轻量化是汽车技术可持续发展的必然趋势。本文以在汽车塑料件的设计中应用Autodesk Moldflow的实际案例,展示设计辅助软件为注塑产品设计带来的可持续解决方案。
Moldflow的可持续设计思想
Moldflow作为注塑行业系统性的成本优化的工具,全面实现了塑料件的可持续性绿色设计思想。传统的设计由于按照经验的“试错”法,很难做到系统优化。而塑料件的设计是个极其复杂的工程,包括材料设计、结构设计、模具设计、工艺设计等,只要其中一个环节出问题,就不能保证高质量、低成本的产出。
1、实现社会效益和企业效益的完全统一
Moldflow应用的最终目标是降低成本,其降低成本主要体现在两个方面:一是材料成本。通过优化实现更加巧妙的结构,更合理的壁厚,降低材料的消耗。经过充分优化的塑料制品,其内应力最低,内在品质高,设计寿命就会延长。通过Moldflow优化,使设计更符合环保的材料的使用要求。二是能源消耗。通过Moldflow优化尽可能降低锁模力,降低注射压力,减少电能消耗,减少飞边。充分优化成型周期,提高机器的利用率。众所周知,塑料材料由石油提炼合成,而电能来源主要是火电、水电和核电,二者都和环境保护和可持续发展密切相关,所以Moldflow优化实现了塑料件设计的社会效益和企业效益的完全统一。
2、实现对产品的全面优化
目前大家在结构设计阶段最关心的就是产品的结构强度,耐疲劳,耐热性,耐环境性等,结构CAE可以为大家提供这些分析结果。塑料属于高分子材料,其成型过程收缩不均匀性,各相异性会导致高的残余应力和力学性能分布的不均匀性。鉴于结构CAE考虑材质力学性能的各相同性,免残余应力,所以无法获得准确的分析结果。Moldflow提供了标准的接口,将上述数据无缝导入到结构CAE软件中,从而实现了产品全面优化。全面优化使工艺优化和结构优化形成一个闭环,实现了制造性和功能性的统一,这是达到成本优化最终目标的必备手段。
3、统一交流标准,优化设计流程
目前塑料产品生命周期各阶段包括产品设计、模具设计、量产成型等地域上分散在全球各地,技术上往往各自为政,传统经验的交流不够充分,不能反映问题的实质,无法实现最优化的设计。Moldflow统一了设计链条上的各个环节的交流标准,Moldflow在设计阶段可视化问题点,发现潜在问题,找到发生问题的本质原因,进而确定解决问题的对策。目前,绝大多数公司采用了Moldflow的交流标准,比如通用汽车,苹果公司等。
Moldflow标准的确立意义重大,但交流水平的统一同样重要。鉴于Moldflow属于专业性很强的技术,实现对等水平的交流才能保证交流的有效性。为配合用户交流的标准,Moldflow推出全球认证系统,将Moldflow用户分为三个等级:工程师级、高级工程师级和专家级。用户需要通过一系列严格的考试方能获得相应等级的认证。Autodesk Moldflow中国于2010年10月启动了国内的全球认证。