Contrôle intelligent de la température des outils de moulage sous pression

Moulage sous pression en alliage léger Contrôle intelligent de la température des outils de moulage sous pression

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Auteur/
Éditeur:
Dr.-Ing. Götz Hartmann
/ Nicole Kareta

« Le contrôle de la température des outils de moulage sous pression arrive à la fin » – cette approche est toujours utilisée pour concevoir des canaux de contrôle de la température dans les moules de moulage sous pression. Cependant, une conception efficace et une optimisation spécifique au processus des systèmes de contrôle de température 3D complexes dans les outils de moulage sous pression sont différentes.

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Dans les segments d'outils thermiquement pertinents, le contrôle de la température doit être individuel, contrôlable efficacement et éventuellement variable dans le temps.
Dans les segments d’outils thermiquement pertinents, le contrôle de la température doit être individuel, contrôlable efficacement et éventuellement variable dans le temps.

(Source: MAGMA)

Un contrôle intelligent de la température du moule prend en charge la qualité et la précision dimensionnelle de la coulée ainsi que l’économie du processus de coulée. Le contrôle intelligent de la température signifie planifier l’équilibre thermique des outils et concevoir et construire toutes les mesures de manière spécifique et ciblée. Afin d’obtenir un résultat optimal pour toutes les quantités pertinentes telles que la qualité de la coulée, la stabilité du processus, la durée du cycle ou la durée de vie de l’outil, la chaleur du processus doit être dissipée de zones spécifiques de l’outil de manière ciblée et temporisée.

Dans les segments d’outils thermiquement pertinents, le contrôle de la température doit être individuel, contrôlable efficacement et éventuellement variable dans le temps. Les segments d’outils correspondants doivent donc être thermiquement rapides. Ceci est possible grâce au canaux de trempe à contour et contour ajustés, différents matériaux conducteurs de chaleur dans l’outil de moulage sous pression et de puissants dispositifs de chauffage / refroidissement avec l’option de contrôle vario-thermique.

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Comment cela peut-il être fait lors de la conception de l’outil? Depuis 30 ans, des possibilités de conception optimisée assistée par ordinateur des processus de coulée et des technologies de fabrication modernes et partiellement génératives pour les segments de moule profilés et ajustés sont disponibles. Le potentiel des évaluations et de l’optimisation des processus de coulée virtuelle est reconnu et quantifiable – prêt à être exploité. Avec l’approche «front loading», connue en génie mécanique depuis 140 ans, les connaissances générées virtuellement sur le processus de moulage individuel peut déjà être utilisé dans la construction et la conception de l’outil de moulage.

La porosité peut être éliminée par un contrôle approprié de la température de l’outil aux points critiques. Il existe des centaines d’options pour dimensionner le contrôle de la température: différents temps d’activation et de désactivation, différentes températures de départ et différents débits du moyen de contrôle de la température, par ex. dans cet exemple, à plus de 700 variantes envisageables, dont une partie statistiquement pertinente a été examinée dans un DOE virtuel. Ce DOE virtuel consiste en des simulations de processus de coulée de 50 variantes, qui représentent la gamme de tous les paramètres significatifs du contrôle de la température.

Les résultats de ces calculs permettent désormais d’évaluer les différentes variantes au regard de différents critères tels que le temps de cycle, le volume de porosité ou la durée de vie des outils dans les zones critiques.

Dans ce nuage de points, chaque point représente une expérience virtuelle. Le temps de solidification diminue avec l'augmentation du débit de l'agent de revenu: le temps de cycle est réduit. En même temps, l'écart-type augmente: le processus devient moins stable.
Dans ce nuage de points, chaque point représente une expérience virtuelle. Le temps de solidification diminue avec l’augmentation du débit de l’agent de revenu: le temps de cycle est réduit. Dans le même temps, l’écart type augmente: le processus devient moins stable.

(Source: MAGMA)

En lien avec le thème de la fonderie 4.0, c’est-à-dire la numérisation des processus de coulée sous pression, la question de la pertinence des paramètres de processus contrôlables doit être posée par rapport aux cibles mesurables et aux objectifs du processus de coulée. Sur la base des nombreux tests virtuels, les paramètres pertinents peuvent désormais être filtrés afin que le contrôle de processus puisse être conçu de manière drastique et plus efficace.

Dans la pratique de toute la journée de développer un processus de fonderie qui est aussi sans problème que possible, le technicien de fonderie doit généralement vivre avec la conception de l’outil avec les mesures de revenu respectives. Il existe généralement un certain nombre de séries d’échantillons dans lesquelles certains paramètres de processus sont vérifiés. En règle générale, il existe rarement plus de 10 variations de paramètres documentées. En fin de compte, les variantes de paramètres non documentées ne sont pas pertinentes en termes de processus de coulée durables et efficaces et de leur planification. Si tous les coûts résultant d’une série d’échantillons sont affectés de manière commercialement correcte, des sommes en euros à cinq chiffres sont rapidement obtenues.

Couverture du livre blanc: slm

En comparaison, les coûts d’un DOE virtuel comme celui décrit ici sont négligeables. Avec un maximum de deux jours-homme pour un projet tel que décrit ci-dessus, il est possible de tester autant de variantes de paramètres différentes que cela ne serait jamais possible sur la machine de coulée sous pression dans la fonderie. Dans le même temps, les paramètres de coulée pertinents sont trouvés, la numérisation du processus de coulée est mise sur une base fiable et l’ensemble de la procédure est parfaitement documenté.

Les coûts de l’évaluation virtuelle et de l’optimisation virtuelle des processus de moulage sous pression sont inférieurs d’un à deux ordres de grandeur à ceux de la série d’échantillons habituelle. Dans le même temps, la valeur des résultats des expériences virtuelles est beaucoup plus élevée.

Il est rapporté que le retour sur investissement en investissant dans les logiciels, en formant les employés et en adaptant les structures de décision peut déjà être atteint avec deux à trois projets.

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