Symulacje komputerowe gruboœci œcianki butelki uzyskiwanej w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem

Podobne dokumenty
Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

Przedmowa Czêœæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych... 11

1. Wstêp Charakterystyka linii napowietrznych... 20

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

(wymiar macierzy trójk¹tnej jest równy liczbie elementów na g³ównej przek¹tnej). Z twierdzen 1 > 0. Zatem dla zale noœci

Akcesoria: OT10070 By-pass ró nicy ciœnieñ do rozdzielaczy modu³owych OT Izolacja do rozdzielaczy modu³owych do 8 obwodów OT Izolacja do r

III. INTERPOLACJA Ogólne zadanie interpolacji. Niech oznacza funkcjê zmiennej x zale n¹ od n + 1 parametrów tj.

3.2 Warunki meteorologiczne

7. Symulacje komputerowe z wykorzystaniem opracowanych modeli

Zawory elektromagnetyczne typu PKVD 12 20

Automatyzacja pakowania

PADY DIAMENTOWE POLOR

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

L A K M A R. Rega³y DE LAKMAR

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

Karta katalogowa wentylatorów oddymiających

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

ZARZĄDZENIE NR 1283/13 BURMISTRZA GŁUBCZYC z dnia 13 września 2013 r.

OSTRZA LUTZ DO CIÊCIA FOLII SPECJALISTYCZNE OSTRZA DO SPECJALNEJ FOLII

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

LABORATORIUM TECHNOLOGII NAPRAW WERYFIKACJA TULEJI CYLINDROWYCH SILNIKA SPALINOWEGO

PRZETWORNIK PROGRAMOWALNY NAPIÊCIA I PR DU STA EGO TYPU P20H

1. Wstêp... 9 Literatura... 13

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

PROJEKTOWANIE PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

PRÓBA WERYFIKACJI WYNIKÓW SYMULACJI PROCESU WTRYSKIWANIA W WARUNKACH RZECZYWISTYCH

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

2. Charakterystyka materia³ów u ytych do badañ

NAPRAWDÊ DOBRA DECYZJA

Witold Bednarek. Konkurs matematyczny w gimnazjum Przygotuj siê sam!

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

Jerzy Stopa*, Stanis³aw Rychlicki*, Pawe³ Wojnarowski*, Piotr Kosowski*

NS9W. NOWOή: Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

Dariusz Knez* DOBÓR DYSZ DO ZABIEGÓW INIEKCJI STRUMIENIOWEJ**

Regulator ciœnienia ssania typu KVL

NTDZ. Nawiewniki wirowe. z si³ownikiem termostatycznym

Innym wnioskiem z twierdzenia 3.10 jest

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

NS8. Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

IV. UK ADY RÓWNAÑ LINIOWYCH

STANDARDOWE REGULATORY CIŒNIENIA I TEMPERATURY HA4

PA39 MIERNIK przetwornikowy MOCY

Zawory specjalne Seria 900

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

Jerzy Stopa*, Stanis³aw Rychlicki*, Pawe³ Wojnarowski* ZASTOSOWANIE ODWIERTÓW MULTILATERALNYCH NA Z O ACH ROPY NAFTOWEJ W PÓ NEJ FAZIE EKSPLOATACJI

Separatory PRelectronics

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

WK Rozdzielacz suwakowy sterowany elektrycznie typ WE6. NG 6 31,5 MPa 60 dm 3 /min OPIS DZIA ANIA: r.

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Krótka informacja o instytucjonalnej obs³udze rynku pracy

Steelmate - System wspomagaj¹cy parkowanie z oœmioma czujnikami

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Nasze produkty. Obrotniki rolkowe rur, walczaków oraz arkuszy blachy. Urz¹dzenie do spawania rur, walczaków oraz arkuszy blachy.

8. Zginanie ukośne. 8.1 Podstawowe wiadomości

7. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

SPAWANIE KATALOG PRZEMYS OWY. Iskra VARJENJE

Politechnika Warszawska Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych ul. Koszykowa 75, Warszawa

ZAKRES OBOWIĄZKÓW I UPRAWNIEŃ PRACODAWCY, PRACOWNIKÓW ORAZ POSZCZEGÓLNYCH JEDNOSTEK ORGANIZACYJNYCH ZAKŁADU PRACY

Objaśnienia wartości, przyjętych do Projektu Wieloletniej Prognozy Finansowej Gminy Golina na lata

PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z OTWOREM OKRĄGŁYM TYPU ASR PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE NA SZYNÊ SERII ASK PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z UZWOJENIEM PIERWOTNYM TYPU WSK

INFORMACJA O PRODUKCIE

Geomagic Design X jest najbardziej wszechstronnym oprogramowaniem, które umożliwia:

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Chemiczny LABORATORIUM PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH PROJEKTOWANIE PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH

SPAWANIE KATALOG PRO ESIONALNY. Iskra VARJENJE

NAGRZEWNICE ELEKTRYCZNE DO KANA ÓW OKR G YCH, BEZ AUTOMATYKI - TYP ENO...A

Dynamika wzrostu cen nośników energetycznych

Przetwornica napiêcia sta³ego DC2A (2A max)

WÓZKI TRANSPORTOWE WÓZEK DO PRZEWOZU PACJENTÓW TYP 212 EL

Techniki korekcyjne wykorzystywane w metodzie kinesiotapingu

MATEMATYKA 4 INSTYTUT MEDICUS FUNKCJA KWADRATOWA. Kurs przygotowawczy na studia medyczne. Rok szkolny 2010/2011. tel

Projektowanie logistycznych gniazd przedmiotowych

Oferta współpracy Wydziału Mechanicznego UZ z przemysłem

Analysis of flash pocket profile shape in an extrusion blow mould

Modelowanie œrodowiska 3D z danych pomiarowych**

NSDZ. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Temat: Funkcje. Własności ogólne. A n n a R a j f u r a, M a t e m a t y k a s e m e s t r 1, W S Z i M w S o c h a c z e w i e 1

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

Innowacyjna gospodarka elektroenergetyczna gminy Gierałtowice

Wytyczne Województwa Wielkopolskiego

DZIA 3. CZENIE SIÊ ATOMÓW

STOISKA - spis treœci STOISKA stoiska PROMOCYJNE stoiska SPRZEDA OWE stoiska TARGOWE stoiska SKLEPOWE / zabudowy

DZIA 4. POWIETRZE I INNE GAZY

Rodzaje i metody kalkulacji

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

MIERNIK PRZETWORNIKOWY MOCY TYPU PA39

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

Przygotowały: Magdalena Golińska Ewa Karaś

Elektryczne ogrzewanie podłogowe fakty i mity

Temat: Co to jest optymalizacja? Maksymalizacja objętości naczynia prostopadłościennego za pomocą arkusza kalkulacyjngo.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

MIERNIK PRZETWORNIKOWY MOCY TYPU PA39

PL B BUP 19/04. Sosna Edward,Bielsko-Biała,PL WUP 03/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt:

256 Dariusz KWIATKOWSKI, Micha³ MOD AWSKI, Tomasz JARUGA Dariusz KWIATKOWSKI, Micha³ MOD AWSKI, MOD AWSKI*, Tomasz JARUGA Politechnika Czêstochowska, Wydzia³ In ynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Technologii Mechanicznych, Zak³ad Przetwórstwa Polimerów * e-mail: michal.modlawski@ipp.pcz.pl Symulacje komputerowe gruboœci œcianki butelki uzyskiwanej w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem Streszczenie. W niniejszym artykule zosta³y przedstawione wyniki analizy rozk³adu gruboœci œcianki butelki wytwarzanej w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem w formie. Celem analizy by³o uzyskanie za³o onej minimalnej gruboœci œcianki, jej równomiernego rozk³adu oraz zminimalizowanie masy wyrobu. COMPUTER SIMULATION OF THE THICKNESS OF A BOTTLE OBTAINED IN EXTRUSION BLOW MOULDING PROCESS Summary. The results of an analysis of an extrusion blow moulded bottle wall thickness distribution were presented in this paper. The aim of this analysis was to obtain the assumed minimal wall thickness, its even distribution in the entire bottle and to minimize the mass of the product. 1. WSTÊP Proces wyt³aczania z rozdmuchiwaniem jest szeroko stosowany, zw³aszcza do produkcji opakowañ dla przemys³u chemicznego, farmaceutycznego czy kosmetycznego. Ze wzglêdów ekonomicznych i ekologicznych konieczne jest poszukiwanie sposobów na minimalizowanie masy wyrobów rozdmuchiwanych, przy zachowaniu ich odpowiedniej sztywnoœci i wytrzyma³oœci. Pozwala to na uzyskanie oszczêdnoœci materia³u i zmniejszenie kosztów produkcji a tak e odpadów do recyklingu. Dziêki zastosowaniu komputerowego wspomagania projektowania oraz rozwoju technologii wykonywania narzêdzi mo liwe by³o w ci¹gu 30 lat zredukowanie masy pojemników wykonywanych: w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem o 50%, natomiast wtryskiwania z rozdmuchiwaniem o 25% [1]. Innym aspektem zwi¹zanym z korzyœciami wynikaj¹cymi z symulacji jest mo liwoœæ poprawnego wykonania narzêdzia. Formy rozdmuchowe s¹ niejednokrotnie narzêdziami doœæ skomplikowanymi, ze wzglêdu na kszta³t wyrobu, koniecznoœæ ch³odzenia itp. [2-3] a przez to kosztownymi. Symulacje komputerowe, wspomagaj¹ce proces projektowania wyrobów rozdmuchiwanych, umo liwiaj¹ analizê rozk³adu gruboœci œcianki wyrobu elementu rozdmuchiwanego z wyt³oczonego rêkawa o okreœlonej œrednicy i gruboœci œcianki. Jednak gruboœæ œcianki na wysokoœci rêkawa mo e byæ zmienna dziêki zastosowaniu odpowiedniego rozwi¹zania konstrukcyjnego w g³owicy wytaczarskiej, pozwalaj¹cego regulowaæ gruboœæ w trakcie powstawania wyt³oczyny. Dziêki temu fragmenty rêkawa, które bêd¹ najbardziej rozci¹gane, mo na wykonaæ ze zwiêkszon¹ gruboœci¹ i w efekcie unikn¹æ nadmiernego zmniejszenia gruboœci œcianki na krawêdziach i w naro ach uformowanego wyrobu. Wykonanie symulacji procesu rozdmuchiwania rêkawa daje mo liwoœæ otrzymania najkorzystniejszego rozk³adu gruboœci rêkawa tak, aby otrzymaæ ¹dan¹ gruboœæ œcianki wyrobu w ró - nych miejscach, przy zadanej œrednicy rêkawa [4-11]. W tym kontekœcie wynik symulacji pomaga w uzyskaniu optymalnych nastaw sterowania gruboœci¹ œcianki rêkawa. Mo na równie poddawaæ analizie wp³yw warunków procesu na zachowanie siê tworzywa podczas rozdmuchiwania, co jest wa ne ze wzglêdu na to, i warunki te wp³ywaj¹ na jakoœæ wyrobów [12]. Podobne symulacje przeprowadza siê dla procesu wtryskiwania z rozdmuchiwaniem [13-14], polegaj¹cym na rozdmuchiwaniu wtryœniêtej wczeœniej preformy, choæ s¹ tu oczywiste ró nice, zwi¹zane nie tylko z materia³em (zwykle PET), ale tak e z warunkami brzegowymi, gdy preforma ma jeden koniec swobodny. Szczególnie wa ne z punktu widzenia jakoœci nie tylko procesu, ale i wyrobu jest sprzê enie wyników symulacji wyt³aczania z rozdmuchiwaniem z wynikami badañ wytrzyma³oœciowych stosowanych do tego typu wyrobów, jak na przyk³ad badanie wytrzyma³oœci pojemników czy butelek na obci¹ enie œciskaj¹ce oraz tzw. drop test (ang.), polegaj¹cy na badaniu, czy butelka nape³niona i upuszczona z odpowiedniej wysokoœci pêknie, czy te nie [15]. 2. METODYKA BADAÑ SYMULACYJNYCH 2.1. Cel badañ Celem badañ symulacyjnych by³o uzyskanie takiego rozk³adu gruboœci wyt³oczonego z g³owicy rêkawa, aby po jego rozdmuchiwaniu uzyskana butelka wyrób spe³nia³ nastêpuj¹ce warunki: 1. Brak obszarów o gruboœci œcianki poni ej za³o onej wartoœci minimalnej. 2. Równomierny rozk³ad gruboœci œcianki. 3. Zmniejszenie masy wyrobu w stosunku do przypadku wejœciowego, w którym rêkaw mia³ jednakow¹ gruboœæ œcianki. Analizie poddano butelkê o symetrii wzglêdem dwóch p³aszczyzn, wykonan¹ z tworzywa PE-LD.

Symulacje komputerowe gruboœci œcianki butelki uzyskiwanej w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem 257 2.2. Algorytm symulacji Na rysunku 1 przedstawiono algorytm wyznaczania mo liwie jednorodnej gruboœci œcianki pojemnika przy u yciu programu ANSYS POLYFLOW. W pierwszym kroku algorytmu wprowadzone s¹ do programu kszta³t i wymiary geometryczne formy i rêkawa. Model pojemnika mo na przygotowaæ w module Design Modeler, który jest dedykowanym do tego celu narzêdziem oprogramowania ANSYS lub innych programach CAD. Nastêpnie na przygotowany kszta³t geometryczny powierzchni formy oraz rêkawa nak³ada siê siatkê elementów skoñczonych. S³u y do tego program AN- SYS Meshing [16-18]. W kolejnym etapie wprowadzane s¹ do programu dane wejœciowe do symulacji procesu wyt³aczania z rozdmuchiwaniem, takie jak: dane materia³owe, warunki brzegowe i pocz¹tkowe oraz parametry technologiczne, takie jak prêdkoœæ zamykania formy, czy ciœnienie gazu powoduj¹cego rozdmuch rêkawa. Nale y równie okreœliæ rodzaj modelu: 2D, 3D lub pow³okowy oraz czy proces wyt³aczania z rozdmuchiwaniem jest procesem ustalonym, czy te zale y od czasu. Elementy te okreœla siê w obrêbie pojedynczego podzadania (ang. sub-task). W przypadku optymalizacji gruboœci œcianki konieczne jest tak e dodanie kolejnego podzadania (sub-task), które jest odpowiedzialne za obliczenia nowej gruboœci wejœciowej do kolejnej symulacji procesu rozdmuchiwania, wg równania 1: hdi hfi nowa hoi hoi hoi (1) hfi gdzie: i indeks wêz³a w siatce elementów skoñczonych, ho i pocz¹tkowa gruboœæ w i-tym wêÿle, hd i ¹dana gruboœæ i-tego wêz³a, hf i koñcowa gruboœæ, jak¹ ma rêkaw po rozdmuchiwaniu, wspó³czynnik korekcyjny (under-relaxation factor) okreœlaj¹cy, jak du y wp³yw na now¹ wartoœæ gruboœci ma ró nica pomiêdzy ¹dan¹ a otrzyman¹ (po rozdmuchiwaniu) gruboœci¹ [18]. Przed przyst¹pieniem do obliczeñ nale y okreœliæ kierunek zmian (wzd³u którego mo e wystêpowaæ zmiana gruboœci rêkawa) oraz ¹dan¹ gruboœæ œcianki pojemnika. Dla wyrobów typu pojemnik wykonanych w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem kierunek zmian jest zgodny z kierunkiem wyt³aczania [18]. Istniej¹ dwa schematy obliczeñ maj¹cych na celu wyznaczenie optymalnej gruboœci œcianki pojemnika: pierwszy, w którym gruboœæ obliczana jest dla ka dego wêz³a osobno co w rezultacie da jednakow¹ gruboœæ pojemnika w ka dym miejscu, jednak wejœciowy do procesu element bêdzie mia³ ró n¹ gruboœæ wzd³u obwodu i zmieniaæ siê ona bêdzie wraz z wysokoœci¹. Rêkaw ten nie bêdzie móg³ zostaæ wykonany w procesie wyt³aczania, jednak uzyskanie takiego rozk³adu gruboœci elementu wejœciowego bêdzie mo liwe w procesie wtryskiwania, drugi, w którym zak³ada siê, e wêz³y siatki elementów skoñczonych na ca³ym obwodzie rêkawa oraz okreœlonej przez u ytkownika wysokoœci bêd¹ mia³y nadany tak¹ sam¹ wartoœæ parametru gruboœci. W rezultacie powstan¹ warstwy (ang. stripes) o jednakowej wysokoœci W, jak zosta³o to przedstawione na rysunku 2. Ten przypadek mo e zostaæ wykorzystany w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem. Wynik obliczeñ numerycznych gruboœci rêkawa stanowi dane do kolejnych obliczeñ. Czynnoœci te s¹ powtarzane, dopóki nie zostanie osi¹gniêty ¹dany rozk³ad gruboœci Rys. 1. Algorytm postêpowania w celu uzyskania pojemnika o optymalnej gruboœci œcianki (opracowanie w³asne na podstawie [18]) Rys. 2. Podzia³ rêkawa na warstwy [18]

258 Dariusz KWIATKOWSKI, Micha³ MOD AWSKI, Tomasz JARUGA pojemnika. Zalecane jest przeprowadzenie 5 10 kroków optymalizacyjnych [18]. 2.3. Opis wyrobu i materia³u Przeprowadzono symulacje procesu wytwarzania butelki o kszta³cie przedstawionym na rysunku 3. Jest to pojemnik o pojemnoœci 1l. Charakteryzuje siê tym, e ma dwie p³aszczyzny symetrii. Pojemnik jest umieszczony w kartezjañskim uk³adzie wspó³rzêdnych. Oœ Z tego uk³adu pokrywa siê z prost¹ znajduj¹c¹ siê na przeciêciu p³aszczyzn symetrii, natomiast p³aszczyzna XY zawiera elementy dna butelki. Kszta³t pojemnika jest symetryczny wzglêdem dwóch p³aszczyzn. Umo liwia to przeprowadzanie symulacji rozdmuchiwania tylko 1 / 4 czêœci ca³ej butelki, a tym samym skrócenie czasu koniecznego na przeprowadzenie symulacji. Gruboœæ rêkawa tworzywa, która wynosi 3 mm, jest du o mniejsza od pozosta³ych wymiarów geometrycznych: jego œrednicy równej 50 mm oraz od wysokoœci wynosz¹cej 300 mm. Pozwala to na wykorzystanie w symulacji geometrii modelu pow³okowego zamiast geometrii 3D a tym samym dalsze skrócenie czasu obliczeñ. Kszta³t formy oraz rêkawa tworzywa wraz z naniesion¹ siatk¹ elementów skoñczonych przedstawiono na rysunku 4. Elementy skoñczone rêkawa s¹ kwadratami o d³ugoœci boku równym 5 mm. Szybkoœæ zamykania formy wynosi 50 mm/s, natomiast ciœnienie rozdmuchuj¹cego gazu okreœlone jako naprê enia normalne dzia³aj¹ce na powierzchniê wewnêtrzn¹ rêkawa wynosi 0,1 MPa. Do symulacji zosta³ wybrany schemat obliczeñ dla modelu izotermicznego [4-5]. Materia³, którego w³aœciwoœci zosta³y wykorzystane w symulacji, to polietylen ma³ej gêstoœci PE-LD o nazwie handlowej Malen-E GGNX 18-D003, wyprodukowany przez Polski Koncern Naftowy ORLEN. Dla tego materia- ³u zosta³y wyznaczone krzywe reologiczne zale noœci lepkoœci od szybkoœci œcinania. W celu numerycznego Rys. 4. Model powierzchni gniazda formy oraz rêkawa z naniesion¹ siatk¹ elementów skoñczonych opisu tych krzywych zastosowano model Cross-a (równanie 2), który jest zalecany dla tworzyw czêœciowo krystalicznych [19]. 0 (2) 1 m Parametry modelu dla badanego tworzywa s¹ nastêpuj¹ce [17]: sta³a lepkoœciowa 0 = 85346 Pa s, sta³a czasowa = 28,3 s, wyk³adnik p³yniêcia m = 0,62. Gêstoœæ tworzywa [17]: w temperaturze 23 C wynosi 920 kg/m 3, w temperaturze 150 C wynosi 781 kg/m 3. Rys. 3. Rysunek butelki analizowanej w symulacji z zaznaczonymi najwa niejszymi wymiarami

Symulacje komputerowe gruboœci œcianki butelki uzyskiwanej w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem 259 Rys. 5. Wykres zmian za³o onej gruboœci wzd³u kierunku optymalizacji Przyjêto, e minimalna ¹dana gruboœæ wyjœciowa gruboœæ œcianki pojemnika nie bêdzie mniejsza ni 1 mm oraz e w okolicach dna i szyjki butelki, ze wzglêdu na wytrzyma³oœæ, gruboœæ zostanie zwiêkszona o 5%, jak to zosta³o przedstawione na rysunku 5. Kierunek zmian jest zgodny z osi¹ wyt³oczyny. Przyjêto podzia³ rêkawa na warstwy o wysokoœci 20 mm. Za³o ono te, e nie wystêpuje poœlizg pomiêdzy gniazdem formy a tworzywem. 3. WYNIKI BADAÑ I ICH OMÓWIENIE W tabeli 1 przedstawiono wartoœci gruboœci tworzywa dla poszczególnych warstw, wzd³u wysokoœci rêkawa, dla kolejnych kroków optymalizacyjnych. Krok 0 dotyczy przypadku przed optymalizacj¹, w którym gruboœæ rêkawa jest sta³a. Kolejne warstwy s¹ numerowane wzd³u kierunku optymalizacji, pocz¹wszy od do³u. Wartoœci min oraz max okreœlaj¹ zakres wspó³rzêdnej z danej warstwy. Pierwsza warstwa umieszczona jest w strefie zgniotu poni ej dna butelki, wiêc wspó³rzêdne wzd³u osi Z wêz³ów sieci nale ¹cych do tej warstwy bêd¹ mia³y ujemn¹ wartoœæ. W tabeli tej przedstawiono równie masê wejœciow¹ do procesu rozdmuchiwania rêkawa tworzywa, obliczon¹ na podstawie jego wymiarów geometrycznych oraz gêstoœci tworzywa w temperaturze 150 C. Wyniki procesu rozdmuchiwania rêkawa o gruboœci warstw przedstawionej w tabeli 1, dla wybranych kroków optymalizacyjnych zosta³y zaprezentowane na rysunku 6. Ju na podstawie pierwszej symulacji, która zosta³a oznaczona jako Krok 0 mo na zauwa yæ, e pocz¹tkowo przyjêta gruboœæ rêkawa tworzywa, równa 3 mm, nie jest wystarczaj¹ca, aby gruboœæ otrzymanego pojemnika nie by³a mniejsza ni 1 mm. Warunek ten by³by spe³niony dla rêkawa o sta³ej gruboœci, wynosz¹cej 3,2 mm. W wyniku przeprowadzonych obliczeñ uzyskano zmienny wzd³u d³ugoœci (wysokoœci rêkawa) rozk³ad gruboœci œcianki. Mo na zauwa yæ, e w kolejnych krokach optymalizacyjnych rozk³ad gruboœci staje siê bardziej równomierny zwiêksza siê udzia³ procentowy wêz³ów maj¹cych gruboœæ w przedziale 1 1,5 mm wzglêdem wszystkich wêz³ów siatki elementów skoñczonych, co zosta³o przedstawione na rysunku 7. Obliczono równie masê tworzywa potrzebn¹ do wyprodukowania jednego wyrobu. Wartoœæ tej masy Tab. 1. Gruboœæ poszczególnych warstw rêkawa dla kolejnych kroków optymalizacyjnych Warstwa Gruboœæ wejœciowa 10-3 [m] dla kroku optymalizacyjnego nr: Nr Min 10-3 [m] Max 10-3 [m] 0 1 2 3 4 5 6 1-20 0 3,00 1,47 1,71 1,50 1,62 1,55 1,58 2 0 20 3,00 3,10 2,79 2,79 2,76 2,72 2,75 3 20 40 3,00 3,42 3,04 3,02 3,03 2,98 2,96 4 40 60 3,00 2,83 3,03 2,66 2,77 2,76 2,73 5 60 80 3,00 2,72 2,66 2,70 2,64 2,68 2,65 6 80 100 3,00 2,63 2,55 2,54 2,57 2,53 2,56 7 100 120 3,00 2,51 2,46 2,46 2,42 2,45 2,43 8 120 140 3,00 2,11 2,13 2,10 2,12 2,09 2,11 9 140 160 3,00 1,89 1,85 1,86 1,86 1,87 1,87 10 160 180 3,00 2,19 2,13 2,13 2,12 2,13 2,13 11 180 200 3,00 2,43 2,30 2,35 2,31 2,33 2,32 12 200 220 3,00 2,42 2,30 2,33 2,31 2,31 2,32 13 220 240 3,00 2,12 2,13 2,06 2,12 2,06 2,12 14 240 260 3,00 2,38 2,28 2,27 2,28 2,27 2,27 15 260 280 3,00 1,54 1,42 1,40 1,41 1,40 1,41 Œrednia gruboœæ 10-3 [mm]: 3,00 2,38 2,32 2,28 2,29 2,28 2,28 Masa rêkawa [kg]: 0,221 0,175 0,171 0,168 0,169 0,167 0,168

260 Dariusz KWIATKOWSKI, Micha³ MOD AWSKI, Tomasz JARUGA Rys. 6. Gruboœæ rêkawa i rezultat jego rozdmuchiwania dla wybranych kroków optymalizacyjnych w kolejnych krokach optymalizacyjnych jest przedstawiona w tabeli 1. W wyniku obliczeñ optymalizacyjnych uzyskano zmniejszenie masy z 0,221 kg w zerowym kroku optymalizacyjnym do ok. 0,168 kg w krokach od trzeciego do szóstego. Tym samym uzyskano oszczêdnoœæ materia³u wynosz¹c¹ 24%. Z danych zamieszonych w tabeli 1 wynika, e mimo i gruboœæ rêkawa wejœciowego do procesu rozdmuchiwania w szóstym kroku optymalizacyjnym jest mniejsza w ka dej warstwie, ni analogiczna gruboœæ w kroku zerowym, to minimalna gruboœæ wyrobu w kroku szóstym jest wiêksza ni w kroku zerowym. Rezultat ten mo na uzasadniæ tym, e na wyjœciow¹ gruboœæ warstwy ma wp³yw nie tylko jej gruboœæ pocz¹tkowa, ale równie gruboœæ warstw s¹siednich. Wynika to z faktu, e warstwy o mniejszej gruboœci bêd¹ rozci¹gane w wiêkszym stopniu ni warstwy grubsze w pocz¹tkowej fazie rozdmuchiwania. Nastêpnie warstwy cieñsze osi¹gaj¹ swoje ostateczne po³o enie, podczas gdy warstwy grubsze s¹ wci¹ rozci¹gane. Jednak na skutek tego, e warstwy o mniejszej gruboœci odkszta³ci³y siê bardziej (ni w przypadku rêkawa o sta³ej gruboœci), warstwy o wiêkszej gruboœci bêd¹ podlegaæ mniejszemu odkszta³ceniu w dalszej fazie rozdmuchu.

Symulacje komputerowe gruboœci œcianki butelki uzyskiwanej w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem 261 4. PODSUMOWANIE W artykule zosta³o przedstawione zagadnienie dotycz¹ce optymalizacji gruboœci œcianki rêkawa rozdmuchiwanego w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem w celu uzyskania butelki o mo liwie równomiernym rozk³adzie gruboœci œcianki. Przedstawiono wyniki symulacji rozdmuchiwania wyt³aczanego rêkawa o sta³ej gruboœci œcianki oraz o ró - nej gruboœci œcianki warstw, otrzymanych na podstawie obliczeñ optymalizacyjnych. W rezultacie uzyskano zmniejszenie masy otrzymana butelka mia³a o 24% mniejsz¹ masê po optymalizacji. Rozk³ad gruboœci œcianki równie by³ bardziej równomierny, gdy ponad 70% ca³ego rêkawa mia³o po rozdmuchu gruboœæ œcianki w zakresie 1 1,5 mm. U ycie programu do symulacji procesu wyt³aczania z rozdmuchiwaniem umo liwia uzyskanie wyników pozwalaj¹cych na optymalne ustawianie procesu wyt³aczania tak, aby uzyskaæ wyrób rozdmuchiwany o odpowiednim rozk³adzie gruboœci œcianki. Wykazano tak e, e dziêki procesowi symulacji mo na uzyskaæ zmniejszenie zu ycia tworzywa do produkcji wyrobów t¹ technologi¹. BIBLIOGRAFIA Rys. 7. Histogram rozk³adu gruboœci œcianki po procesie rozdmuchiwania: a) przed optymalizacj¹, b) w kroku optymalizacyjnym 1, c) w kroku optymalizacyjnym 6 [1] Meetwall H.: Virtual prototyping for the blow molding industry, ANSYS U.S.A. 2012. [2] Pepliñski K., Ohla A., Bieliñski M.: Projektowanie i wytwarzanie form do wyt³aczania z rozdmuchiwaniem (czêœæ 1). Przetwórstwo Tworzyw 2006, 1-2, 12-19. [3] Pepliñski K., Ohla A., Bieliñski M.: Projektowanie i wytwarzanie form do wyt³aczania z rozdmuchiwaniem (czêœæ 2). Przetwórstwo Tworzyw 2006, 3-4, 63-69. [4] Pepliñski K., Mozer A.: Ansys-Polyflow software use to select the parison diameter and its thickness distribution in blowing extrusion. Journal of POLISH CIMAC 2010, 5, nr 3. [5] Pepliñski K., Mozer A.: Comparison of bottle wall thickness distribution obtain in real manufacturing conditions and in Ansys Polyflow simulation environment. Journal of PO- LISH CIMAC 2012, 7, nr 3. [6] Pepliñski K., Bieliñski M.: Polyflow software use to optimize the parison thickness in blowing extrusion, Journal of PO- LISH CIMAC 2009, 4, nr 3. [7] Pepliñski K.: Selected aspects of virtual prototyping the blowing perform process in the Ansys-Polyflow software, Journal of POLISH CIMAC, 2013, 8, nr 3. [8] Pepliñski K., Kubielski A.: Simulation of blowing perform and optimization their thickness distribution for final target shape of in container, Journal of POLISH CIMAC, 2012, 7, nr 3. [9] Tanifuji S.-I.: Overall Numerical Simulation of Extrusion Blow Molding Process. Polymer Engineering and Science 2000, 40, 8, 1878-1893. [10] Tanoue S., Kajiwara T., Funatsu K., Terada K., Yamabe M.: Numerical Simulation of Blow Molding Prediction of Parison Diameter and Thickness Distributions in the Parison Formation Process. Polymer Engineering and Science 1996, 36, 15, 2008-2017.

262 Dariusz KWIATKOWSKI, Micha³ MOD AWSKI, Tomasz JARUGA [11] Laroche D., Kabanemi K.K., Pecora L., Diraddo R.W.: Integrated Numerical Modeling of the Blow Molding Process. Polymer Engineering and Science 1999, 39, 7, 1223-1233. [12] Pepliñski K., Bieliñski M.: W³aœciwoœci przetwórcze i u ytkowe pojemników wytwarzanych w procesie wyt³aczania z rozdmuchiwaniem w zmiennych warunkach przetwórstwa ocena wydajnoœci i jakoœci procesu. Polimery 2009, 54, 6, 448-456. [13] Pham X.-T., Thibauld F., Lim L-T.: Modeling and Simulation of Stretch Blow Molding. Polymer Engineering and Science 2004, 44, 8, 1460-1472. [14] Schmidt F.M., Agassant J.F., Bellet M.: Experimental Study and Numerical Simulation of the Injection Stretch/Blow Molding Process. Polymer Engineering and Science 1998, 38, 9, 1399-1412. [15] Klein P., Fradet F., Meetway H., Marchal T.: Virtual Prototyping Applied to a Blow-Molded Container. Proceedings of SPE ANTEC, Orlando, Florida, U.S.A., 2012. [16] Wilczyñski K., ¹czyñski B., Czaplarski A.: Modelowanie uogólnionych przep³ywów newtonowskich za pomoc¹ systemu POLYFLOW, Polimery 1998, 2/43, s. 115-120. [17] Szczepañski K.: Modelowanie zjawisk zachodz¹cych podczas procesu wyt³aczania z rozdmuchiwaniem tworzyw termoplastycznych. Rozprawa doktorska, Czêstochowa 2005. [18] Ansys Polyflow User s Guide, Ansys Inc., 2012. [19] Wilczyñski K.: Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2001.