До того как изготовить экструзионную головку, необходимо получить ответы на важные вопросы о процессах, которые протекают в ней во время переработки полимера. Например, аналитический способ расчета потери давления, просчитываемый в программе Excel, применяется весьма широко, так как это просто, быстро и дешево. Часто при этом принимается как должное, что температура и вязкость расплава остаются постоянными, однако в реальности это не так, и расчеты должны быть более комплексными. Понять и наглядно представить, что на самом деле происходит в экструзионной головке, поможет технология компьютерного моделирования.
 |
Обычно считается, что компьютерное моделирование — сфера очень сложная. Но, вопреки сложившемуся мнению о том, что заниматься моделированием способны только специалисты, знакомые с расчетами методом конечных элементов, программа SIGMASOFT® доказывает, что это вовсе не обязательно. Каждый пользователь, обладающий достаточным объемом знаний о производственном процессе и уверенно владеющий навыками работы в системах автоматизированного проектирования (САПР), сможет успешно пользоваться программой SIGMASOFT® после небольшого курса обучения. Тем не менее многие переработчики стараются не касаться вопросов моделирования. Однако рано или поздно эта технология станет обязательной частью производственного процесса, так как наступают времена, когда на разработку нового изделия приходится тратить все меньше времени, а приводящие к потере времени и ресурсов ошибки обходятся все дороже. Продукт высокого качества и должного вида должен быть получен уже после первого запуска линии, без дополнительной доработки экструзионной головки. Тому, кто хочет оставаться конкурентоспособным в среднесрочной перспективе, вне зависимости от желания придется осваивать компьютерное моделирование. Наряду с давлением со стороны конкурентов и временным прессингом постоянно растут и требования, предъявляемые к конструкции экструзионной головки, а также к самому производственному процессу. Диапазоны допусков сужаются, а сложность переработки повышается. Несмотря на то, что оценка ситуации, основанная на личном опыте, и действие по наитию являются по-прежнему ценными качествами, принимая во внимание растущий дефицит квалифицированных кадров на предприятиях, получить качественные результаты при таком подходе к проектированию и производству головок становится все сложнее. Процедура моделирования начинается с импортирования данных в САПР, согласования и проверки геометрии головки и последующего объединения всех данных в единую модель. После этого, до начала моделирования, необходимо определить параметры производственного процесса. Несмотря на то, что и до, и после экструзионной головки с материалом происходит много всего, визуализация того, что происходит внутри формующего инструмента с помощью программы
 |
SIGMASOFT®, помогает понять процесс в целом. При отслеживании с помощью модели процесса, обычно скрытого от глаз, можно узнать подробности о работе внутренних элементов головки. С помощью этих данных можно приблизительно определить и установить, сколько времени потребуется на то, чтобы процесс стал устойчивым и воспроизводимым. Кроме того, можно осуществлять наблюдения за свойствами материала: например, становится понятно, как выгля- дит профиль скорости течения расплава полимера (рис. 1, 4) или неоднородное распределение температур внутри инструмента. Также можно провести анализ последствий контакта расплава со стенками головки, наличия линии спая, распределения температуры в основном узле и формующем инструменте, время нахождения материала в головке, режима течения расплава, наличия застойных зон и многого другого. Часто это позволяет сэкономить дорогостоящие материалы еще до начала реального процесса экструзии. Кроме того, можно анализировать энергетический баланс установки, таким образом непосредственно оптимизируя операции в ходе производства. Преимущества моделирования очевидны: важно, что проектировщик не только в состоянии определить возможный брак виртуально, но и производственная линия не отвлекается для проведения тестов и продолжает работать в обычном режиме без простоев, что экономит время и средства. Кроме того, при виртуальном моделировании можно в подробностях рассмотреть течение производственного процесса в любой момент времени, что в принципе невозможно на реальном оборудовании. Проблемы решаются быстрее, а во многих случаях их удается избежать с самого начала. Без вмешательства в текущее производство можно не только проводить тесты, но и делать расчеты для оптимизации с неограниченным количеством вариантов, и все это в кратчайший срок. С помощью встроенной системы автономной оптимизации (Autonomous Optimization) все варианты просчитываются автоматически. Результатом является составление таблицы, в которой представлены все решения в виде рейтинга (рис. 3) по отношению к заданным операционным процессам. На рис. 2, например, показаны четыре возможных решения, причем сверху слева отображен худший, а снизу справа — самый лучший вариант. Все промежуточные результаты расчетов представлены в таблице (рис. 3.). Кроме того, программа позволяет визуализировать полученные результаты расчетов в других форматах, помогая пользователю выбрать версию с наилучшими параметрами процесса. Благодаря программе SIGMASOFT® можно упростить оптимизацию имеющегося процесса и виртуально разрабатывать новые подходы. Полученные в результате моделирования данные помогают лучше понять производственный процесс, так как подробности, которые обычно скрыты, становятся видны. В большинстве случаев за счет предотвращения ошибок можно уменьшить срок цикла запуска нового изделия.
