Rhodia lance MMI*, un nouveau support avancé à la conception pour améliorer la fiabilité de la simulation des pièces plastiques et accélérer l’innovation de ses clients

Düsseldorf, Allemagne – 24 octobre 2007 - Rhodia lance MMI, une nouvelle génération de conception assistée par ordinateur des pièces moulées en polyamide, excellant notamment dans le calcul de résistance à l’impact, propulsant ses polyamides Technyl® et Technyl Star™ sur le devant de la scène. Cette solution innovante de calculs s’appuie sur des données matière perfectionnées, incluant des propriétés à haute vitesse, et sur le logiciel de modélisation multi-échelle Digimat-MF, développé par la société e-Xstream Engineering.

Grâce à cette nouvelle génération de calculs, les pièces moulées en matières plastiques Technyl® et Technyl Star™ deviennent ainsi encore plus prédictibles dans leur comportement mécanique et leur temps de développement s’en trouvent réduit, ainsi que le nombre de prototypes créés.

MMI, vers l’excellence pour la simulation de l’impact

MMI démontre toute sa puissance lors de la simulation de la résistance au choc des pièces en polyamide. En effet, dans le processus de calcul, les propriétés mécaniques avancées de la matrice polyamide, répertoriées dans la nouvelle base de données MMI, sont combinées à l’orientation des fibres de verre définie traditionnellement par un simulateur d’injection. Cette modélisation se fait grâce au nouveau logiciel Digimat-MF. Les propriétés locales de chaque volume élémentaire de la pièce sont ainsi finement décrites. Cette cartographie des propriétés est ensuite utilisée par les logiciels habituels de simulation mécanique type Ansys et LS-Dyna, afin d’évaluer les niveaux de contraintes de la pièce avec une qualité de prédiction inégalée.

Les premières études ont montré un excellent niveau de corrélation entre la simulation d’un choc grâce à MMI et le test réel sur pièces (cf. figure 2). Pour obtenir le même résultat avec une méthode traditionnelle, il aurait fallu effectuer une correction du modèle par « méthode inverse » en utilisant un prototype.

En outre, si la pièce est moulée de manière différente (cf. figure 3), MMI permet d’anticiper, très tôt lors de la conception, le changement de sa résistance mécanique dû à la différence d’orientation des fibres de verre sans repasser par une phase de prototypage.

MMI, une base de données dédiée

Afin de fournir aux ingénieurs calcul des données de très haute qualité sur les matières, Rhodia Polyamide a investi dans un projet de recherche et mis au point des moyens de caractérisation de dernière génération pour ses matériaux tel que :

• Analyse de la microstructure par micro tomographie X permettant de maîtriser l’influence de l’orientation des fibres de verres sur les propriétés mécaniques

• Evaluation de l’endommagement de la matière sous de multiples conditions

• Mesures de fluage…

Le plus notable est sans aucun doute l’investissement réalisé par Rhodia Polyamide dans le domaine de la caractérisation haute vitesse pour les calculs de crash, dotant ainsi les gammes TECHNYL®, TECHNYL STAR™ et TECHNYL® FORCE d’une base de donnée performante dédiée à MMI.

Bénéficier de ces données matière très avancée, permet d’établir une prédiction d’une fiabilité nouvelle.

MMI, une technologie innovante

Au centre de la chaine de calcul se trouve le logiciel DIGIMAT-MF d’e-Xstream Engineering. Fondé sur la théorie de l’homogénéisation semi-analytique non-linéaire en contraintes moyennes, ce logiciel permet de calculer précisément le comportement des matériaux TECHNYL® en tout point de la pièce. Il combine les modèles de comportement évolués de la matrice polyamide développés par Rhodia Polyamide et la description de l’orientation de la fibre de verre établie par un logiciel de simulation d’injection comme MOLDFLOW. Cette approche inédite permet donc de prédire la relation entre l’état d’un polymère thermoplastique renforcé fibre de verre après moulage par injection et les propriétés mécaniques de la pièce fabriquée.

Lors du calcul du comportement mécanique de la pièce, un échange permanent s’effectue entre le code de calcul multi-échelle DIGIMAT-MF et le code de calcul mécanique ANSYS ou LS-Dyna. Ce couplage dynamique permet de prendre en compte les modifications de microstructure pouvant intervenir sous l’effet de la contrainte, afin de décrire précisément le comportement non linéaire complexe du matériau.

MMI permet donc à la fois de capturer l’effet de l’injection sur le comportement mécanique d’une pièce, et de bénéficier des modèles de comportement adapté aux matériaux TECHNYL® pour fiabiliser sa conception en terme d’impact.

MMI, une stimulation de l’innovation pour la filière des plastiques techniques

Les logiciels de simulation actuellement à la disposition des ingénieurs ne permettent pas de prendre en compte aisément l’influence du procédé sur les propriétés mécaniques. De plus, par manque de données disponibles, les lois de comportement spécifiques des matières plastiques (élasto-visco-plasticité, anisotropie en fonction de l’orientation des renforts, fluage, …) sont encore très peu prises en compte. Il en résulte que le dimensionnement des pièces n’est pas toujours optimal, avec notamment l’utilisation de forts coefficients de sécurité ou de méthodes inverses coûteuses. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine de la prédiction de la résistance au choc. Par son système complet de simulations, MMI fiabilise la prédiction du comportement mécanique des pièces en polyamide, accélère les temps de développement et ouvre de nouvelles perspectives d’applications pour les matières plastiques.

Grâce à MMI, Rhodia Polyamide permet à ses clients d’accéder à un niveau supérieur de prédictibilité du comportement de leurs applications, ouvrant ainsi de nouveaux champs d’innovation dans le domaine des pièces plastiques.

* MMI: Multi-scale modelling, Mechanical calculation, Injection moulding simulation

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