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注塑成型模拟的新维数 内容摘要:欧洲与亚洲的两家仿真软件供应商认为3D注塑成型分析是解决大量注塑制品的最好方法，但是一些著名的美国供应商却不以为然。不管怎样，3D模拟和标准的2.5D模拟的能力都在迅速扩张。过去几年里，用于厚壁复杂制件的3D流动模拟和用于薄壁制件的传统2.5D中型面分析均取得了创造性的进展。现在，模塑商有更多可供选择的工具软件，用于预测厚壁制件的注塑流动、冷却、纤维取向、收缩和翘曲。 欧洲与亚洲的两家仿真软件供应商认为3D注塑成型分析是解决大量注塑制品的最好方法，但是一些著名的美国供应商却不以为然。不管怎样，3D模拟和标准的2.5D模拟的能力都在迅速扩张。 过去几年里，用于厚壁复杂制件的3D流动模拟和用于薄壁制件的传统2.5D中型面分析均取得了创造性的进展。 现在，模塑商有更多可供选择的工具软件，用于预测厚壁制件的注塑流动、冷却、纤维取向、收缩和翘曲。几家知名软件供应商如Moldflow公司和PlasticsComputer公司，已经开发出了3D和2.5D两种分析技术软件的新版本和增强版，但是它们也遇到了新的竞争对手，如台湾的Moldex3D和德国的Sigmasoft，这些软件几乎都无一例外地专注于3D领域。 3D分析正在首次被应用到共注塑成型、多次注射成型、气体辅助成型、组合模腔成型和叠模成型。新的仿真软件分析三维的纤维取向和翘曲，3D技术在此非常重要。因为2.5D只能表明纤维在一个平面上的取向，而3D可以表明纤维在各个角度的取向。据称在模拟冷却管路、模内镶件或者模腔金属组成的效果方面，新3D软件也比2.5D的应用好。 然而，2.5D软件仍然是迄今为止的主导模拟技术，近期又推出了用于微孔发泡（Trexel公司的MuCell工艺）和双动滑阀式浇口（Synventive公司的Dynamic Feed）的版本。现在，简单、低成本的2.5D分析软件已经补充了冷却和翘曲分析功能。 为什么是3D？ 供应商认为3D模拟日益引起关注的原因有几个。过去五年里，许多公司一直在开发挑战设计极限的制件，这些制件也在考验旧仿真软件的能力，2.5D是一种历经反复试验的技术，已经应用了20年。但是对于大型、厚壁制件，尤其是复杂、薄壁制件的模拟效果不好。而使用3D模拟可以分析从螺丝刀把手到小接插件等各种制件。最近，大多数塑料制件都开始用3D实体模型进行分析。3D模拟才刚刚起步，许多公司用3D CAD设计制件，需要开发的是3D在模拟和分析中的应用。” 现在，有更多功能强大的计算机可以比以往更加快速地产生模型和处理分析。这一点对于3D模拟十分重要，因为实体模型比2.5模拟的信息“密集”。如今的双处理器计算机可以将模型的产生时间和解读时间缩短40%～60%。随着64位处理器逐渐替代当前的32位芯片，预计还将会在性能上有相似的飞跃。 把强大的计算机功能应用到复杂模拟中，使用基于Linux的多处理器服务器，可以提高整个过程的经济性。在Moldex3D Linux Cluster的辅助下，分析计算时间不再是个问题。计算机严格地用于构筑模型和审查结果，Linux系统用于数字解读。这样的配置可以迅速处理一个几百万网格的模型，因此3D模拟的分析处理时间将接近2.5D模拟的时间。 表面或实体模型 PlasticsComputer公司的总裁Giorgio Bertacchi说，选择传统的2.5D软件还是新型的3D软件取决于制件的几何结构、复杂程度、材质以及用户想得到的模拟数据的类型。通常情况下，传统的2.5D中型面模型的最佳应用是分析时间较短的薄壁制品。复杂程度高、厚壁或者壁厚薄变化大的制品最好使用3D分析，尽管建模的时间会较长。 模塑工艺的类型（如气辅、共注射、过量模塑、重模或组合模腔）也影响选择结果，因为目前这些工艺的专用模型主要以2.5D 软件为基础，3D版本尚处于开发阶段或刚刚出现在市场上。 然而换个角度讲， 3D分析提供的信息是2.5D 所无法比拟的，像湍流与层流的辨识，熔融物料中的气泡，喷射和重力的影响等。3D模拟还可以了解模具本身的情况。在2.5D 模拟中，在模具中嵌入一个镶件后，你需要生成一个网格，然后计算热量是怎样穿过这个镶件的。但是在3D模拟中，当你进入模型，就可以观察到温度变化。 尽管有些应用完全使用2.5D 模拟，但是现在更多的制件可以用3D模拟。如果对一个长3ft，宽4ft、厚0.1in的汽车仪表盘生成网格，用标准的四面体元做 3D模拟将是不现实的，因为需要的三维元数太多。这是制件的中型面网格。但是，使用Moldex3D的新型复合棱柱形网格，就可以对制件做三维分析。”这种独特的复合网格可以在同一个模型中组合不同大小和形状的三维元，大幅度减少制件的三维元的数量。 对于较简单的