Proces wtryskiwania dwuczęściowej obudowy precyzyjnej stomatologicznej szlifierki ręcznej

Tytuł artykułu: Proces wtryskiwania dwuczęściowej obudowy precyzyjnej stomatologicznej szlifierki ręcznej Autor: Niedoskonali Białystok 2015

Spis treści CZĘŚĆ I - TEORETYCZNA... 3 1. Formowanie wtryskowe i jego odmiany... 3 2. Budowa wtryskarki... 3 3. Cykl procesu wtryskiwania... 4 4. Konstrukcja i działanie ślimaka... 6 5. Formy wtryskowe... 8 6. Parametry procesu wtryskiwania... 10 6.1 Temperatura tworzywa... 11 6.2 Ciśnienie wtryskiwanego tworzywa... 12 6.3 Czas trwania docisku... 13 6.4 Temperatura formy... 13 7. Zalety, wady i problemy procesu wtryskiwania... 14 CZĘŚĆ II PROPOZYCJA FORMY WTRYSKOWEJ DLA OBUDOWY PRECYZYJNEJ STOMATOLOGICZNEJ SZLIFIERKI RĘCZNEJ... 15 8. Opis projektowanego przedmiotu... 15 9. Projekt formy wtryskowej... 17 9.1 MoldFlow Plastic Insight... 17 9.1.1 Przeniesienie danych i utworzenie nowej siatki... 17 9.1.2 Tworzenie kanałów i wielkości formy... 19 9.1.3 Wybór materiałów... 20 9.1.4 Analiza wyników... 22 9.2 SolidWorks Plastics... 25 9.2.1 Tworzenie siatki... 25 9.2.2 Tworzenie kanałów... 26 9.2.3 Wybór materiałów... 28 9.2.4 Analiza wyników... 31 9.3 Moldex3D... 34 9.3.1 Generowanie siatki... 34 9.3.2 Tworzenie kanałów i wielkości formy... 35 9.3.3 Dobór materiałów... 36 9.3.4 Analiza wyników... 36 10. Wnioski... 38 Literatura... 39 ~ 2 ~

CZĘŚĆ I - TEORETYCZNA 1. Formowanie wtryskowe i jego odmiany Jedną z najbardziej powszechnych metod wytwarzania termoplastycznych tworzyw sztucznych stanowi formowanie wtryskowe, nazywane również w skrócie wtryskiwaniem. To proces cykliczny, gdzie materiał podawany jest do ogrzanego cylindra w postaci granulatu. Następnie materiał ten uplastycznia się i jest wtryskiwany przez specjalną dyszę do gniazda formy, gdzie tworzywo sztuczne zestala się w danej formie. Ostatecznie jest ono usuwane z formy, tworząc gotową wypraskę. Wyróżnia się następujące odmiany wtryskiwania [1]: ślimakowe (najczęstsze), tłokowe, intruzyjne (możliwość wtryskiwania kształtek, których objętość leży daleko powyżej maksymalnej objętości wtryskowej ślimaka. Wtryskarka pracuje dalej podczas napełniania formy, a więc wytwarza i transportuje stop, jednak przy niewielkim ciśnieniu podającym ślimaka), pianek termoplastycznych TSG (zastosowanie formowej masy termoplastycznej zawierającej środek spieniający, lita powierzchnia z komórkowym rdzeniem). wielobarwne (wytwarzanie elementów składających się z warstw lub fragmentów o różnym zabarwieniu lub z różnych tworzyw; stosuje się dwie lub więcej jednostek wtryskowych) wieloskładnikowe (otrzymanie elementów o różnych grubościach ścianek, praca do trzech jednostek wtryskowych, tworzywo podawane jest przez jedną dyszę do formy) technika wtryskiwania gazowego (GIT) (w tej technice zamiast drugiego tworzywa, przy wtrysku dwuskładnikowym, wykorzystuje się gaz obojętny, najczęściej azot; można w ten sposób otrzymać kształtki wtryskowe o różnych grubościach ścianek) gazowe ze spienianiem (GIT-S) (zastosowanie tworzyw w których stopie mogą się rozpuścić pęcherzyki gazu, po odłączeniu dopływu gazu, lepka warstwa ulega ekspansji i tworzy piankę) technologia wydmuchiwania stopu (formę napełnia się tworzywem, pod koniec procesu doprowadza się do stopu gaz pod ciśnieniem, który wypycha stop ze środkowej części formy) formowanie elementów metodą wtryskiwania z rozdmuchiwaniem (metoda dwuetapowa wytwarzania pojemników stosowanych w przemyśle opakowaniowym; w pierwszym etapie wytwarza się kształtkę wstępną; po wymianie zewnętrznych połówek formy o wymaganym kształcie, kształtkę rozdmuchuje się; rdzeń w takim przypadku odgrywa rolę trzpienia rozdmuchowego). z dozowaniem włókna szklanego (przy wtryskarkach z otworami odgazowującymi przez otwory można dozować rowing szklany). W poniższej pracy proces wtryskiwania zostanie omówiony na podstawie wtryskiwania ślimakowego, stanowiącego najczęstszy sposób wykorzystywany w przemyśle. 2. Budowa wtryskarki Większość dzisiejszych wtryskarek zbudowana jest z następujących zespołów [1]: uplastyczniający w postaci ogrzewanego ślimaka lub też tłoka; narzędziowy w postaci formy, np. dwudzielnej, jedno- lub wielogniazdowej; napędowy jego zadanie to wprowadzenie ślimaka w ruch obrotowy oraz postępowo-zwrotny. ~ 3 ~

Rys. 1. Zespoły budujące wtryskarkę [1] Natomiast szczegółowa budowa zespołu wtryskującego i formy została przedstawiona na rysunku 2. Rys. 2. Forma wtryskowa i zespół uplastyczniająco-wtryskujący; 1 - cylinder, 2 lej zasypowy zawierający zapas materiału wtryskiwanego, 3 ślimak (tłok) realizujący proces wtryskiwania, 4 grzałki elektryczne osadzone bezpośrednio na cylindrze, 5 dysza wtryskowa (osadzona w cylindrze), 6 tulejka wtryskowa (element formy wtryskowej), 7 gniazdo formujące formy wtryskowej, 8 płyty formy wtryskowej ustalone względem siebie za pomocą słupów prowadzących [2] 3. Cykl procesu wtryskiwania Cykle procesu wytwarzania składa się z następujących faz: zamykanie (T a ), wtrysk (T b ), docisk (T c ), uplastycznianie (T d ), otwieranie (T e ), przerwa (T f ). ~ 4 ~

Na rysunku 3. przedstawiono poglądowo cykl procesu wtryskiwania w postaci zależności drogi ślimaka i stołu wtryskarki od czasu. Rys. 3. Zależność drogi ślimaka i stołu wtryskarki od czasu, T a do T f czasy poszczególnych faz cyklu Poszczególne fazy wymienione powyżej wykonywane są cyklicznie. Ich bardziej szczegółowy opis został zaprezentowany jest poniżej [1]: faza I - forma otwarta, cylinder odsunięty, ślimak w tylnym położeniu (rys. 4); Rys. 4. Faza I cyklu procesu wtryskiwania [1] zamknięcie formy i dosunięcie układu wtryskowego, postępowy ruch ślimaka pod wpływem tłoka hydraulicznego powoduje wtrysk uplastycznionego tworzywa, które znajduje się w przestrzeni między ślimakiem a dyszą (rys. 5); Rys. 5. Faza II cyklu procesu wtryskiwania [2] ~ 5 ~

wypełnienie gniazda formy powoduje wzrost, aby osiągnąć maksimum podczas docisku, dodatkowo następuje chłodzenie wypraski (rys. 6); Rys. 6. Faza III cyklu procesu wtryskiwania [2] ruch obrotowy ślimaka powoduje przesuwanie się tworzywa wzdłuż jego linii śrubowej od leja zasypowego w kierunku dyszy; uplastycznione tworzywo zbiera się między czołem ślimaka a dyszą, natomiast sam ślimak wskutek ruchu względnego wykonuje wzdłużny ruch obrotowy i po dojściu do położenia krańcowego zatrzymuje się; odsunięcie cylindra, otwarcie formy oraz wyrzucenie wypraski. Po niewielkiej przerwie cały cykl rozpoczyna się do nowa (rys. 7). Rys. 7. Faza VI - końcowa cyklu procesu wtryskiwania [2] 4. Konstrukcja i działanie ślimaka Konstrukcja ślimaka Odpowiedni przebieg procesu wtryskiwania zapewniony jest przez właściwą konstrukcję ślimaka. Rysunek 8 przedstawia najczęściej stosowany rodzaj ślimaka ślimak uniwersalny. Rys. 8. Ślimak uniwersalny: A strefa zasilania, B strefa sprężania, C strefa dozowania, z zawór zwrotny ślimaka [1] ~ 6 ~

Ślimak uniwersalny charakteryzują następujące cechy: stały skok gwintu p, zmienna głębokość rowka śrubowego malejąca od h do h 1, trzy strefy: o A zasilania, o B sprężania, o C dozowania. W momencie wtryskiwania ślimak działa podobnie do tłoka, co jest możliwe dzięki umieszczonemu w przedniej części ślimaka zaworu zwrotnego (rys. 9a i rys. 9b). a) b) Rys. 9. Schemat zaworu zwrotnego ślimaka w postaci pierścienia zamykającego: a) zawór zamknięty podczas wtryskiwania, b) zawór otwarty podczas wtryskiwania tworzywa i przepływ tworzywa do przestrzeni pomiędzy dyszą i czołem ślimaka [1] Zawór zwrotny posiada postać pierścienia i osadzony jest na części cylindrycznej ślimaka. Tulejka zaworu zwrotnego może swobodnie przesuwać się wzdłuż osi ślimaka na danym, ograniczonym konstrukcyjne odcinku. Końcówka ślimaka i pierścień zaworu zwrotnego ukształtowane są w taki sposób, aby możliwy był swobodny przepływ uplastycznionego tworzywa sztucznego do przodu (rys. 9a), a uniemożliwiony jego ruch do tyłu (rys. 9b). Zasada działania ślimaka Ślimak przez swój obrót powoduje wciąganie tworzywa sztucznego w postaci granulek w swoje wręby, dzięki czemu następuje ich intensywne mieszanie, co daje możliwość na ich równomierne nagrzewanie od ścianki cylindra. Na skutek ruchu obrotowego ślimaka następuje również przemieszczanie tworzywa do przedniej części cylindra. Ciągły napływ materiału powoduje wzrastanie ciśnienia, co skutkuje samoczynnym ruchem wstecznym ślimaka do pozycji tylnej. Tworzywo sztuczne sprężone w części przedniej cylindra nie może wypłynąć przez zamkniętą w tym czasie dyszę samozamykającą. Otwarcie następuje, gdy cylinder zostanie dociśnięty do formy wtryskowej, co zostało przedstawione na rysunku 10. Rys. 10. Samozamykająca dysza wtryskowa ~ 7 ~

W przypadku, gdy wtryskiwane są tworzywa sztuczne o dużej lepkości, dysze samozamykające nie muszą być stosowane. W takich sytuacjach stosuje się dysze niezamykane, nazywane też dyszami otwartymi. Zapobiegają one powstawaniu dużych oporów przepływu w momencie wtryskiwania, a także są prostsze w budowie. Opisywane dysze przedstawione są na rysunku 11. Rys. 11. Dysze niezamykane (wkręcane w cylinder) W przypadku stosowania dysz niezamykanych, pobieranie nowej porcji tworzywa sztucznego zapobiega przed jego intensywnym wyciekaniem w momencie, gdy dysza jest silnie dociskana do tulejki formy wtryskowej. Wtrysk tworzywa poprzedza zamknięcie formy i dosunięciem agregatu uplastyczniającego do formy tak, aby zachodziło silne zwarcie dyszy wtryskowej cylindra z tulejką wtryskową. 5. Formy wtryskowe W obrębie podzespołu formy można wyróżnić (rys. 12) [1]: gniazdo, układ przepływowy, układ chłodzenia bądź ogrzewania, układ uwalniania i wypychania wypraski. w skład zestawu wchodzi także wlewka, obudowa jak i prowadnice. Rys. 12. Konstrukcja formy z płytami grzejnymi: 1 suwak układu zamknięcia, 2 stół ruchomy, 3 dodatkowy stół mocujący, 4 przekładka izolacyjna, 5 płyta grzejna, 6 płyty formujące, 7 stół nieruchomy [1] ~ 8 ~

W sytuacji, gdy wytwarzane są kształtki o dużych rozmiarach, czyli charakteryzujące się dużą objętością materiału w stosunku do możliwości jednorazowego uplastycznienia tworzywa, stosuje się formy wtryskowe jednogniazdowe. W przypadku wykorzystania tego typu form, w trakcie jednego wtrysku powstaje tylko jedna kształtka. Jeżeli wytwarzane są małe kształtki, czyli takie które charakteryzują się małą objętością materiału, gdy jednocześnie możliwości jednorazowego uplastycznienia tworzywa są wielokrotnie większe w stosunku do objętości wytwarzanych kształtek, stosowane są formy z wieloma gniazdami formującymi, nazywane również formami wielogniazdowymi. Zastosowanie takich form pozwala zwiększyć wydajność wtryskarki, co jest wyrażane w ilości otrzymywanych kształtek w jednostce czasu. Aby otrzymać odpowiednie kształtki, w formie wtryskowej należy wykonać kanały, które rozprowadzają uplastycznione tworzywo do każdego z gniazd. Kanały te zakończone są specjalnymi przewężkami, które w rzeczywistości są krótkimi odcinkami kanału doprowadzającego, usytuowane bezpośrednio przed gniazdem formującym. W tym miejscu podczas stygnięcia tworzywo najszybciej się zestali. Zestalone tworzywo tworzy korek, który zapobiega cofaniu się tworzywa z gniazda formy w momencie odsunięcia agregatu wtryskowego. Na rysunku 13 przedstawiono układ wlewowy formy wtryskowej. Rys. 13. Układ wlewowy formy wtryskowej [1] Natomiast na rysunku 14 przedstawiono kształtki uzyskane przy wykorzystaniu formy wielogniazdowej. Rys. 14. Wlewki uzyskane przy wykorzystaniu formy wielogniazdowej [1] Rysunek 15 przedstawia różne rodzaje układów kanałów doprowadzających tworzywo sztuczne, pozwalających na wytworzenie jednocześnie nawet kilkudziesięciu kształtek. ~ 9 ~

Rys. 15. Układy gniazd i kanałów w formach wielokrotnych W przypadku form jednokrotnych, w których wykonuje się tylko jedną kształtkę, stosuje się często wtrysk bezpośredni polegający na tym, że tworzywo bezpośrednio z tulejki wtryskowej jest wtryskiwane do gniazda formy. 6. Parametry procesu wtryskiwania Tak jak każdy proces, również wtryskiwanie charakteryzuje się odpowiednimi parametrami, do których zaliczyć można przede wszystkim: temperatura uplastyczniania; ciśnienie wtrysku; czas trwania docisku; temperatura formy. Okno procesowe procesu wtryskiwania uwzględniające konieczność zachowania stosunku odpowiednich parametrów, przedstawione jest na rysunku 16. Rys. 16. Okno procesowe procesu wtryskiwania [2] Tabela 1 zawiera poszczególne wartości parametrów wtryskiwania dla najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. ~ 10 ~

Tab. 1. Własności przetwórcze niektórych tworzyw sztucznych [2] 6.1 Temperatura tworzywa Znajdujące się w cylindrze uplastycznione tworzywo, powinno posiadać temperaturę, która to zawiera się w pewnym przedziale, który to gwarantuje odpowiednią płynność, pozwalającą na całkowite wypełnienie formy i odwzorowanie przestrzeni formującej. Zawarte dane w tabeli 6.1 posiadają różne wartości, spowodowane różnymi właściwościami tworzyw sztucznych, np. których płynność zależy od masy cząsteczkowej im ona mniejsza, tym większa płynność (czyli mniejsza lepkość) tym tworzywo ma możliwość lepszego formowania wtryskiwaniem. Tworzywa sztuczne wykazują przy podgrzewaniu występowanie cech charakterystycznych w pewnych ustalonych zakresach temperatur. Tymi cechami są właściwości fizyczne, mechaniczne i fazowe [1] co przestawiono na rysunku 17. Rys. 17. Układ charakterystycznych temperatur [1] Opis poszczególnych temperatur zawarty jest poniżej [1]: ~ 11 ~

T z temperatura w której zachodzi przemiana ciała szklisto-kruchego w sprężyste. W tej temperaturze tworzywo charakteryzuje się stanem twardym i sprężystością; T m temperatura mięknienia; T p temperatura płynięcia zakres pomiędzy T m, a T p nazywa się stanem elastycznym, a powyżej T p stanem plastycznopłynnym; T r temperatura rozkładu przekroczenie tej temperatury prowadzi do rozkładu termicznego tworzywa (degradacji, destrukcji). Wyróżnić można również temperaturę wtrysku jest to temperatura w której tworzywo pod wpływem sil zewnętrznych i przy określonej szybkości działania, uzyskuje odpowiednią płynność niezbędną do pokonania oporów przepływu przez kanały doprowadzające i do napełnienia gniazda formującego. 6.2 Ciśnienie wtryskiwanego tworzywa Ciśnienie wtryskiwania obok temperatury jest kolejnym ważnym czynnikiem procesu wtryskiwania. Zbyt niskie ciśnienie wtryskiwania może powodować takie wady jak: niedolewy, wklęśnięcia powierzchni, pęcherze wewnątrz wyrobów. Natomiast zbyt wysokie ciśnienie powoduje następujące niedoskonałości: utrudnianie usuwanie kształtek z gniazda formy niebezpieczeństwo zniszczenia kształtki, znaczne odkształcenia. Ciśnienie uplastycznionego tworzywa sztucznego, które to znajduje się cylindrze nazywane jest ciśnieniem zewnętrznym p z, a ciśnienie w gnieździe formy ciśnieniem wewnętrznym p w. Zazwyczaj ciśnienie wewnętrzne stanowi 0,3 0,8 ciśnienia zewnętrznego, co jest wywołane oporami przepływu tworzywa kolejno w: cylindrze, dyszy, tulejki wtryskowej, kanałach doprowadzających uplastycznione tworzywo do gniazda formującego. Zmiana ciśnienia wewnętrznego w funkcji czasu przedstawiona jest na rysunku 18. Rys. 18. Wykres zmiany ciśnienia w funkcji czasu ~ 12 ~

Na wykresie przedstawione są dwa okresy: okres wzrostu ciśnienia, okres spadku ciśnienia. Podział na przedstawione wcześniej okresy spowodowany jest pracującego jak tłok, ruchem ślimaka do przodu i do tyłu. Opis poszczególnych odcinków zaznaczonych na wykresie 6.2.1 dany jest poniżej [1]: A okres martwy, gdzie następuje upakowanie granulatu w pobliżu czoła ślimaka (gniazdo formy puste); B ślimak porusza się ruchem postępowym, co powoduje wtryśnięcie tworzywa (ciśnienie wewnętrzne zaczyna rosnąć w miarę wypełniania gniazda); C wzrost ciśnienia następuje bardzo szybko, aż do osiągnięcia wartości p max, następnie występuje również nieznaczne dopełnienia gniazda tworzywem, przy jednoczesnym spadku ciśnienia na skutek studzenia warstw zewnętrznych tworzywa. Po tym czasie następuje wycofanie ślimaka, co skutkuje dalszym spadkiem ciśnienia wewnętrznego, które to jednak jest wyższe niż ciśnienie w tulei wlewka, przez co następuje niewielki ruch powrotny niezakrzepniętego tworzywa (czas wyładowania). Od tego momentu występuje łagodny spadek p w jako skutek ochładzania i kurczenia się tworzywa. W chwili otwierania formy, w przestrzeni formującej istnieje jeszcze pewne ciśnienie tzw. ciśnienie szczątkowe, które gwarantuje dokładne odtworzenie kształtu gniazda formy wtryskowej. 6.3 Czas trwania docisku Kolejnym parametrem, równie ważnym jak poprzednie jest czas trwania docisku. Jest to czas utrzymania pod wysokim ciśnieniem tworzywa w formie. Zazwyczaj zawiera się on w przedziale od kilku do około 20 sekund. Zależny jest on od kilku czynników takich jak: rodzaj wtryskiwanego tworzywa, grubość ścianek, masa wyrobu. Czas trwania docisku zazwyczaj dobiera się na podstawie metod doświadczalnych. Gdy jest on zbyt krótki mogą powstawać następujące wady: zapadnięcia na powierzchni, pęcherze wewnątrz, duże wartości skurczu. Wydłużając czas docisku, rosną wartości ciśnienia zasklepiającego i ciśnienia szczątkowego. Zbyt duże ciśnienie szczątkowe może utrudniać usunięcie kształtki z gniazda formy w wyniku zbyt małego jej skurczu. 6.4 Temperatura formy Ostatnim najważniejszym parametrem procesu wtryskiwania jest odpowiednia temperatura formy. Dlatego też stosuje się odpowiednie grzanie formy do odpowiedniej dla danego procesu temperatury, jednak często w wyniku jej długotrwałej pracy dochodzi do jej przegrzewania. W takich przypadkach formę należy ~ 13 ~

odpowiednio schłodzić przez przepływ zimnej wody przez specjalne kanały wykonane w formie. Kanały te również są wykorzystywane do grzania formy wtedy przepływa przez nie woda gorąca. Temperatura formy powinna być utrzymywana poniżej temperatury plastycznego płynięcia tworzywa, a producent tworzywa podaje w jego charakterystyce zalecane wartości temperatury formy. Temperatura formy wywiera wpływ przede wszystkim na wzrost ciśnienia zasklepiającego, natomiast nie ma wielkiego wpływu na czas napełniania, czy wzrost ciśnienia wewnętrznego. Wraz ze wzrostem temperatury, ciśnienie zasklepiające obniża się znacząco. Zbyt niska temperatura formy powoduje dużą różnicę temperatury przy ściance i wewnątrz kształtki, co może wywołać m.in. duże naprężenia wewnętrzne, jak i również może być przyczyną powstawania linii płynięcia, widocznych na powierzchniach kształtki. Z temperaturą formy związany jest dość istotny problem, którym jest szybkość i czas potrzebny do ochłodzenia tworzywa w gnieździe formy, od którego to w znacznym stopniu zależy czas trwania całego cyklu wytwórczego. 7. Zalety, wady i problemy procesu wtryskiwania Zalety procesu wtryskiwania: możliwość wytwarzania nawet najbardziej skomplikowanych wyrobów w jednym procesie technologicznym; mały, bądź żaden udział obróbek wykańczających; wysoka jakość i powtarzalność własności i wymiarów; możliwość pełnego zautomatyzowania, komputerowego sterowania i kontroli procesu; w porównaniu z obróbką metali, znaczne zmniejszenie liczby operacji technologicznych, mniejsze zużycie energii bezpośredniej i wody, niewielka pracochłonność, niska emisja związków szkodliwych dla otoczenia. Wady procesu wtryskiwania: wysoki koszt maszyn (wtryskarek) i niejednokrotnie dorównujący mu koszt oprzyrządowania (form), powodujący wydłużenia czasu amortyzacji i wysokie koszty uruchamiania produkcji; ze względu na powyższe, technologia wtrysku opłacalna tylko przy produkcji wielkoseryjnej i masowej; konieczność wysokich kwalifikacji pracowników nadzoru technicznego, którzy muszą znać specyfikę przetwórstwa tworzyw sztucznych; konieczność zachowania wąskich tolerancji parametrów przetwórstwa; długi czas przygotowania produkcji ze względu na pracochłonność wykonawstwa form wtryskowych. Problemy przetwórstwa wtryskowego: podczas przetwórstwa wtryskowego postępując zgodnie z wszystkimi wytycznymi dotyczącymi otrzymywania wyrobów z tworzyw sztucznych można otrzymać wypraski charakteryzujące się pożądanymi właściwościami; czasem zdarza się, że proces pomimo właściwych ustawień wszystkich parametrów nie przebiega prawidłowo, czy też uzyskane produkty posiadają pewnie wady. Dlatego istotne jest, aby właściwie zdiagnozować problem i wybrać odpowiedni sposób postępowania w celu jego wyeliminowania. ~ 14 ~

CZĘŚĆ II PROPOZYCJA FORMY WTRYSKOWEJ DLA OBUDOWY PRECYZYJNEJ STOMATOLOGICZNEJ SZLIFIERKI RĘCZNEJ 8. Opis projektowanego przedmiotu W ramach niniejszej pracy została zaprojektowana obudowa do precyzyjnej stomatologicznej szlifierki ręcznej. Na rynku polskim występuje szereg rodzajów szlifierek ręcznych dla techników dentystycznych, oferowanych przez rozmaite firmy. Jedną z nich jest szlifierka firmy DEKRA przedstawiona na rysunku 19. Rys. 19. Ręczna szlifierka stomatologiczna dla technika dentystycznego [4] Na potrzeby utworzenia formy wtryskowej dla obudowy należało wykonać odpowiedni model geometryczny. W tym celu wykorzystane zostało środowisko programu SolidWorks 2014, efekty czego przedstawione są na rysunku 20. Rys. 20. Projekt własnej obudowy dla szlifierki ręcznej ~ 15 ~

Aby zapewnić umożliwić wytworzenie obudowy metodą wtryskiwania należało podzielić ją na dwie części. Część lewa i prawa prezentowanej obudowy przedstawione są na rysunku 21a i 21b. a) b) Rys. 21. Zaprojektowana obudowa: a) część lewa, b) część prawa Konieczne było również zaprojektowanie odpowiedniego sposobu łączenia obu części, dlatego też zostały uwzględnione odpowiednie wypusty (rys. 22) umieszczone w części lewej, działające na zasadzie zatrzasku z wycięciami (rys. 23) umieszczonymi w części prawej. Rys. 22. Wypusty w części lewej Rys. 23. Wycięcia w części prawej ~ 16 ~

9. Projekt formy wtryskowej 9.1 MoldFlow Plastic Insight Aby móc rozpocząć projekt formy wtryskowej w programach lub specjalnych modułach programów należy zapisać wcześniej utworzoną część obudowy w formacie.stl, który stanowi standardowe rozszerzenie umożliwiające przenoszenie wyników pracy pomiędzy zastosowanymi poniżej programami. Widok dwuczęściowej obudowy w formacie.stl przedstawiony jest na rysunku 24. Rys. 24. Dwuczęściowa obudowa w formacie.stl Jak widać na modelu geometrycznym została rozpięta siatka trójkątów odzwierciedlająca geometrię zaprojektowanego przedmiotu. To właśnie ona stanowi źródło danych o modelu, dzięki czemu jesteśmy w stanie je przenieść do innych programów. 9.1.1 Przeniesienie danych i utworzenie nowej siatki Wykorzystując wcześniej utworzony plik.stl należy go odpowiednio importować do programu, dzięki czemu jesteśmy w stanie uzyskać element wcześniej utworzony w programie SolidWorks. Odpowiednio zaimportowany model do środowiska programu MoldFlow Plastic Insight przedstawiony jest na rysunku 25. Rys. 25. Zaimportowany model zaprojektowanej, dwuczęściowej obudowy ~ 17 ~

Kolejnym krokiem jest utworzenie siatki trójkątów (rys. 27), która tym razem nie zostanie wykorzystana do przeniesienia danych o geometrii przedmiotu, lecz do wykonania odpowiednich algorytmów programu w celu uzyskania odpowiednich danych i symulacji procesu wtryskiwania. W tym celu wykorzystuje się odpowiednie narzędzia umożliwiające ustawienie odpowiednich cech siatki (rys. 26). Rys. 26. Narzędzia do generowania i edycji siatki trójkątów Dane siatki: Ilość elementów 12619 Rys. 27. Nowa siatka trójkątów ~ 18 ~

9.1.2 Tworzenie kanałów i wielkości formy W celu odpowiedniego uzupełnienia elementów zdecydowano na doprowadzanie tworzywa sztucznego do każdego z elementów dwoma wlotami. Pozwala to na prawidłowe wypełnienie wszystkich szczegółów formy w odpowiednio krótkim czasie, aby tworzywo już wtryśnięte nie zaczęło zastygać przed uzupełnieniem całej formy. Dodatkowo wloty umieszczono od wewnątrz obudowy, aby zachować lepszą estetykę (charakterystyczny znak po odłamaniu zaschniętego tworzywa w miejscu jego wlotu do kształtu). Konieczne jest również uwzględnienie kanałów chłodzących pozwalających na utrzymywanie odpowiedniej temperatury formy. Wygląd odzwierciedlanych kształtów jak i dodanych kanałów doprowadzających tworzywo i kanałów chłodzących przedstawiony jest na schemacie 28. Rys. 28. Odzwierciedlane kształty, kanały doprowadzające i kanały chłodzące Ustalenie kanałów doprowadzających możliwe jest dzięki odpowiednim narzędziom, pozwalających na wybór ich średnic (rys. 29). W przypadku kanałów chłodzących wykorzystuje się narzędzia opierające się na tych samych zasadach (rys. 30). Rys. 29. Narzędzia ustalania średnic kanałów doprowadzających ~ 19 ~

Rys. 30. Narzędzia ustalania średnic kanałów chłodzących Na potrzeby projektu zostały ustalone następujące średnice kanałów: kanały chłodzące: o średnica 10mm. kanały do doprowadzające: o średnica od strony wlotu - 10mm, o średnica kanałów dalszych - 6mm, o średnica kanałów w miejscu ich przylegania do odzwierciedlanego kształtu 1mm. Ostatecznie należy ustalić odpowiednie wymiary formy (rys. 31), których wartości w prezentowanym przypadku wynoszą: X 500mm, Y 300mm, Z 200mm. Rys. 31. Ostateczny wygląd zaprojektowanej formy wtryskowej 9.1.3 Wybór materiałów Ostatnim krokiem przed rozpoczęciem symulacji procesu wtryskiwania jest dobór odpowiednich materiałów. Program MoldFlow Plastic Insight posiada ogromną bazę materiałów do wtryskiwania, jednak dużym minusem jest zapis wszystkich materiałów w ich nazwach handlowych, co osobie ~ 20 ~

niezaznajomionej z odpowiednim nazewnictwem utrudnia wybór. W celu wyboru odpowiedniego materiału, jakim w prezentowanym przypadku był ABS, konieczne było znalezienie jego producenta, a następnie nazwy handlowej, którą jest RTP 728 (rys. 32). Rys. 32. Nazwa handlowa i producent ABS u [5] Narzędzia do wyboru materiału wtryskiwanego przedstawione są na rysunku 33. Rys. 33. Narzędzia wyboru rodzaju materiału wtryskiwanego Narzędzia do wyboru materiału dostarczają nam również odpowiednie dane na temat wybranego materiału, pomagające dopasować parametry procesu wtryskiwania (rys. 34). Rys. 34. Zalecane parametry procesu wtryskiwania wybranego materiału ABS u ~ 21 ~

9.1.4 Analiza wyników Ostatnim i jednocześnie najważniejszym krokiem, do którego wykonywane były wszystkie poprzednio przedstawione operacje jest analiza wyników. Jest ona możliwa dzięki odpowiednim obliczeniom wykonywanych przez postprocesor programu. Poniżej zostaną przedstawione dwa główne parametry uzyskane w programie, ponieważ przedstawienie wszystkich byłoby zbyt obszerne. Przedstawione parametry są następujące: czas wypełniania formy, ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu. Czas wypełniania formy Wykonana analiza wskazała, że czas wypełniania formy dla danych parametrów wynosi 2,37s. Na schemacie 35 przedstawiono wypełnienie formy w funkcji czasu. Rys. 35. Wypełnienie formy w funkcji czasu: a) widok obudowy dwuczęściowej, b) widok części lewej obudowy w przybliżeniu (wyniki dla części prawej są niemalże identyczne), c) skala W celu zilustrowania przebiegu procesu wypełniania formy w danych odstępach czasowych na schemacie 36 przybliżono widok części lewej obudowy. ~ 22 ~

Rys. 36. Proes wypełniania formy w funkcji czasu dla części lewej obudowy: a) 0,31s, b) 0,51s, c) 1,13s, d) 1,54s, e) 2,06s, f) 2,34s Uzyskany wynik wynoszący 2,34s świadczy o tym, że forma jest wypełniania w odpowiednim czasie, pozwalającym na uzupełnienie wszystkich szczegółów przed zastygnięciem uplastycznionego tworzywa. Ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu Prawidłowe ciśnienie uplastycznionego tworzywa w formie umożliwia wypełnienie poszczególnych szczegółów danego kształtu. Przy niezachowaniu odpowiednich parametrów ciśnienia dla danego może dojść do następujących skutków: zbyt małe ciśnienie niedolewy, wklęśnięcia powierzchni; zbyt duże ciśnienie utrudnienie wyjmowania gotowego elementu z formy, podatność na złamania w momencie wyjmowania. Rozkład ciśnienia w formie w momencie zakończenia procesu wtryskiwania przedstawiony jest na schemacie 37. ~ 23 ~

Rys. 37. Ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu Ciśnienie tworzywa w formie wynoszące maksymalnie 60MPa i minimalnie około 45MPa według danych literaturowych jest wartością odpowiednią dla wybranego tworzywa prezentowanego tu obiektu. Powielanie formy Jako dużą zaletę programu MoldFlow Plastic Insight można przedstawić m.in. opcję powielania utworzonej formy. Pozwala to na znaczące przyspieszenie pracy nad formą wtryskową, umożliwiając utworzenie formy wielogniazdowej z formy jednogniazdowej. Odpowiednie narzędzia do powielania formy przedstawione są na rysunku 38. Rys. 38. Narzędzia do powielania formy Jako przykład użycia przedstawionego wcześniej narzędzia można wskazać formę powieloną dwa razy w kolumnie (rys. 39). ~ 24 ~

Rys. 39. Powielona forma wtryskowa 9.2 SolidWorks Plastics Jako, że model geometryczny został wykonany w środowisku programu SolidWorks, nie występowała konieczność zapisu utworzonych przez nas danych w formacie STL. W celu późniejszego porównania informacji uzyskanych w programie MoldFlow Plastic Insight, zastosowano te same parametry operacji w obu programach. 9.2.1 Tworzenie siatki Modelowanie formy wtryskowej rozpocząć można więc było od rozpięcia siatek trójkątów na modelu uwzględniając tą samą wielkość elementów skończonych (rys. 40). Jak widać ilość elementów zbudowanych (tak jak w poprzednim przypadku) z trójkątów równobocznych o długości boku 3,5mm (oprócz trójkątów dopasowanych, uzupełniających geometrię widoczne na zagęszczeniach siatek) wygląda następująco: 6229 elementów trójkątnych powierzchniowych, 7448 elementów czworościanów wewnętrznych. Generowanie siatki trójkątów jest znacznie trudniejsze niż w przypadku MoldFlow Plastic Insight. W przypadku elementów prezentowanych w niniejszym projekcie, podczas tworzenia siatki zostały wygenerowane dziury (rys. 41). ~ 25 ~ Rys. 40. Dane siatki trójkątów

Rys. 41. Dziury w siatce trójkątów Należy więc użyć odpowiednich narzędzi do ręcznego lub automatycznego uzupełniania siatki. Ostatecznie uzupełnione siatki rozpięte na elementach przedstawione są na rysunku 42. 9.2.2 Tworzenie kanałów Rys. 42. Rozpięte siatki trójkątów Następnie przez wykonanie odpowiedniego szkicu 3D należało wykonać zarys kanałów chłodzących i kanałów doprowadzających uplastycznione tworzywo do formy. Wykonane kanały na wcześniej utworzonym szkicu ukazuje rysunek 43. W celu odpowiedniego wypełnienia formy w dość krótkim czasie zastosowano dwa kanały doprowadzające tworzywo do każdego z kształtów, które to są umieszczone od strony wewnętrznej kształtów w celach estetycznych (pozostaje charakterystyczny znak po odłamaniu zeschniętego tworzywa w miejscu jego wtrysku). ~ 26 ~

Rys. 43. Kanały doprowadzające i chłodzące gdzie: kolor czerwony kanały doprowadzające, kolor niebieski kanały chłodzące. Moduł programu SolidWorks SolidWorks Plastics wymaga ręcznego ustawiania średnic kanałów dla każdego odcinka szkicu. Pozwala to bardzo dobrze dopasować model kanałów do stawianych im wymagań, lecz jest również dość czasochłonne. W projektowanej formie wtryskowej zostały dodane kanały o następujących danych: kanały chłodzące: o średnica 10mm. kanały do doprowadzające: o średnica od strony wlotu - 10mm, o średnica kanałów dalszych - 6mm, o średnica kanałów w miejscu ich przylegania do odzwierciedlanego kształtu 1mm. Panel pozwalający na dobór średnic przedstawiony jest na rysunku 44. Rys. 44. Panel doboru średnic kanałów ~ 27 ~

9.2.3 Wybór materiałów Kolejnym krokiem był dobór odpowiedniego materiału, który jest wtryskiwany. Tak jak w poprzednim przypadku jako materiał elementy został dobrany ABS, który występuje tu pod swoją zwyczajową nazwą jak i pod nazwą poszczególnych producentów (rys. 45). Rys. 45. Część listy dostępnych materiałów wtryskiwanych Moduł SolidWorks Plastics nie tylko dostarcza szeroki wybór materiałów, ale również możliwe ich dokładniejsze zbadanie ich określonych właściwości. W tym celu w programie umieszczone są odpowiednie wykresy, jak np. wykres lepkości (rys. 46), czy też ogólne zestawienie cech wybranego materiału w naszym przypadku ABS u (rys. 47). Rys. 46. Wykres lepkości ABS u ~ 28 ~

Rys. 47. Ogólne zestawienie właściwości ABS u Program SolidWorks pozwala nie tylko na dobór materiału wtryskiwanego, ale również materiału chłodzącego, jakim jest najczęściej (również w prezentowanym przypadku) woda wodociągowa (rys. 48). Rys. 48. Część listy dostępnych materiałów chłodzących Tak jak i w przypadku materiału wtryskiwanego, chłodziwo jest tu opisywane przy pomocy wykresów np. wykres pojemności cieplnej (rys. 49) jak i ogólnego opisu (rys. 50). Rys. 49. Wykres pojemności cieplnej wody ~ 29 ~

Rys. 50. Ogólne zestawienie właściwości wody jako chłodziwa Ostatecznie istnieje również możliwość doboru materiału formy. Tu podobnie jak w przypadku materiału wtryskiwanego, czy chłodziwa mamy dostęp do wyboru materiału formy z szerokiej listy (rys. 51) opisanych za pomocą wykresów (rys. 52) i ogólnych zestawień cech (rys. 53) dostępnych materiałów. Zastosowanym materiałem na formę w przypadku prezentowanego projektu jest stal 420SS. Rys. 51. Część listy dostępnych materiałów na formę Rys. 52. Wykres pojemności cieplnej stali 420SS Rys. 53. Ogólne zestawienie właściwości stali 420SS jako materiału formy ~ 30 ~

9.2.4 Analiza wyników Ostatnim krokiem była analiza wyników. Na potrzeby projektu do analizy zostały wybrane dwa główne parametry, ponieważ przedstawienie wszystkich wyników zajmuje zbyt dużą objętość. Parametrami tymi są: czas wypełniania formy, ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu, Dodatkowo przedstawiono tu opcje niedostępne w programie MoldFlow Plastic Insight którymi są: analiza temperatury chłodziwa. współczynnik łatwości wypełnienia, Czas wypełniania formy W prezentowanym tu przypadku czas wypełnienia formy wyniósł 2,17s. Na schemacie 54 przedstawiono wypełnienie formy w funkcji czasu. Rys. 54. Wypełnienie formy w funkcji czasu: a) widok obudowy dwuczęściowej, b) widok części lewej obudowy w przybliżeniu (wyniki dla części prawej są niemalże identyczne), c) skala Schemat 55 na przykładzie części lewej obudowy pokazuje jak przebiega proces wypełniania formy w danych odstępach czasowych. ~ 31 ~

Rys. 55. Proces wypełniania formy w funkcji czasu dla części lewej obudowy: a) 0,34s, b) 0,52s, c) 1,12s, d) 1,50s, e) 2,00s, f) 2,17s Analizując uzyskany wynik wynoszący 2,17s pozwala stwierdzić, że forma jest wypełniania w dość krótkim czasie, co pozwala na uzupełnienie szczegółów odzwierciedlanego kształtu zanim uplastycznione tworzywo zastygnie. Ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu Odpowiednie ciśnienie tworzywa w formie pozwala na wypełnienie wszystkich szczegółów formy. Zbyt małe ciśnienie powoduje niedolewy, czy wklęśnięcia powierzchni, natomiast zbyt duże utrudnia wyjęcie z formy gotowego elementu po zakończeniu procesu wtryskiwania, a także czyni element podatnym na złamania w momencie jego wyjmowania. Rozkład ciśnienia w formie w momencie zakończenia procesu wtryskiwania przedstawiony jest na schemacie 56. Rys. 56. Ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu ~ 32 ~

Ciśnienie tworzywa w formie wynoszące maksymalnie 70MPa i minimalnie około 50 MPa według danych literaturowych jest wartością odpowiednią dla wybranego tworzywa prezentowanego tu obiektu. Analiza temperatury chłodziwa Nie mniej ważnym aspektem analizy formy wtryskowej jest analiza temperatury chłodziwa. Pozwala ona na sprawdzenie, czy kanały chłodzące zostały umieszczone w odpowiedniej odległości od formy, co zapobiega jej przegrzewaniu się. Na schemacie 57. przedstawiono zmianę temperatury chłodziwa w kanałach chłodzących. Rys. 57. Zmiana temperatury chłodziwa w kanałach chłodzących Analizy podlegać również musi temperatura formy, która również musi być utrzymywana w pewnym przedziale, aby zapobiec jej przegrzaniu (rys. 58). ~ 33 ~

Rys. 58. Temperatura formy Analizując uzyskane wyniki można stwierdzić, że kanały chłodzące zostały umiejscowione w odpowiednim miejscu, na co wskazuje zmiana temperatury w kanałach w miejscu, gdzie odległość między nimi, a formą jest najkrótsza. Jednocześnie utrzymywanie temperatury formy w okolicach 60 o C jest dodatkową cechą wskazującą na odpowiednie usytuowanie chłodziwa, gdyż tak jak w przypadku ciśnienia tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu, zgadza się to z danymi literaturowymi. Współczynnik łatwości wypełnienia Atutem modułu SolidWorks Plastics jest współczynnik łatwości wypełnienia. Pozwala on określić, czy kanały doprowadzające tworzywo sztuczne zostały odpowiednio usytuowane do całkowitego i prawidłowego wypełnienia formy wtryskowej. Poprzez 3-stopniową skalę barw łatwo przedstawia on miejsca łatwe, bądź trudne w wypełnieniu dla danego ustawienia. Występują tu następujące kolory: zielony wypełnienie łatwe, żółty wypełnienie trudne, czerwony brak wypełnienia. Na schemacie 59 został przedstawiony współczynnik łatwości wypełnienia na przykładzie części lewej obudowy. Rys. 59. Współczynnik łatwości wypełnienia Jak widać cały kształt formy wypełnia kolor zielony, dlatego też można stwierdzić, że kanały doprowadzające tworzywo sztuczne zostały umieszczone prawidłowo. 9.3 Moldex3D Ostatnim wykorzystanym programem w celu analizy procesu wtryskiwania jest Moldex. Podobnie jak w przypadku MoldFlow Plastics Insight należało wykorzystać dane w formacie.stl (rys. 24) w celu odpowiedniego przeniesienia danych o geometrii zaprojektowanego przez nas elementu. 9.3.1 Generowanie siatki W celu zapewnienia odpowiedniego porównania z innymi programami, utworzono siatkę trójkątów z podobną ilością elementów skończonych jak w poprzednich przypadkach. Parametry siatki zawarte są na schemacie 60. ~ 34 ~

Rys. 60. Parametry siatki trójkątów utworzonej w programie Moldex3D 9.3.2 Tworzenie kanałów i wielkości formy Tak jak w poprzednich przypadkach odzwierciedlono odpowiednie kanały i ustalono wielkość formy. Ustalono takie same średnice kanałów doprowadzających tworzywo i kanałów chłodzących jak w poprzednich przypadkach. Widok na utworzony model, gotowy do przeprowadzenia analizy procesu wtryskiwania przedstawiono na schemacie 61. Rys. 61. Utworzone kanały doprowadzające i chłodzące, wraz z oznaczonym schematem formy wtryskowej W projektowanej formie wtryskowej zostały dodane kanały o następujących danych: kanały chłodzące: o średnica 10mm. kanały do doprowadzające: o średnica od strony wlotu - 10mm, o średnica kanałów dalszych - 6mm, o średnica kanałów w miejscu ich przylegania do odzwierciedlanego kształtu 1mm. ~ 35 ~

Jak widać, wartości zostały dobrane identycznie jak w przypadku ich doboru w programie SolidWorks Plastics. 9.3.3 Dobór materiałów Tak jak w poprzednich przypadkach, jako materiał wtryskiwany wybrano ABS, natomiast jako materiał chłodzący wybrano wodę. Parametry ABS u widoczne są w rozdziale 9.2.3 na rysunku 47, natomiast parametry wody jako chłodziwa również widoczne są w rozdziale 9.2.3 na rysunku 50. 9.3.4 Analiza wyników I w tym przypadku ostatnim krokiem była analiza wyników. Jak poprzednio uwzględniono następujące parametry: czas wypełniania formy, ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu, Czas wypełniania formy W prezentowanym tu przypadku czas wypełnienia formy wyniósł 2,21s. Na schemacie 62 przedstawiono wypełnienie formy w funkcji czasu. Rys. 62. Wypełnienie formy w funkcji czasu: a) widok obudowy dwuczęściowej, b) widok części lewej obudowy w przybliżeniu (wyniki dla części prawej są niemalże identyczne), c) skala ~ 36 ~

Schemat 63 na przykładzie części lewej obudowy pokazuje jak przebiega proces wypełniania formy w danych odstępach czasowych. Rys. 63. Proces wypełniania formy w funkcji czasu dla części lewej obudowy: a) 0,44s, b) 0,67s, c) 1,15s, d) 1,62s, e) 1,98s, f) 2,21s Analizując uzyskany wynik wynoszący 2,21s i w tym przypadku pozwala stwierdzić, że forma jest wypełniania w dość krótkim czasie. Dzięki odpowiedniej szybkości wypełnienia jesteśmy w stanie odpowiednio uzupełnić wszystkie szczegóły formy, zanim uplastycznione tworzywo zastygnie. Ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu Dzięki zapewnieniu odpowiedniego ciśnienia jesteśmy w stanie wypełnić wszystkie szczegóły formy. Efekty zbyt niskiego lub zbyt wysokiego ciśnienia zostały opisane w poprzednich rozdziałach. Rozkład ciśnienia w formie w momencie zakończenia procesu wtryskiwania przedstawiony jest na schemacie 64. ~ 37 ~

. Rys. 64. Ciśnienie tworzywa w formie w momencie zakończenia procesu Ciśnienie tworzywa w formie wynoszące maksymalnie 65MPa i minimalnie około 45 MPa według danych literaturowych jest wartością odpowiednią dla wybranego tworzywa prezentowanego tu obiektu. Ze względu na czas trwania obliczeń wynoszący ponad 120minut i brak dostępności do wersji testowej programu Moldex3D, w niniejszym projekcie nie zostały uwzględnione inne współczynniki charakteryzujące proces wtryskiwania. 10. Wnioski Formy wtryskowe stanowią bardzo skomplikowane narzędzie ze względu na złożone kształty, precyzje wykonywania, czy konieczność ciągłego i niezawodnego funkcjonowania. Na podstawie przeprowadzonych w niniejszym projekcie czynności, można stwierdzić, że proces powstawania wypraski rozpoczyna się od projektowania detalu, następnie projektowania formy wtryskowej dla wcześniej utworzonego detalu i przeprowadzenie odpowiednich analiz oraz symulacji procesu wtryskiwania, a ostatecznie wykorzystanie tak uzyskanych danych w praktyce. W ramach projektu zostały wykonane identyczne formy wtryskowe dla dwuczęściowej obudowy precyzyjnej stomatologicznej szlifierki ręcznej w trzech programach, gdzie pierwszym z nich był MoldFlow Plastic Insight (MPI), drugim moduł programu SolidWorks SolidWorks Plastics, natomiast trzecim Moldex3D. W trakcie modelowania form w poszczególnych programach możliwe było zaobserwowanie pewnych osobliwości charakteryzujące każdy z nich. W przypadku wykorzystania programu MoldFlow Plastic Insight zauważyć można było dość ciężkie sterowanie wymagające używania poszczególnych opcji w celu poruszania się w okolicach modelu. Jednak nieodzownym atutem była możliwość łatwej generacji siatki elementów skończonych, co stanowiło pewien problem w programie SolidWorks Plastics. Kolejną zaletą było proste tworzenie wlotów i kanałów doprowadzających tworzywo, czy też kanałów chłodzących. Program SolidWorks Plastics również nie pozostaje bez zalet, czy też wad. Daje on możliwość wyboru i dostępność opisu szerokiej gamy materiałów tworzywa wtryskiwanego, chłodziwa, czy też ~ 38 ~

materiału formy, co w porównaniu do MPI, gdzie można było tylko wybrać materiał tworzywa wtryskiwanego, stanowi zdecydowany atut. Zauważalnymi wadami jednak były przede wszystkim problemy z utworzeniem siatki trójkątów i pojawiające się w niej dziury, dodatkowo brak możliwości generacji i doboru wymiarów samej formy wtryskowej, czy też brak możliwości powielania i tworzenia form wielogniazdowych z formy jednogniazdowej, co było możliwe w MPI. Ostatnim wykorzystanym programem był Moldex3D. Charakteryzuje się on szeregiem opcji umożliwiających ustawienie każdego parametru charakteryzującego proces wtryskiwania od prędkości, czy ciśnienia wtryskiwania, do wyboru materiału wtryskiwanego, czy cieczy chłodzącej z ogromnej bazy materiałów. Istotną jednak wadą jest czas trwania obliczeń i generowania symulacji, który jest w tym przypadku nawet 20 razy dłuższy niż w przypadku MPI, czy SolidWorks Plastics. Ze względu jednak na ich dokładność możemy wnioskować, że wyniki otrzymane w Moldex3D możemy przyjąć jako najbliższe rzeczywistości. Pomimo różnych wad i zalet programów, po przeprowadzeniu analizy uzyskanych w nich wyników widać, że są one ze sobą zbliżone. Czas wtryskiwania w przypadku programu MPI wyniósł 2,37s, następnie w programie SolidWorks Plastics wyniósł on 2,17s, a ostatecznie w programie Moldex3D 2,21s. Podobną zbieżność wykazują ciśnienia po zakończeniu wtryskiwania, gdzie dla MPI wynosiły one maksymalnie 60MPa i minimalnie 45MPa, w SolidWorks Plastics 70MPa i 50MPa, natomiast w Moldex3D 65MPa i 45MPa. Różnice w danych mogły zostać uzyskane przez standardowe parametry wtryskiwania tworzywa, które mogą się ze sobą różnić w poszczególnych programach. Niestety w MPI i SolidWorks Plastics nie było możliwości ustalenia dzielności formy wtryskowej, co jednak umożliwia Moldex3D. Symulacja procesu wtryskiwania jest to proces pozwalający na określenie koniecznej liczby i umiejscowienie punktów wtrysku, dobór gabarytów formy i kanałów chłodzących i doprowadzających, czy też rozmieszczenie tychże kanałów. Dzięki symulacji możliwe jest wykrywanie i usuwanie problemów, które powstają w formach wtryskowych już w najwcześniejszych etapach projektowania wyrobu, co pozwala obniżyć ostateczne koszty wprowadzenia wyrobu na rynek. Literatura 1. Stranowski M.: Wytwarzanie i przetwórstwo polimerów przetwórstwo wtryskowe, Katedra Technologii Polimerów, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska; 2. Podstawy Technik Wytwarzania PTW laboratorium, ćwiczenie 1 Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych, Politechnika Warszawska, Warszawa 2012; 3. www.dekra.com 4. www.matweb.com ~ 39 ~