Filières d`extrusion PVC

Filières d’extrusion PVC
Comment la simulation numérique de l’écoulement permet de
réduire les coûts de mise au point de 50% ?
Philippe KLEIN et Frédéric FRADET, GAMMA POINT, PLASTINNOV, Saint Avold FRANCE
GAMMA POINT est un bureau d’étude
spécialisé dans la simulation des
procédés de transformation des
polymères thermoplastiques.
La régulation en température uniforme
des outillages nous permet d’opter
pour un modèle Newtonien généralisé
isotherme.
L’utilisation d’ANSYS POLYFLOW
permet à GAMMA POINT de faire
bénéficier à ses clients d’un puissant
outil numérique permettant d’explorer
les conditions de transformation de
leurs produits.
Fitting des mesures de viscosité
Une loi de CROSS du type f(g)=fac/(1+
(tnat*g)expom) est retenue pour intégrer
Dans ce contexte nous avons eu
l’occasion d’apporter notre savoir faire
dans la phase de conception d’un
ensemble de trois filières d’extrusion.
Ces profilés en PVC sont destinés à
l’industrie du bâtiment.
Dans
ce
secteur
d’activité
la
concurrence entre fournisseurs est
forte et le prix des outillages devient un
critère décisif pour remporter les
marchés. Une part non négligeable du
prix d’un outillage est attribuable à sa
mise
au
point
qui
se
fait
traditionnellement
par
essais
successifs sur extrudeuse suivis de
retouches de la géométrie par usinage.
le comportement visqueux. Un faible
glissement à la paroi est pris en
compte.
Les hypothèses formulées sur le
comportement matière sont ensuite
vérifiées
en
reproduisant
un
écoulement existant.
L’étude présentée a pour but
d’optimiser les formes de l’écoulement
afin de réduire au maximum les essais
de mise au point des outillages et par
conséquent coûts et délais.
La première étape consiste à
déterminer les propriétés rhéologiques
du matériau et le comportement de la
couche limite à l’interface métal
polymère.
Validation du modèle numérique
L’étude des nouveaux outillages
débute sur la base d’une CAO de
l’écoulement fournie par le client.
Modèle CAO
Optimisation des sections
d’alimentation
Le
premier
travail
consiste
à
déterminer la répartition des vitesses
obtenue avec cette configuration.
Vitesses
La lecture du champ de vitesse sur la
section de sortie nous indique une
vitesse maxi atteinte dans les zones de
jonction en ‘’T’’ de l’ordre de 293 mm/s.
La vitesse mini (à cœur) est relevée à
144 mm/s, soit un défaut de vitesse de
103%.
Plus globalement ont peut décomposer
la section de sortie en trois zones
constituées par la paroi verticale et les
deux parois horizontales. Celles-ci sont
alimentées par des cavités séparées
afin de pouvoir répartir le débit vers les
parties critiques.
Une simple modification des cotes, et
notamment de l’épaisseur, permet de
corriger la plus grande partie des
défauts de vitesse.
Trois à quatre essais virtuels sont
nécessaires
pour
atteindre
une
configuration satisfaisante. Le temps
de modélisation nécessaire pour
modifier un maillage varie entre 1 et 2
heures. Le temps de calcul est de
l’ordre de 30 min (Intel core2 @ 3Ghz).
Les gains pour le filiériste sont
conséquents puisque le nombre de
mises au point sur ce type de produit
(7 à 10 auparavant) est réduit de 4 à 7
essais.
Le coût total d’une itération de mise au
point est estimé à 850€. Au final le
gain pour le client varie entre 3400€ et
5950€ par filière fabriquée.