DMLS – EOS
2. Siegfried Mayer,  Conformal Cooling: Why use it now? – http://www. plasticstoday. com, 2009
3. CoreTech System,  Conformal Cooling – Confidential

Tra cứu thêm các kiến thức kỹ thuật bổ ích <<< TẠI ĐÂY >>>

Bài viết Làm mát bảo hình trong ép phun sản phẩm nhựa – Phần 2 đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Trong công nghệ ép phun sản phẩm nhựa, thời gian làm mát thường chiếm đến 70% thời gian chu kì. Do đó, để tăng năng suất, việc đầu tiên người ta nghĩ đến là tìm cách làm giảm thời gian làm mát. Tuy nhiên điều này khó thực hiện vì giảm thời gian làm mát và bảo đảm chất lượng sản phẩm là hai mục tiêu khó đạt được cùng một lúc với phương pháp giải nhiệt truyền thống được thực hiện bằng cách khoan lỗ xuyên qua các tấm khuôn vì những lí do sau đây:

• Nhiệt độ trên bề mặt lòng khuôn không cân bằng dẫn đến quá trình làm nguội không đều làm phát sinh ứng suất nội ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.
• Khó bố trí đường làm mát trong trường hợp kết cấu khuôn phức tạp (phải tránh vị trí các chốt đẩy).
• Khó gia công trong trường hợp lỗ quá dài, tốn nhiều thời gian và công sức nếu như mũi khoan bị gãy trong quá trình khoan.

Những nhược điểm nói trên có thể được khắc phục bởi phương pháp làm mát mới gọi là làm mát bảo hình (conformal cooling). Đặc điểm nổi bật của phương pháp làm mát này là nó có hệ thống đường lưu chất giải nhiệt ôm sát theo hình dạng của sản phẩm và tiết diện mặt cắt ngang của đường lưu chất giải nhiệt có thể có hình dạng bất kì. Nhờ kết cấu đặc biệt như vậy, làm mát bảo hình (LMBH) mang đến những ưu điểm sau:

• Tạo ra dòng chảy rối có khả năng trao đổi nhiệt tốt hơn dòng chảy tầng.
• Nhiệt lượng từ sản phẩm được truyền đi đồng đều trong thời gian ngắn nhất.
• Giảm hiện tượng cong vênh và ứng suất nội trên sản phẩm.
• Hạn chế tổn thất áp suất trong đường nước.
• Rút ngắn đáng kể thời gian chu kỳ ép phun.

Thiết kế hệ thống Làm Mát Bảo Hình

Việc thiết kế một hệ thống làm mát hiệu quả dựa trên lý thuyết truyền nhiệt và lý thuyết kết tinh lại của vật liệu nhựa. Những lý thuyết này dù đã được nghiên cứu thấu đáo nhưng chỉ có thể được vận dụng triệt để trên hệ thống LMBH, một hệ thống có quĩ đạo chạy vòng theo chi tiết và tiết diện có thể thay đổi bất kì.

Kinh nghiệm thực tế cũng là là yếu tố không thể thiếu khi thiết kế hệ thống làm mát vì nó là cơ sở hình thành nên một thiết kế sơ bộ để các nhà thiết kế xem xét và phân tích từ đó đi đến một thiết kế hoàn chỉnh hơn. Một số kích thước cơ bản khi thiết kế hệ thống LMBH dựa trên thực nghiệm được cho trong bảng 1

Ngoài ra, khi thiết kế cần chú ý đến đặc điểm của phương pháp gia công để phương án thiết kế thật sự khả thi và mang lại hiệu quả. Ví dụ, nếu chọn tiết diện hình elip và sử dụng phương pháp tạo mẫu nhanh DMLS thì nên để hình elip có trục thực thẳng đứng.

Bước cuối cùng của công tác thiết kế là thể hiện nó trên những mô hình 3D. Ngày nay, việc này được thực hiện rất dễ dàng nhờ vào các phần mềm CAD ngày càng mạnh mẽ và thân thiện với người dùng.

Phân tích

Lợi ích của LMBH là không thể phủ nhận, tuy nhiên chi phí để gia công nó lại đắt hơn nhiều so với phương pháp làm mát thông thường (từ 2 đến 5 lần). Chính vì vậy, yêu cầu được đặt lên hàng đầu khi áp dụng phương pháp này là làm thế nào để khảo sát và đánh giá được mức độ hiệu quả của phương án thiết kế trước khi chế tạo. Thật may mắn, dù công nghệ gia công hiện đại nhưng bản chất vật lý của việc truyền nhiệt trong LMBH hoàn toàn tương tự như các phương pháp làm mát truyền thống nên chúng có thể được mô phỏng, phân tích với độ tin cậy cao bằng những phần mềm CAE phổ biến như Moldex3D, Moldflow, Sigmasoft…

Lấy ví dụ với phần mềm Moldex3D, quá trình phân tích bắt đầu từ việc người dùng mô hình hóa các hệ thống làm mát bảo hình phức tạp trên phần mềm thiết kế 3D chuyên nghiệp, chuyển chúng thành dữ liệu dạng lưới (mesh) và cung cấp các dữ liệu đầu vào cần thiết như nhiệt độ, tốc độ dòng chảy của lưu chất làm mát… Dựa trên những điều kiện đầu vào, Moldex3D sẽ phân tích và cho ra những kết quả sau:

• Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của sản phẩm và các tấm khuôn
• Vị trí tập trung nhiệt và mức độ chênh lệch nhiệt độ trong khuôn
• Thời gian cần thiết để nhiệt độ trong khuôn giảm đến một giá trị cho trước
• Tốc độ dòng chảy để đạt được thời gian chu kì đã định trước
• Nhiệt độ, áp suất, tốc độ của lưu chất làm mát

Nhờ vào công nghệ tính toán song song và tính năng phân tích tuần tự (Batch Run), người dùng Moldex3D có thể đưa ra nhiều phương án thiết kế để Moldex3D lần lượt phân tích sau đó so sánh và chọn lấy phương án tối ưu nhất.

Xem tiếp phần 2

Nguồn: Hoang Khuong

Bài viết Làm mát bảo hình trong ép phun sản phẩm nhựa – Phần 1 đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.