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      淺談CAE在產品包裝設計中的作用【連載1】

      CAE,全稱是Computer Aided Engineering,計算機輔助工程,指用計算機輔助求解復雜工況、分析產品的結構性能,以及優化產品性能等的軟件技術。運用CAE技術,可以減少開模,規避設計風險,縮短包裝設計周期,優化產品包裝結構,解決具體問題。

      ** 文章里采用的圖片都是已經上市產品??!**

       

      在包裝設計中,CAE通常會運用在以下幾個方面,我們來一一給大家解釋。

      吹塑(包括EBM/ISBM)

      頂壓(Top Load)

      跌落(Drop Test)

      擠壓(Squeezing Capability)

      運輸模擬(Transportation)

      設計檢驗(Design Check)

      模流分析(Mold Flow Analysis)

      拓撲優化(Topology optimization)

      具體問題(Trouble shooting)

      總結(Conclusion)

       
       

      一. 吹塑(EBM/ISBM ) & 頂壓 (Top load)

      吹塑CAE的一般做法是,通過CAD模型,建立吹塑CAE模型。然后根據瓶身設計,大致調整Parison厚度分布,進行吹塑的模型運算,得到瓶身的厚度云圖。然后將此厚度云圖進行頂壓分析,如果頂壓高于實驗要求,例如大于175N,則可以減薄Parison的厚度或者調整厚度分布(例如減少底部的厚度,增加肩部的厚度),再次進行運算。

      通過吹塑的CAE分析,工程師可以得到以下幾個數據:

      • 最優壁厚分布下的產品下限克重

      • 最優壁厚分布的Parison厚度云圖,用作指導生產

      • 產品的壁厚分布云圖

                             圖為瓶子的CAD模型以及根據模型制作的模具

      通過頂壓的CAE分析,工程師可以得到以下幾個數據:

      • 頂壓時產品的變形

      • 頂壓的力-距離分布曲線

      • 需要改進或者加強的地方(例如增加Rib,提高抗壓的同時可以相應減少克重)

        圖為仿真模擬在22g(優化Parison后)的時候,瓶子的壁厚分布(紅色2mm,藍色0.4mm左右)

        圖為頂壓仿真模擬顯示22g瓶子的變形和受力點


        實際測試(上)和CAE分析的應力應變曲線比較

      二. 跌落 (Drop Test )

      跌落模擬,可以提前預知設計在某厚度分布時,在跌落中產生的形變,用作指導Parison以及其厚度的設計。

      圖為農夫山泉獲獎設計的真實跌落(左)與跌落模擬結果(右)

      三. 擠壓 (Sequeeze Capability )

      在日化產品中,一般會進行擠壓測試,即模擬消費者在使用該產品時,使用多少牛頓的力或者擠壓多少距離的時候,得到相應的多少產品。又或者是,在產品余剩不多,消費者擠壓的時候,瓶子是否會產生塑形形變。

       

      四.運輸模擬(Transportation Test)

      模擬運輸可以模擬產品在托盤上遇到特殊情況時的表現。

      圖為模擬托盤單邊跌落

      圖為模擬托盤沖撞

      五. 模流分析 (Mold Flow Analysis)

      日化產品的蓋子等注塑件一直是風險點,通過模流分析,工程師可以提前知道風險點,包括:Weld line, 翹曲,縮水,內應力,Cycle time等。

      圖為運用模流分析模擬自動洗手液產品的注塑過程以及分析風險點



       

      以上內容來源于包裝之家。

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