Author(s):
Frias, Renato Jorge Fernandes 
Date: 2010
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/3638
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia mecânica; Moldagem por injecção; Plásticos: Moldagem; Microestruturas; Simulação numérica
Description
A microinjecção tem vindo a assumir um papel preponderante no
mundo da indústria no que diz respeito à obtenção de micro-peças a
baixo custo.
Esta dissertação aborda os conceitos inerentes à simulação numérica
do processo de obtenção de micro-peças por injecção, por recurso a
softwares comerciais. Para isso, procedeu-se a um estudo reológico
que permitisse analisar o comportamento de fluxo de um determinado
polímero no interior de uma microcavidade. O estudo foi suportado por
informação extraída da literatura. Esse estudo reporta uma análise de
enchimento de uma placa com cinco micro-pinos em polipropileno
(PP). O caso de estudo seleccionado comparava os resultados obtidos
experimentalmente com os resultados de simulação numérica por
recurso ao software comercial, Moldflow Plastics Insight 6.2. No
estudo aqui apresentado, efectua-se, na primeira fase o mesmo
estudo mas recorrendo a um outro software comercial, Moldex3D e
procede-se à exploração do potencial do mesmo para este tipo de
análise. Assim, definiram-se condições de malha 3D (número de
elementos) idênticas às do estudo suporte, bem como as mesmas
condições de processamento. A análise dos resultados de simulação
demonstra uma forte semelhança entre os estudos, no que respeita ao
sobredimensionamento do comprimento de fluxo nos micro-pinos.
Outros resultados de simulação revelam, também, a fraca
aproximação da simulação numérica em microcavidades à realidade.
Posteriormente, foi refinada a malha 3D com o intuito de validar a
simulação numérica do Moldex3D relativamente aos resultados
experimentais. Resultados de simulação demonstram uma maior
aproximação aos resultados experimentais. Deve, no entanto, referirse
que os mesmos são comprometidos quando se dá a comutação no
processo de injecção. O comportamento de fluxo descrito pelo modelo
de viscosidade Cross 3 é inapropriado, sobredimensionando o
comportamento do polímero em microcavidades, evidenciando a
enorme necessidade de proceder com mais investigação nesta
temática. Microinjection has been playing a key role in industry in what concerns
to micro parts production at low cost.
This study investigates the subjects bounded to numerical simulation of
micro parts injection process, using commercial softwares. For that, a
rheological study was accomplished that allow for the analysis of the
flow behaviour of a certain polymer inside a micro cavity. The study
was supported by information gathered from the literature. This study
reports the filling of a thin rectangular plate with five micro pin features
attached to in, polypropylene (PP). The selected study compares the
experimental achieved results with the numerical ones obtained using
the commercial software, Moldflow Plastics Insight 6.2. On the present
work, the same study is conducted using another commercial software,
Moldex3D, and it is explored the software’s potential for this type of
analysis. Thus, it was defined a 3D mesh condition (number of
elements) matching the one carried out in the support study, as well as
the same processing conditions. Numerical results reveal a strong
resemblance between studies, highlighting an over prediction of flow
lengths on micro pins. Other numerical results also expose the weak
approach between numerical results and reality. Afterward, the 3D
mesh was improved in order to validate Moldex3D’s numerical
simulation relating the results to the experimental obtained ones.
Simulation results obtained through mesh refinement reveal a better
approach to the experimental results. However, it must be referred that
these ones are compromised when the switch V/P stage of injection
process occurs. The filling behaviour described by Cross’s 3 viscosity
model is inappropriate, over predicting the polymer’s behaviour inside
micro cavities, highlighting the great need to further research into this
field. Mestrado em Engenharia Mecânica
