In che modo Moldex3D può aiutarti a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità, risolvendo 4 sfide che potresti incontrare durante la progettazione e simulazione con materiale termoplastico riciclato
Jessica Huang, specialista di marketing del sistema CoreTech (Moldex3D)
Con il peggioramento del cambiamento climatico, le persone sono diventate più consapevoli del loro impatto sull'ambiente.
Le aziende stanno ricevendo crescenti pressioni per affrontare le preoccupazioni ESG (Environmental, Social, Governance), trovando un equilibrio tra redditività e impatto sociale.
Politiche ambientali come l'Electronic Product Environmental Assessment Tool (EPEAT), l'acquisizione del 100% di veicoli a emissioni zero (ZEV) entro il 2035 e il piano d'azione per l'economia circolare stanno anche stimolando le aziende a diventare più ecologiche (Green Circle)
Un importante obiettivo aziendale è raggiungere il risultato desiderato e realizzare prodotti utilizzando materiale termoplastico riciclato.
Ad esempio, nell'industria automobilistica, Ford ha utilizzato la plastica “oceanica” per sostituire le parti dei veicoli.
Dell ha sviluppato computer più facili da riciclare e mira a integrare almeno il 50% dei materiali riciclati in tutti i suoi prodotti entro il 2030.
Sebbene molti abbiano implementato il concetto di “progetto per il riciclaggio” e alcuni ci siano già riusciti, rimane un compito particolarmente impegnativo.
Come progettista o ongegnere di processo, è molto probabile che tu debba affrontare questi problemi durante il processo di progettazione del prodotto:
•Come trovare materiali riciclati adatti che abbiano proprietà simili alla plastica vergine
•Come ridurre l'incertezza quando si lavora con materiali riciclati
•Come convalidare i giusti progetti di prodotto e garantire la qualità del prodotto
•Come ridurre i costi di rilavorazione e scarti durante la produzione
Questi problemi possono sembrare all'inizio scoraggianti (e lo sono!), ma saranno molto più facili quando avrai gli strumenti giusti.
Il Centro di Ricerca e Caratterizzazione dei materiali Moldex3D
L’obiettivo del Laboratorio Moldex3D di Caratterizzazione dei Materiali è quello di fornire informazioni accurate sul materiale riciclato.
La scelta dei materiali ideali in fase di progettazione è fondamentale per ridurre il tasso di insuccesso in produzione e garantisce un buon comportamento in fase di stampaggio.
Tuttavia, la plastica riciclata ha proprietà fisiche molto diverse rispetto ai materiali vergini a causa della rottura della struttura molecolare, del numero di cicli di rimacinato e la presenza di “impurità”.
Per ottenere dati accurati sui materiali, è possibile inviare una richiesta di prova dei materiali al Centro di ricerca e caratterizzazione dei materiali Moldex3D, che è dotato di strumenti di misurazione di alta qualità e di accreditamento ISO 17025.
Fig. 1 Strumenti di misura nel centro di misurazione dei materiali
I nostri esperti Moldex3D eseguiranno test di misurazione controllati sul materiale riciclato e sul materiale vergine fornito.
I dati sui materiali saranno disponibili tramite un'app personalizzata, che includerà la viscosità di taglio a 5 diverse percentuali di miscelazione e come la viscosità di taglio sarà influenzata dal numero di riciclo, aiutandoti a trovare le miscele con proprietà di lavorazione simili alla plastica vergine.
Fig. 2 ABS riciclato: dipendenza della miscelazione dalla viscosità
Fig. 3 Proprietà reologiche per diverso numero di riciclo
Questi dati possono essere applicati nell'analisi CAE per garantire una simulazione più accurata, che verrà ulteriormente spiegata nella prossima sessione.
Software di simulazione di stampaggio Moldex3D
Moldex3D simula i risultati di stampaggio per risolvere potenziali difetti e convalidare la progettazione per il riciclaggio
Quando sviluppiamo un nuovo progetto, dobbiamo considerare molte cose:
•Com'è il design per la producibilità (DFM Design For Manufacturing)?
•Il prodotto soddisfa i nostri standard di qualità?
•Ci sono potenziali problemi di progettazione? (Ritiro, deformazione, risucchi, difettosità sulla superficie del pezzo, sollecitazioni interne, ecc.)
•È questo il progetto ottimale?
La “progettazione per il riciclaggio” rende il processo più complicato perché le proprietà dei materiali riciclati sono diverse dalla plastica vergine e possono influenzare ampiamente i risultati dello stampaggio.
Inoltre, i metodi tradizionali di progettazione e produzione come lo stampaggio di inserti e l'incollaggio devono essere sostituiti da altri processi più rispettosi dell'ambiente.
Cioè, quando un prodotto raggiunge la fine del ciclo di vita, i suoi componenti possono essere separati e riciclati facilmente?
Normalmente, dobbiamo eseguire molti test sugli stampi e fare affidamento sull'esperienza delle persone di processo per trovare le risposte sopra menzionate.
Con il software di simulazione dello stampaggio Moldex3D e dati accurati sui materiali, puoi farlo facilmente.
Convalida il tuo progetto per il riciclaggio (DfR Design For Recycle)
Identificare potenziali problemi di progettazione causati dalle proprietà dei materiali
Trova la soluzione più ottimizzata
…
Tutto prima delle prove sugli stampi!
Ad esempio, le immagini sottostanti mostrano un problema comune quando si utilizza materiale riciclato.
La viscosità del PP_037 (riciclato) è superiore al PP di plastica vergine, perché il riciclaggio ha modificato le proprietà del materiale.
Fig. 4 Confronto della viscosità tra PP_virgin e PP_R100
Attraverso la simulazione Moldex3D, il fronte del fuso si muove molto più lentamente del PP, causando una forte esitazione nel flusso.
Potrebbero verificarsi brevi scatti in fase di riempimento che creano zone di stress nel prodotto.
Fig. 5 Confronto del fronte di fusione tra PP_virgin e PP_R100
Con queste informazioni in mente, possiamo regolare le condizioni di lavorazione (temperatura di fusione, temperatura dello stampo, portata, ecc.) per mettere a punto la curva di viscosità e renderla simile ai risultati del materiale vergine - PP per evitare potenziali problemi di progettazione.
Fig. 6 Confronto della viscosità tra PP e PP_037 (2)
Quando eseguiamo nuovamente la simulazione utilizzando le nuove condizioni di elaborazione e viscosità, possiamo vedere che l'esitazione del flusso è stata migliorata.
Fig. 7 Confronto del fronte di fusione per PP_R100 prima e dopo la regolazione Il software di simulazione
Moldex3D può anche aiutarti a prevedere la deformazione delle parti, in modo da poter prendere decisioni basate sulla simulazione per ridurre o eliminare i potenziali difetti che si possono presentare in fase di stampaggio.
Fig. 8 Warpage – Spostamento totale (deformazione)
Dopo aver simulato e convalidato il progetto, è importante archiviare i dati in modo corretto.
L'intero flusso di lavoro di stampaggio contiene molti dati ed esperienze preziose, tra cui:
Proprietà dei materiali,
Specifiche della macchina,
•Parametri di analisi CAE Moldex3D,
•Informazioni sullo stampo,
•Condizioni di prova dello stampo e
•Risultati di stampaggio, ecc.
Con Moldex3D iSLM, una piattaforma basata sul Web per la progettazione di stampi e ingegneria relativamente ai progetti di sviluppo e progettazione di parti in plastica, i dati possono essere tutti gestiti e utilizzati come database di un'azienda.
Indipendentemente dal numero di tentativi e prove che intendi elaborare, iSLM può aiutarti a archiviare correttamente i dati critici per un uso futuro.
In conclusione, con dati accurati sui materiali e software di simulazione dello stampaggio a portata di mano, puoi testare il tuo progetto per il riciclaggio e trovare la soluzione migliore con il minor numero di prove di stampaggio.
Cosa c'è di più?
Puoi semplificare la tua produzione riducendo gli scarti e i costi di rilavorazione durante le prove, portando il concetto di sostenibilità a un livello completamente nuovo.
Non esitare a contattarci per programmare una demo. Ti mostreremo cosa si può fare attraverso la simulazione.