3D-моделирование имеет весомые преимущества, которые и оправдывают его внедрение при проектировании пресс-форм:
- Сокращение времени разработки
Традиционные методы проектирования часто требуют непомерного расхода человеко-часов на создание чертежей. Использование 3D-моделей позволяет инженерам быстро визуализировать идеи и проводить необходимые изменения без необходимости повторной работы над чертежами. К счастью, активизация процессов НИОКР привела к вытеснению бумажного проектирования даже в самых закоснелых казенных конторах.
- Повышение точности
С помощью CAD-систем можно создавать высокоточные модели с учетом всех необходимых допусков. Это уменьшает вероятность ошибок при изготовлении самих пресс-форм и повышает их долговечность. Возможность визуальной инспекции модели также радикально снмжает количество ошибок при проектировании.
- Упрощение коммуникации
3D-модели легко демонстрируются коллегам и клиентам, которые не владеют чертежным жаргоном, что упрощает процесс согласования проектов. Возможность просматривать модель со всех сторон дает осмыслить конструкцию изделия до начала производства. Важным аспектом является упрощение документооборота: можно забыть об архивации рулонов, крупноформатных сканерах и почтовой пересылке.
- Оптимизация конструкции
Современные программы позволяют путем математической симуляции проводить анализ прочности (FEM-анализ), построение термограмм и проверять прочие характеристики еще до начала физического изготовления формы, дает возможность выявлять слабые места конструкции на ранних стадиях проекта.
Этапы проектирования пресс-форм с использованием 3D-моделирования
Процесс проектирования включает несколько основных этапов:
- Формирование ТЗ
На этом этапе инженер должен четко понимать специфику детали, которую необходимо произвести: геометрия, материал, эксплуатационные характеристики.
- Создание концептуальной модели
Инженеры создают аппроксимированный концепт детали из базовых геометрических форм для определения основных параметров будущей формы.
- Разработка детализированной модели
После утверждения концепции начинается работа над более сложной трехмерной моделью детали с учетом всех необходимых технологических особенностей.
- Моделирование формы
Создается модель самой формы с учетом механизмов экстракции (толкатели, съемники и пр.), системы охлаждения и доп. узлов.
- Подготовка документации
Генерация чертежей для согласования, подготовка спецификаций.
- Изготовление прототипа
При необходимости создается прототип формы на одно гнездо (в случае многогнездных форм), с последующим пробным литьем .
- Внедрение изменений
На основе полученных данных могут быть внесены как коррективы в конструкцию изделия, так и доработка режимов литья.
Современные программные решения
На рынке существует множество CAD-программ для моделирования пресс-форм, оснащенных специализированным инструментом и возможностями симуляции, позволяющими анализировать работу формы еще до начала изготовления:
CATIA
CATIA – это не только прекрасное имя для инженера, это еще и комплексный инструмент, используемый в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую и автомобильную, для проектирования сложных форм и сборок с высокой точностью. Отличается высоким функционалом по части анализа.
SolidWorks
Предлагает интуитивно (по заверениям разработчика) понятные средства моделирования вместе с продвинутыми опциями симуляции, например, жидкостных потоков, что помогает инженерам понять, как материалы будут вести себя при различных условиях во время впрыска.
AutoCAD
Хотя он в первую очередь известен своим чертежным применениям, он стал незаменимым инструментом, позволяющим пользователю создавать детализированные проекты форм при обеспечении соблюдения отраслевых стандартов посредством своих богатых библиотек.
PTC Creo
Крайне могучая по своему арсеналу программа от разработчика Mathcad. Поддерживает параметрическое и прямое моделирование, позволяет безболезненно вносить изменения на протяжении всего процесса проектирования.
Moldflow
Специализированное ПП для симуляции литья под давлением, дает понятие о поведении материалов, времени охлаждения и т.д..
Rhino + Grasshopper
В сочетании с плагином Grasshopper используется, преимущественно, дизайнерами предпочитающими работать визуально, нежели математически; это обеспечивает гибкость при создании сложной геометрии, необходимых для потребительских продуктов, требующих эстетики наряду с функциональными требованиями.
Ansys Workbench
Предоставляет мощные инструменты, которые можно использовать для моделирования и анализа пресс-форм, включая расчет напряжений, температур, деформаций и прочих параметров. Он позволяет проводить оптимизацию форм, выбор материалов и решать прочие инженерные задачи.
Проектирование пресс-форм – это комплексный инженерный процесс, требующий высокого уровня точности и слаженной работы на всех этапах. Применение современных CAD-средств и 3D-моделирования позволяет значительно повысить качество проектных решений, снизить временные и финансовые затраты, а также обеспечить адаптивность производства к изменяющимся требованиям рынка.
