塑料包装热成型工艺,如药品包装,决定了其热成型工艺远比普通包装更为严苛。既要满足阻隔性、密封性、卫生安全性等核心性能要求,保障药品在保质期内不受moisture、氧气、光线等外界因素影响,又要符合GMP、欧盟FMD、PPWR等一系列严格的监管标准,实现全流程可追溯与合规验证。但在实际生产中,传统“试错式”工艺模式往往难以应对多重挑战。传统工艺依赖工程师经验反复调试模具参数、优化加热与冷却方案,不仅需要消耗大量的包装材料(如PVC、PVDC、铝箔等)与时间成本,还可能因参数适配不当导致批量生产中断。
Polyflow凭借其在聚合物加工仿真领域的深厚积累,结合药品包装行业的特殊需求,打造了针对性的热成型工艺仿真解决方案,Polyflow不仅能精准模拟热成型过程中的材料流动、温度传导、应力应变等复杂物理现象,更能提前预判工艺缺陷、优化参数设计、缩短研发周期。
几何模型准备:
利用对称性,仅建立1/4模型,在两个对称面上设置对称边界条件,显著降低计算量
计算域分为两个子域:Subdomain 1:模具内部区域,流体受约束流动;Subdomain 2:挤出物区域,可与空气接触自由变形。
-读入准备好的网格文件:blister.msh,单位为mm
-利用软件提供的现成的thermalforming热成型模版:
直接利用软件中提供的材料库:HDPE以及PP,相关粘度信息见下面截图
film膜计算域的处理,设定其充气压力,在片材被加热软化后,通过充气压力让片材贴紧模具型腔,复制出容纳药品的泡罩形状。压力变化可以通过一个IF表达式方式:IF(time <=0.1, 0.0, IF(time >= 0.11, 1.0, (time-0.1)/(0.11-0.1)))
mold模具计算域的处理,设定其运动速度随时间的变化函数 0.01* IF(time <= 0.097, 1.0, IF(time >= 0.103, 0.0, 17.167 - time *166.67))
多层结构组成的聚合物片材,每层均具有独立的材料属性和初始厚度(可设定为常数,或X、Y、Z坐标线性函数)。此处各层均定义在相同流体区域上。求解器将模拟聚合物片材的变形过程,该变形综合了两层的阻力。由于各层需保持粘合状态,因此各层的变形量相同,因为面积拉伸仅需计算一次。
四周边界加持处理:设置类型为zero velocity,代表加持状态
对称边界定义:X,Y两个对称边界
film与mold的接触预定义:penetration accuracy等都是控制塑料片材与模具接触行为的核心参数,penalty coefficient阻止穿透的刚度系数以及slipping coefficient滑移系数都设置很大,表示无穿透无滑移
设置film网格变形以及网格自适应:
后处理中考虑area stretch ratio面积拉伸比,需要做预勾选
核心结果展示:显示全模型
片材厚度随时间的变化
片材面积拉伸比随时间的变化以及片材自适应网格的变化
片材面积拉伸比随时间的变化以及片材自适应网格的变化。这些变化曲线揭示了材料behavior during forming,辅助调整速度、压力等参数,实现最佳成型效果。
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