502 Altair InspirePolyFoam发泡工艺仿真_v2023

设计创新产品的挑战

为性能而设计
力量、速度、质量

可持续发展设计
新材料，减少，再利用和回收

经济实惠的设计
产品成本、维护、保修

Injection Molding

Sheet Metal Forming

Metal Extrusion

3D Printing

Casting

Polyurethane Foaming

铸造

冲压

注塑

挤压 ( 金属、聚合物、 RTM )

PU 发泡

增材

高度集成的 Altair 仿真解决方案、设计出高性能且可制造的产品

PU 工艺的重要性

显著特性 :

轻量

单位质量强度性能

绝热性

高的可持续性

汽车内饰 ( 例如：座椅、方向盘 )

家用电器 ( 例如：冰箱 )

电子产品

体育用品

Polyurethane (PU) Foam Simulation

基于仿真驱动设计的 PU 发泡工艺仿真工具 :

产品开发之初，验证产品的可制造性

优化工艺参数，减少产品缺陷

快速得到合理的设计和工艺参数，缩短产品开发周期

行业内一流的求解器技术，结果准确且求解速度快

具有可扩展性的常用产品材料和模具材料数据库

更低的制造成本，更高的产品质量

及早做出更好的产品设计决策

按时、按预算交付生产

通过了解整个过程和识别制造缺陷，减少昂贵的模具试验和废品率

从“ know how ”到“ know why ” ， 通过减少模具试制消除昂贵的模具原型制造

更好的定制泡沫产品，快速、更明智的设计周期，更少的迭代以确保制造设计

与设置有关的参数

产品 CAD 模型

材料属性、模具和原材料的初始温度

喷嘴相关 : 喷嘴尺寸、路径、流量和时间

模具相关 : 粘扣带，镶件、导流管、模具、排气口

工艺参数 : 填充率、凝胶率、工艺时间、模具倾转轴和角度

求解控制参数 : 网格大小和分布 , 样本和传感器位置、结果输出时间间隔

合理设计且可持续性的泡沫产品

预测发泡过程中的 PU 反应现象
同时进行流体和化学反应分析，包括传热
全面的材料数据库

© Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.

Polyurethane cushion

支持点状排气孔

圆形和矩形

支持排气压力控制

排气槽

排气相关：

增加了 Material Viewer 实现材料的管理和查看

材料的选择：内置和用户定义

材料的编辑

材料的输出

材料相关：

模具运动：

平动和转动

流固耦合

输送机上的连续发泡工艺

模具或嵌件等实体零件可以通过 FSI 特征以移动方式进行分析 .

如下图所示，注射继续进行，模具随着时间的推移移动以连续生产泡沫产品

Fig. Continuous foaming process using FSI feature

对称边界

I nspire PolyFoam 提供了多达 3 个轴的对称边界条件 .

如果喷嘴在对称平面上，则体积域会减小，因此用户需要小心浇注质量 .

从下图可以看出，如果不施加对称性，则一些阻力作用在平面上 .

相反，当应用对称条件时，填充图案几乎是对称的 .

Fig. The result difference with and without the symmetry boundary

用于优化的输出

Fig. 使用 HyperStudy 优化参数时使用传感器数据的示例

用于优化的输出

当泡沫部件中安装多个传感器时， Inspire PolyFoam 会输出数据文件 “H3d_Sensor_HeadID” and “H3d_Sensor_FillTime”.

它可以在 HyperStudy 中用于工艺条件的自动优化 .

Fig. The output data of Head ID and Filling Time (from the sensors)

比热和导热系数的输出

输出了 PU 泡沫的比热容和导热系数 .

这些热特性考虑了每种物质的化学反应和分数，例如水、 CO2 和发泡剂 .

热性能使用体积或质量平均方程计算 :

此信息将写入项目的“ Res” 文件夹中的“ Property.dat” 文件 .

Fig. 热属性的输出

材料开发协作

汽车及家用电器

挑战：提高冰箱柜体的质量

聚氨酯发泡与大多数其他制造工艺完全不同，填充和发泡过程中的材料行为是了解该过程的关键

解决方案：使用 Inspire P olyFoam 进行聚氨酯发泡模拟

一旦材料标定完成， Inspire FolyFoam 就可以实现工艺过程的模拟和优化以及随后的化学反应

价值：显著的时间和成本节省带来巨大的投资回报率

诸如未填充区域和密度分布不均匀等缺陷可以在模具加工之前就预测和纠正

挑战：由于需求增加而扩大生产规模

聚氨酯发泡隔热材料的故障导致生产延迟，制造成本的增加，降低扩大生产规模的能力

解决方案：使用 Inspire PolyFoam 进行聚氨酯发泡模拟

通过聚氨酯发泡仿真建立仿真驱动的设计流程，在设计阶段的早期识别和纠正制造问题

价值：显著的时间和成本节省带来巨大的投资回报率

客户从 CAD + 原型驱动的方法转向采用 SDfM ，自首次实施以来就实现了巨大的投资回报率

软泡

半硬泡

硬泡

计算结果

基于喷嘴位置和顺序的动态流动过程

基于工艺过程的结果，喷射过程和发泡过程 :

温度分布

密度分布

压力分布

速度分布

模具温度

发泡填充时间以及熟化阶段的压力变化

Crashpad

Steeling wheel

Cabinet

Door

Seat

Dash ISO pad

Jounce

bumper

Automotive

Appliance

Construction

Plant

cushion

back

行业应用（汽车、家电）

官网 : www.altair.com.cn 技术博客 : blog.altair.com.cn 技术服务热线 : 400-619-6186 邮箱 : info@altair.com.cn

THANK YOU

更多资讯，欢迎关注 Altair 微信公众号