Ultimi progressi nella
simulazione dello stampaggio a iniezione con riempimento di fibre piatte
I compositi termoplastici rinforzati con fibre (FRT) sono
stati ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica per migliorare le
proprietà meccaniche e ridurre la deformazione da deformazione.
Le fibre vengono solitamente lavorate sotto forma di barre
con forme a sezione trasversale rotonda. Le fibre piatte sono state
recentemente sviluppate da Nitto Boseki (NITTOBO) Co., Ltd. in Giappone [1],
un'azienda con sede a Tokyo specializzata in prodotti tessili e in fibra di
vetro.
Fondamentalmente, la forma della sezione trasversale di una
fibra piatta è vicina a un rettangolo.
Per calcolare il rapporto di planarità (FR), dividere la
lunghezza per la larghezza (Fig. 1).
Fig.1 Fibre ordinarie e fibre piatte.
Il brevetto e il report pubblicati da Nitto Boseki (NITTOBO)
[1] indicavano che lo spostamento di deformazione di una lastra termoplastica
riempita di fibre piatte (larghezza = 7µm, lunghezza = 28µm, FR = 4) è stato
ridotto dell'80% rispetto alle fibre ordinarie [2].
Tuttavia, pochissime ricerche si sono concentrate sulle
fibre piatte e la tecnologia non era disponibile per simulare e convalidare le
fibre piatte.
Per risolvere questo problema, l'ultima versione di
Moldex3D, software di simulazione dello stampaggio di materie plastiche, ha
sviluppato nuove funzionalità per prevedere e convalidare le parti stampate a
iniezione con fibre piatte.
Ciò può aiutare i progettisti e gli ingegneri a ottenere
migliori proprietà meccaniche e una migliore stabilità dimensionale.
Confronteremo due risultati di spostamento e di deformazione
tra fibre rotonde e fibre piatte (50% in peso di fibra di vetro / compositi PP)
nel caso seguente. Per la fibra tonda, la lunghezza della fibra LF è 0,3 mm, il
diametro della fibra è 15 µm e il rapporto di aspetto è 20. Per la fibra
piatta, la lunghezza della fibra LF è 0,5 mm, il rapporto piatto FR = 4, la
lunghezza minore Lmin = 7µm e la lunghezza maggiore Lmax = 28µm.
La Fig. 2 mostra che le fibre piatte possono ridurre
efficacemente lo spostamento Y del 60%.
Inoltre, la Fig. 3 indica che lo spostamento in direzione Y
(la direzione dello spessore della parte) lungo la lunghezza di flusso
dell'asse X per la fibra piatta è ovviamente più piccolo della fibra rotonda
con una percentuale di miglioramento di circa il 60%.
I risultati dell'analisi delle fibre con Moldex3D hanno
dimostrato che le fibre piatte possono fornire una migliore stabilità
dimensionale rispetto alle fibre rotonde. Si prevede che l'utilizzo di fibre
piatte in varie applicazioni continuerà a crescere [3].
Fig. 2 Confronto dei risultati di deformazione delle fibre
rotonde (superiore) e delle fibre piatte (inferiore).
Fig. 3 Confronto dello spostamento sull'asse Y di fibre tonde e fibre piatte.
Fonte di riferimento:
[1] Nitto Boseki (NITTOBO) Co., Ltd. in Giappone
https://www.nittobo.co.jp/business/glassfiber/frtp/hisff.htm
[2] Fibra di vetro piatta sviluppata per il rinforzo di
resine termoplastiche
https://www.plasticstoday.com/materials/flat-glass-fiber-developed-reinforcement-thermoplastic-resins/96856545057602
[3] La nuova fibra di vetro "piatta" migliora i
compositi TP stampati a iniezione
https://www.ptonline.com/articles/novel-flat-fiberglass-enhances-injection-molded-tp-composites
曾 煥 錩 Iver
Dr. Huan-Chang (Ivor) Tseng
Program Manager presso la divisione R&D di CoreTech
System (Moldex3D)
Ivor Tseng ha conseguito il dottorato presso la National
Chiao Tung University, Taiwan. È specializzato in reologia polimerica,
lavorazione di materiali compositi polimerici e simulazione molecolare. Il suo
nuovissimo modello teorico, "Metodo e supporti leggibili da computer per
determinare l'orientamento delle fibre in un fluido", ha ricevuto un
brevetto degli Stati Uniti. Il suo articolo intitolato "An Objective
Tensor to Predict Anisotropic Fiber Orientation in Concentrated
Suspensions", è stato pubblicato anche dal Journal of Rheology®, una delle
più importanti pubblicazioni leader in Rheological Fundamentals of Polymer
Processing.
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