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Fase 4 Implementazione dei modelli in codici di
simulazione numerica
4.1 Analisi del processo di stampaggio ad iniezione delle fascette
In un secondo tempo sono state condotte delle simulazioni numeriche per studiare il
comportamento del materiale all’interno dello stampo. Dapprima si è utilizzato un software di
simulazione dedicato all’iniezione termoplastica (Moldflow ® ); successivamente si sono
implementati i modelli precedentemente esposti in un software multifisico quale Ansys CFX ® .
Analisi “classiche” ad elementi finiti
Le analisi ad elementi finiti sono spesso identificate dai loro acronimi inglesi quali FEA (Finite
Element Analysis) e FEM (Finite Element Modelling). L’idea alla base è quella dividere il continuo
in elementi di dimensioni minori. Vengono create delle strutture relativamente semplici per
descrivere una struttura di qualsiasi complessità di forma. La geometria di ogni elemento è
discretizzata in un certo numero di geometrie più semplici: in questo modo si definiscono i nodi in
cui il programma va a calcolare i parametri che descrivono il processo. Nel caso classico
dell’analisi statica lineare (la forma più semplice), il movimento di ogni punto di ciascun elemento è
assunto come funzione nota dei movimenti dei nodi. Se ciò è ripetuto per ogni nodo del modello, si
ottiene una serie di equazioni, che possono essere risolte per determinare lo spostamento di tutti i
nodi.
La particolarità delle analisi di flusso in uno stampo è data dalla soluzione di due categorie
fondamentali di problemi:
- proprietà non lineari del materiale;
- condizioni mobili al contorno.
Le tecniche tradizionali, che usano equazioni lineari per calcolare i valori nodali delle variabili di
campo, non possono gestire la non linearità del materiale (durante il flusso cambia continuamente
la viscosità per effetti termici e di scorrimento). Concettualmente, questa possibilità si può superare
con adeguate tecniche di iterazione, che sembrano richiedere solo un’adeguata potenza di calcolo.
Il secondo punto presenta una problematica ancora più complessa, perché accoppiata alle
proprietà non lineari del materiale. Le tecniche FEM richiedono che, per determinare le incognite,
siano note le condizioni al contorno, a cui si riferiscono le relazioni tra le variabili nodali.
Sfortunatamente la condizione al contorno, definita dal fronte durante il riempimento dello stampo,
non è nota, anzi è proprio ciò che si chiede quale risultato del calcolo. Se il problema fosse
stazionario la situazione sarebbe relativamente semplice. Ma, nel riempimento delle cavità di uno
stampo il flusso locale accelera o rallenta in qualsiasi momento, a causa di una variazione di
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