Conception avec des plastiques techniques
Les plastiques techniques offrent la liberté de conception dont les fabricants ont besoin pour répondre aux exigences de légèreté et de coût des pièces complexes. Il est possible de produire des matières plastiques de haute qualité rapidement et en grande quantité, mais une simulation globale est nécessaire pour adapter les matériaux aux exigences de chaque produit. Altair propose un ensemble complet de solutions d'ingénierie plastique pour produire des pièces plastiques innovantes de manière rapide et fiable.
Durabilité et protection du climat grâce à la numérisation
Investir dans la numérisation, c'est investir pour réussir, et l'industrie du plastique a besoin d'outils puissants pour le processus de développement et au-delà. Le large et solide portefeuille technologique d'Altair permet la conception de produits durables, aide les organisations à transformer la chaîne de valeur des plastiques et à atteindre les objectifs de l'industrie en matière de développement durable et de protection du climat. Cela aide également les organisations à :
- remplacer les matériaux
- augmenter les taux d’utilisation de matériaux recyclés
- évaluer et réduire l’empreinte carbone
Optimiser les pièces en plastique
La simulation est souvent utilisée pour valider les performances d'un composant mature, mais si une pièce n'a pas la bonne forme, même le meilleur matériau ne peut pas compenser les pertes de performances. Les matériaux modernes atteignent leur plein potentiel en combinaison avec une disposition géométrique optimale, dérivée de conceptions conçues pour résister aux contraintes et aux déformations rencontrées en cours d'exploitation.
Avec l'optimisation de la topologie, les composants idéaux sont conçus en déterminant la quantité de matière et les chemins d'effort les plus efficaces. Dans les phases de développement ultérieures, l'optimisation de la forme peut être utilisée pour le dimensionnement, en tenant compte des effets locaux des matériaux et en permettant d'améliorer encore la conception du composant.
Maîtriser le comportement des matériaux en fonction du processus
Le développement de composants thermoplastiques modernes exige des entreprises qu'elles prennent en compte le processus de fabrication, la géométrie et le matériau de la pièce dans une approche de simulation intégrée.
Les plastiques renforcés par des fibres de verre ou de carbone courtes ont des propriétés anisotropes qui dépendent de la façon dont les fibres s'alignent pendant le moulage par injection. Les méthodes d'optimisation modernes accompagnent la conception et le développement des pièces grâce à une description numérique précise des matériaux, qui prend en compte les caractéristiques typiques du plastique dans la simulation.
Équilibrer les performances et la fabricabilité
La simulation permet de mieux comprendre comment la modification des paramètres du processus de fabrication peut affecter le comportement des matériaux des composants.
Un moulage par injection moderne permet de contrôler la qualité du produit pour garantir la fabricabilité de la pièce au cours du processus de conception. Les ingénieurs peuvent analyser et modifier la conception des pièces tout en optimisant la forme, l'ajustement et la fonction.
Avec les outils de simulation de fabrication d'Altair, les utilisateurs peuvent analyser les conceptions de moules et de systèmes d'alimentation, les configurations de moules à une ou plusieurs cavités. Ils peuvent également améliorer la position des carottes, des canaux et des seuils afin d'influencer l'orientation des fibres et d'éviter d'affaiblir les lignes de soudure.
Démonstrateur technologique holistique d'évaluation et de réduction de l'empreinte carbone
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Prédiction précise des performances
Comment prendre en compte le processus de fabrication ?
Le matériau final est « créé » au cours de la fabrication, de même que les propriétés finales et toutes leurs variations. L'approche de conception intégrée d'Altair, guidée par la simulation, commence par le moulage par injection du composant plastique afin d'améliorer la prédiction de sa performance mécanique. En se basant sur une simulation moderne de moulage par injection, la distribution anisotropes de l'orientation des fibres à chaque point du moule est transférée aux zones correspondantes du modèle mécanique de la pièce. Ceci est possible grâce à une nouvelle description du matériau qui prend en compte les propriétés typiques du plastique dans l'analyse mécanique, notamment : l'anisotropie, la non-linéarité, la dépendance à la vitesse de déformation, l'asymétrie tension-compression, la performance à la rupture et la dépendance à la température.
Modélisation efficace des matériaux
Altair® Multiscale Designer® augmente la précision en capturant les effets micromécaniques d'un matériau renforcé de fibres dans une représentation macroscopique par éléments finis avec des coûts numériques raisonnables. Sur la base de la distribution des fibres en fonction de la direction induite par le procédé de moulage par injection, la performance mécanique est également décrite comme anisotrope en utilisant une approche de simulation intégrée.
En combinant un modèle 3D d'une seule fibre dans le plastique, les lois de plasticité et d'endommagement de la fibre et des matériaux plastiques, et la distribution statistique des fibres dans le plastique, le comportement du plastique renforcé peut être caractérisé avec précision. La distribution de l'orientation des fibres de l'ensemble du composant nécessaire est déterminée par une analyse préalable du processus de moulage par injection. Les modèles de matériaux de Multiscale Designer peuvent être utilisés dans des analyses implicites et explicites dans Altair® OptiStruct® et Altair® Radioss® ainsi que dans d'autres solveurs FEA tiers comme ABAQUS, Ansys et LS-Dyna.
Prédire la rupture
Les composants en plastique se comportent de manière très différente lorsqu'ils sont sollicités en traction ou en compression. Les propriétés sont élastiques non linéaires, dépendent du taux de charge, les chargements cycliques peuvent provoquer un échauffement et un ramollissement. Il en va de même pour les charges le long et perpendiculairement à la direction des fibres : le plastique casse de manière anisotropique. Ces effets nécessitent une modélisation spéciale de la rupture adaptée au plastique.
La prédiction de la fatigue des pièces en plastique est également cruciale dans le processus de conception et doit prendre en compte des facteurs tels que la résistance locale du composant, la multiaxialité, le vieillissement, l'état, la température et la durée de la charge. S-Life Plastics by PART Engineering effectue une évaluation de la résistance à la fatigue à court terme et à long terme pour les composants en plastique.
Vous avez besoin d'une ressource matérielle unique pour votre équipe ?
La voici
Processus de conception transparent
Altair propose un processus ouvert pour l'ensemble du développement des composants moulés par injection. L'utilisation de la technologie multi-échelle pour la modélisation des matériaux garantit une grande précision des résultats. Toutes les étapes de simulation nécessaires peuvent être réalisées à l'aide des outils Altair dans Altair One™ grâce à l'utilisation du système de licence breveté d'Altair. Une solution propriétaire pour le moulage par injection ou l'évaluation structurelle peut être intégrée de manière transparente. Le Workflow Altair prend en charge votre processus existant et s'interface avec Moldflow, Moldex3D, ainsi qu'avec Abaqus, LS-Dyna ou Ansys de manière transparente.
CAMPUS® la base de données sur les plastiques
Altair GmbH est le fournisseur officiel du logiciel Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards (CAMPUS), la base de données de matériaux plastiques la plus performante au monde, qui adhère à des normes internationales rigoureuses.
CAMPUS est la seule base de données qui offre exclusivement des données matériaux réellement comparables, mesurées selon des normes internationales rigoureuses. Elle offre des données précieuses sur les matériaux, y compris des valeurs ponctuelles pour toutes les catégories pertinentes et des données multipoints détaillées (courbes) avec des données techniques, la résistance chimique et les propriétés de vieillissement, de puissantes fonctions de recherche et de comparaison, ainsi que des fonctions d'impression de fiches techniques en dix langues.
CAMPUS est une marque déposée de Chemie Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH (CWFG), Francfort/Main.
Ressources disponibles
Sustainability and Climate Protection Through Digitalization
How to choose the right material, the right design, and the right process to develop solutions that minimize carbon emissions and bolster your bottom line.
A step-by-step guide for transforming your plastics engineering value chain to develop solutions that optimize performance, minimize carbon emissions, and gain a competitive edge.
What you will learn:
- Material selection and testing to minimize carbon emissions with Global Warming Potential evaluations alongside traditional performance and cost metrics
- A step-by-step simulation-driven approach to accelerate design space creation, explore variants, and better optimize lightweight plastic parts
- Ways to predict and prevent critical problems such as injection mold core fractures or failures to optimize production operations
- Improve manufacturability using multiscale material modeling
- How to gain a competitive edge with faster time to market through first-time-right injection molding methods, simulation and rapid variant analyses to optimize part, mold and parameters for manufacturing
Designer and Simulation: A Perfect Fit for Sustainable Products
When it comes to plastics, the topic of sustainability is increasingly coming into focus in the industry. The packaging solutions and recycling specialist ALPLA Group, an Austrian company operating internationally has set itself high standards in this regard. To achieve its goals, the company relies on virtual product design to drive its development, with Altair’s adaptive simulation solutions playing a vital role. This article features an actual customer solution to demonstrate the value of simulation and provides an outlook on ALPLA’s future virtual product development strategy, within which the democratization of simulation is particularly important.
Lighter, Stronger, Quieter Vehicles - New Design Space Workflow for Structural Inserts at Sika
Sika is a specialty chemicals company, and a leader in developing and producing systems and products for bonding, sealing, damping, reinforcing, and protecting in the building sector and automotive industry. Offering a wide range of BIW noise reduction and vibration damping solutions and addressing problems encountered in automotive development, Sika is a key development partner for OEMs and suppliers. Sika’s structural systems team focuses on solutions reinforcing the customer’s BIW and NVH issues.
Using the Altair design space workflow, Sika engineers eliminated time-consuming steps in their workflow. This let them make faster decisions - instead of hours in the prior standard workflow, it now only takes minutes. Modeling time was reduced by 70%, giving the team to spend more time gaining a deeper knowledge of the part and its improvement.
Sika won the 2018 Altair Enlighten Award with its ultra-lightweight constrained layer material composite for structure-borne noise reduction.
From Metal to Plastics: Sustainability, Lighter Weight at Lower Costs
Altair solutions enable X-Plast to improve a structural part for Knorr-Bremse Rail Systems. Owing to its low environmental impact, rail is one of the most sustainable means of transportation. To ensure a safe and reliable operation of railway components for more than 30 years these parts have to be strong and durable to meet the many requirements. They must withstand extreme temperature and climate conditions, as well as vibrations and high mechanical loads, even impact from stones.
