Тезисы

     Рассмотрены особенности и проблемы расчетов трех разновидностей микролитья под давлением: литья сверхтонкостенных изделий (толщина стенки H не превышает 0.2 мм), изделий очень малых габаритных размеров и изделий с микрорельефом.
     К изделиям очень малых габаритных размеров («мелким» изделиям) можно отнести изделия, которые: не являются сверхтонкостенными, т.е. имеют малую (0.2 мм < H ≤ 1 мм) или среднюю (1 мм < H ≤ 4 мм) толщину и габаритные размеры, сравнимые с толщиной.

     К проблемам математического моделирования процесса получения сверхтонкостенных изделий относится учет модуля упругости (продольного и поперечного модулей упругости в анизотропной модели) материала, в частности при прогнозировании характеристик напряженно-деформированного состояния отливки: технологической усадки, коробления и остаточных напряжений. Эксперименты показывают значительное повышение модуля упругости термопластов при уменьшении толщины стенки литьевого изделия, что снижает технологическую усадку и коробление, но увеличивает остаточное напряженное состояние.

     Основной особенностью "мелких" изделий является то, что начальное струйное заполнение распространяется на большую часть оформляющей полости. При этом поток расплава на некоторое время теряет контакт с двумя или одной стенкой литьевой формы, что вызывает проблемы внешнего вида, точности, а также оптических, механических и прочих характеристик литьевого изделия.  

     Одна из проблем моделирования литья изделий с микрорельефом связана с влиянием сетки: в области микрорельефа требуется сетка с очень мелкими элементами. Однако, если аналогичная густота сетки применяется для всего изделия, очень большое количество элементов сетки значительно повышает время расчета. Если же для областей изделия, не содержащих микрорельеф, используют существенно более крупные элементы (когда размеры элементов различаются на порядки), может появляться эффект, вызванный влиянием накопленной ошибки численного расчета: фронт расплава «тормозит» в области мелкой сетки. Данная проблема характерна как для 3D, так и 2.5D- расчетов.

Литература

     1. Angelov A.K., Coulter J.P. Micromolding product manufacture – A progress report // 62 th SPE ANTEC Tech. Papers. 2004. - P. 748 - 751.

     2. Attia U.M., Marson S., Alcock J.R. Micro-injection moulding of polymer microfluidic devices // Microfluid Nanofluid. 2009. V. 7. - P. 1 - 28.

     3. Baruffi F., Calaon, M., Tosello G. Effects of micro-injection moulding process parameters on accuracy and precision of thermoplastic elastomer micro rings // Prec. Eng. 2018. V. 51. - P. 353 - 361.

     3. Giboz J., Copponnex T., Mele P. Microinjection molding of thermoplastic polymers: morphological comparison with conventional injection molding // J. Micromech. Microeng. 2009. V. 19, № 025023. - P. 1 - 12.  

     4. Holthusen  A.-K., Riemer O., Schmütz J., Meier A. Mold machining and injection molding of diffractive microstructures // J. Manuf. Process. 2017. V. 26. - P. 290 - 294.

     5. Ito H. et al. Development of intelligent analysis system for micro-scale injection molding process. 2009.

     6. Jackson M.J. Micro and nanomanufacturing. Springer Science + Business Media LLC, 2007. 701 p.

     7. Konsulova-Bakalova M. Application of SolidWorks Plastic in the training in mechanical engineering // Annu. J. Tech. Univ. Varna Bulg. 2017. V. 1, № 1. - P. 85 - 96.

     8. Liou G.L., Young W.B. The filling behavior of reinforcing glass fiber in micro injection molding // Int. Polymer Process. 2010. V. 25, № 4. - P. 264 - 269.

     9. McFarland A.W., Colton J.S. Production and analysis of injection molded micro-optic components // Polymer Eng. Sci. 2004. V. 44, № 3. - P. 564 - 579.

     10.  Mnekbi C., Vincent M., Agassant J.F. Polymer rheology at high shear rate for microinjection moulding // Int. J. Mater. Form. 2010. V. 3, Suppl. 1. - P. 539 - 542.

     11. Pranov H., Rasmussen H. K., Larsen N. B., Gadegaard N. On the injection molding of nanostructured polymer surfaces // Polymer Eng. Sci. 2006. V. 46, №2. - P. 160 - 171.

     12. Rasmussen H.K., Hassager O. The role of surface tension on the elastic decohesion of polymeric filaments // J. Rheol. 2001. V. 45, № 2. - P. 527 - 537.

     13. Rytka C. Replication of functional polymeric micro- and nanostructures. D. Eng. Sci. Dissertation.Technical University Dortmund, 2016. - 145 p.

     14. Spiegelberg S.H., Ables D.C., McKinley G.H. The role of end-effects on measurements of extensional viscosity in filament stretching rheometers // J. Non-Newt. Fluid Mech. 1996. V. 64, № 2-3. - P. 229 - 267.

     15.Tofteberg T., Amedro H., Andreassen E. Injection molding of a diffractive optical element // Polymer Eng. Sci. 2008. V. 48, № 11. - P. 2134 - 2142.

     16. Tom A.M., Layser G.S., Coulter J.P. Mechanical property determination of micro injection molded tensile test specimens // 64 th SPE ANTEC Tech. Papers. 2006. - P. 2541 - 2545.

     17. Tosello G.,  Hansen H.N. Micro-injection-molding // Micro-manufacturing engineering and tevhnology / Ed. by Y. Qin. Elsevier, 2010. - P. 90 - 113.

     18. Tosello G. Micro injection molding. - Munich: Carl Hanser Verlag, 2018. - 380 p.

     19. Wang M.-W., Arifin F., Kuo H.-L. Study on micromoulding of a high viewing angle LED lens // Plast. Rubb. Compos. 2020. V. 49, № 1. - P. 35 – 45.

     20. Xie L., Shen L., Jiang B. Modelling and simulation for micro injection molding process // Computational fluid dynamics technologies and applications / Ed. by I. Minin. - Rijeka, Shanghai: InTech, 2011. - P. 318 - 332.

     21. Yang W.H., Chang D., Yang V., Chang P., Hwang S. 3D numerical simulation of micro injection molding // Polymer Processing Society. 22 nd Annual Meeting. Yamagata, Japan. July 2-6. 2006. Paper G 08-07.

     22. Yang C., Yin X.-H., Cheng G.-M. Microinjection molding of microsystem components: new aspects in improving performance // J. Micromech. Microeng. 2013. V. 23. Paper 093001. - P. 1- 21.

     23. Yao M., McKinley G.H. Numerical simulation of extensional deformations of viscoelastic liquid bridges in filament stretching devices // J. Non-Newt. Fl. Mech. 1998. V. 74. - P. 47 - 88.

     24. Yao D., Kim, B. Simulation of the filling process in micro channels for polymeric materials // J. Micromech. Microeng. 2002. V. 12, № 5. - P. 604 - 610.          

     25. Yu W., Ruan S., Li Z., Gu J., Wang X., Shen C., Chen B. Effect of injection velocity on the filling behaviors of microinjection-molded polylactic acid micropillar array product // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2019. V. 103. - P. 2929 - 2940.

     26. Лапшин В.В. Основы переработки термопластов литьем под давлением. - М.: Химия, 1974. - 270 с.

Перепечатка публикаций сайта допускается только с 
разрешения авторов