GUIDA IN ITALIANO
openInjMoldSim è il solver per openFOAM v7/6/5 per la simulazione dello stampaggio ad iniezione di polimeri. Come openFOAM è distribuito secondo licenza GPL ed è liberamente scaricabile dal repository:
https://github.com/krebeljk/openInjMoldSim
Requisiti: -openFOAM7 installato (generalmente in /opt/openfoam7 se si utilizzano repository ubuntu).
Una volta replicato il repository sul proprio pc per l'installazione del solver si procede a copiare la cartella di origine in openfoam7
$ sudo cp -R /home/user/openInjMoldSim/applications/solvers/multiphase/openInjMoldSim/ /opt/openfoam7/applications/solvers/multiphase
$ cd
/opt/openfoam7/applications/solvers/multiphase/openInjMoldSim
Si dichiara quindi che vogliamo che il solver venga compilato direttamente insieme agli altri solver di openfoam7 (FOAM_APPBIN) modificando una stringa all'interno di Make/files:
$ sudo gedit /Make/files
e cambiamo la riga:
EXE = $(FOAM_USER_APPBIN)/openInjMoldSim
in
EXE = $(FOAM_APPBIN)/openInjMoldSim
Salviamo e chiudiamo "files" , da terminale quindi eseguiamo questa sequenza di comandi
$ wclean
$ sudo bash
$ wmake
Al termine della compilazione avrete installato openInjMoldSim in OF7.
ENGLISH TUTORIAL
openInjMoldSim is the openFOAM sovler for injection molding analysis, it is opensource and free and you can get it from:
https://github.com/krebeljk/openInjMoldSim
first of all you must have openFOAM7 installed on your PC (usually in /opt/openfoam7 with ubuntu repository).
Once get the repository on your pc you should copy the installation folder in the openFOAM7 application folder:
$ sudo cp -R /home/user/openInjMoldSim/applications/solvers/multiphase/openInjMoldSim/ /opt/openfoam7/applications/solvers/multiphase
$ cd
/opt/openfoam7/applications/solvers/multiphase/openInjMoldSim
Now it's time to tell the compiler that we want the solver in the same folder where other solvers are stored in openfoam7 (FOAM_APPBIN), we can do this just by modifying a line in the file Make/files in openInjMoldSim
$ sudo gedit /Make/files
changing the line
EXE = $(FOAM_USER_APPBIN)/openInjMoldSim
to
EXE = $(FOAM_APPBIN)/openInjMoldSim
save and close gedit , now from terminal:
$ wclean
$ sudo bash
$ wmake
At the end the solver will be ready to use in your openfoam7 installation.
Tratto dall'esposizione a TECNOLOGIE OPEN SOURCE PER INDUSTRIA 4.0 - Firenze 19/02/2020.
Nello stampaggio ad iniezione dei polimeri (injection molding) la termica dello stampo riveste un ruolo fondamentale sulla qualità del pezzo prodotto. Lo stampo, oltre a conferire la forma, è progettato con un circuito di condizionamento utile a smaltire omogeneamente il calore necessario a far solidificare il pezzo mantenendo allo stesso tempo una temperatura superficiale sufficientemente alta da permettere lo scorrimento del polimero nella cavità. ARGO srl e CFD FEA Service hanno sviluppato una serie di algoritmi automatizzati, nominata MoldApp, per l'analisi della termica stampo durante la delicata fase di avvio produzione. Di seguito la presentazione esposta a TECNOLOGIE OPEN SOURCE PER INDUSTRIA 4.0.
Durante l’avvio produzione lo stampo passa da temperatura ambiente alle condizioni di regime attraverso un transitorio che dura un certo numero di cicli di stampaggio non noto a priori, normalmente i pezzi prodotti in questa fase vengono scartati in quanto non conformi. In questo lavoro Code_Aster è stato utilizzato per ottimizzare un avvio produzione simulando l’evoluzione termica derivante da una serie di cicli di stampaggio a partire da una condizione di avvio definita. Lo script di simulazione è stato inoltre progettato per interfacciare Code_Aster con un file xml contenente i parametri con cui l’operatore può facilmente modificare le condizioni del ciclo produttivo (iniezione, raffreddamento ed estrazione), i parametri del circuito di condizionamento e tutte le condizioni geometriche al contorno. Il responsabile produzione, utilizzando questo script Code_Aster, sarà così in grado di individuare preventivamente i settaggi macchina migliori per ridurre i cicli necessari al raggiungimento della condizione stazionaria, risparmiando tempo e risorse. Lo sviluppo dello script prevederà l’accoppiamento indiretto delle superfici di condizionamento con una simulazione CFD eseguita su openFoam al fine di migliorare l’accuratezza dei risultati.
Il defeaturing di una geometria CAD è una pratica fondamentale nella simulazione degli stampi per materie plastiche. Le geometrie CAD di uno stampo sono infatti ricche di dettagli realizzativi che sono tuttavia inutili quando si va a simularne il suo funzionamento. Normalmente appena importato il file STEP l’operatore si trova di fronte una serie di piccole raggiature, fori, marchiature e altri dettagli geometrici che non danno alcun valore aggiunto alla simulazione. La dimensione di una mesh ricavata da un file CAD segue il rapporto tra la dimensione caratteristica dell’oggetto e la taglia minima dell’elemento necessaria per rappresentare tutti i dettagli geometrici, maggiore il numero di dettagli, maggiore il numero di elementi della mesh. Diventa così chiaro quanto sia importante eliminare tutti i dettagli superflui per non avere a che fare con una mesh composta da diversi milioni di elementi (quasi proibitiva per utilizzo FEM, accettabile su cluster per CFD) solo per simulare uno stampo di piccole dimensioni o un suo inserto.
Parafrasando la cultura pop: “da grandi mesh derivano grandi tempi di calcolo”.
Questo non significa che bisogna semplificare tutto all’inverosimile, una geometria troppo semplificata non è in grado di rappresentare correttamente i fenomeni fisici che avvengono durante la simulazione del ciclo di stampaggio. Tocca all’operatore definire quali dettagli sono caratteristici dello stampo e quali sono inutili in fase di simulazione.
Chi opera spesso “conto terzi” sa benissimo quanto servano gli strumenti in grado di semplificare una geometria che nella maggior parte dei casi giunge in un formato di scambio come .step, .brep o .igs. Ovviamente la soluzione migliore resta sempre quella di operare sul file CAD proprietario ove è stato disegnato, in questo modo si eliminano in maniera rapida e precisa tutte le piccole raggiature e fori superflue ai fini della simulazione. Quando questo non è possibile si può risparmiare notevole tempo utilizzando software specifici per il defeaturing delle geometrie CAD.
Tralasciando le soluzioni commerciali, in questo breve articolo vogliamo suggerirvi una soluzione completamente opensource e già dotata di buona automazione, essenziale per ridurre i tempi necessari al defeaturing.
Programma : FreeCAD
Modulo : Defeaturing Workbench
FreeCAD possiede un utilissimo add-on dedicato al defeaturing delle geometrie importate. A questo link la guida in inglese all’installazione ed utilizzo del “Defeaturing Workbench” (P.S. a breve vi proporremo una versione italiana di questa guida).
ESEMPIO APPLICATIVO
Di seguito vi mostriamo l’efficacia del defeaturing nel realizzare la mesh di un inserto stampo per lo stampaggio con canali caldi (hot runners) e raffreddamento conformato (conformal cooling).

A sinistra la geometria originale composta da una serie di dettagli realizzativi sull’esterno boccola quali:
- il canale di raffreddamento(in blu),
- le sedi delle guarnizioni di tenuta,
- una serie di raggiature di collegamento tra i vari cambi spessori.
A destra è la geometria dopo defeaturing in cui sulla superficie esterna è rimasto il solo canale di raffreddamento con le sue raggiature.
La semplificazione è stata effettuata ai fini dell’analisi con Mold-Up, il nostro software per la simulazione dell'avvio stampo, mantenendo correttamente rappresentata solo la geometria del canale di raffreddamento (in blu nell'immagine precedente). Nell'immagine seguente sono evidenziate in rosso le superfici sottoposte a defeaturing con FreeCAD.

E per quanto riguarda la mesh?
La mesh 1D-2D (NETGEN) del nostro inserto passa da 1.8M elementi a 0.8M elementi solamente applicando il defeaturing alle superfici esterne. Un risultato davvero considerevole ottenuto in meno di un'ora di lavoro tra FreeCAD e SALOME operando direttamente su di un file step.
