Progettazione e ottimizzazione di un sistema di condizionamento con canali conformali per uno stampo ad iniezione = Design and optimization of a conditioning system with conformal channels for an injection mold

In un perfetto scenario di stampaggio ad iniezione, con il movimento del pistone, il polimero scorre dentro lo stampo in corrispondenza della temperatura di transizione vetrosa, lo stampo arriva a pressione, si riempie e successivamente, istantaneamente, il polimero caldo nella cavità si raffredda. Il componente viene estratto alla corretta temperatura uniforme su l’intera parte. In realtà, le condizioni di idealità sono pressoché irraggiungibili, funzione del fatto che esiste sempre una variazione di temperatura di fusione data dalla macchina o la parte presenta delle complessità. Nel particolare, i componenti prodotti per stampaggio ad iniezione non si caratterizzano solo di una geometria semplice, anzi, il più delle volte hanno sezioni più sottili e più spesse, o comunque, asimmetrie. Questo rende difficile garantire un trasferimento di calore rapido o persino un raffreddamento. È in questo contesto che nasce il raffreddamento conforme ed in questo ambito che si colloca il mio lavoro. Lo scopo di questa tesi è quello di analizzare un componente, attraverso dei software di simulazione, dal punto di vista della realizzabilità per un processo di stampaggio ad iniezione e contemporaneamente strutturarne il raffreddamento in un confronto tra sistemi di canali tradizionali e canali conformi. I due fattori considerati punti cardine per il caso studio sono stati velocità e coerenza del processo; questi dipendono fortemente dal sistema di raffreddamento con cui si decide di condizionare lo stampo, quanto i canali di raffreddamento seguano da vicino la superficie dello stampo e dalla portata di refrigerante che li attraversa. Grazie all'introduzione delle tecniche di fabbricazione additiva e alla progettazione di canali conformali, è possibile risolvere la maggior parte dei problemi presenti nei particolari termoplastici, con condizionamenti che garantiscono tempi cicli brevi e ripetibilità di processo. Il principio del raffreddamento conforme è quello di ridurre la temperatura del pezzo rapidamente e uniformemente, realizzando una rete di canali che sia pressoché un offset della superficie della cavità; sapendo poi che il tempo ciclo è significativamente influenzato dalla variazione di temperatura dello stampo, oltre che dalla posizione migliore per il gate, si capisce la relazione in termini di costo di produzione.