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浅谈CAE在产品包装设计中的作用【连载1】

CAE,全称是Computer Aided Engineering,计算机辅助工程,指用计算机辅助求解复杂工况、分析产品的结构性能,以及优化产品性能等的软件技术。运用CAE技术,可以减少开模,规避设计风险,缩短包装设计周期,优化产品包装结构,解决具体问题。

** 文章里采用的图片都是已经上市产品!!**

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在包装设计中,CAE通常会运用在以下几个方面,我们来一一给大家解释。

吹塑(包括EBM/ISBM)

顶压(Top Load)

跌落(Drop Test)

挤压(Squeezing Capability)

运输模拟(Transportation)

设计检验(Design Check)

模流分析(Mold Flow Analysis)

拓扑优化(Topology optimization)

具体问题(Trouble shooting)

总结(Conclusion)

 
 

一. 吹塑(EBM/ISBM ) & 顶压 (Top load)

吹塑CAE的一般做法是,通过CAD模型,建立吹塑CAE模型。然后根据瓶身设计,大致调整Parison厚度分布,进行吹塑的模型运算,得到瓶身的厚度云图。然后将此厚度云图进行顶压分析,如果顶压高于实验要求,例如大于175N,则可以减薄Parison的厚度或者调整厚度分布(例如减少底部的厚度,增加肩部的厚度),再次进行运算。

通过吹塑的CAE分析,工程师可以得到以下几个数据:

  • 最优壁厚分布下的产品下限克重

  • 最优壁厚分布的Parison厚度云图,用作指导生产

  • 产品的壁厚分布云图

                         图为瓶子的CAD模型以及根据模型制作的模具

通过顶压的CAE分析,工程师可以得到以下几个数据:

  • 顶压时产品的变形

  • 顶压的力-距离分布曲线

  • 需要改进或者加强的地方(例如增加Rib,提高抗压的同时可以相应减少克重)

    图为仿真模拟在22g(优化Parison后)的时候,瓶子的壁厚分布(红色2mm,蓝色0.4mm左右)

    图为顶压仿真模拟显示22g瓶子的变形和受力点


    实际测试(上)和CAE分析的应力应变曲线比较

二. 跌落 (Drop Test )

跌落模拟,可以提前预知设计在某厚度分布时,在跌落中产生的形变,用作指导Parison以及其厚度的设计。

图为农夫山泉获奖设计的真实跌落(左)与跌落模拟结果(右)

三. 挤压 (Sequeeze Capability )

在日化产品中,一般会进行挤压测试,即模拟消费者在使用该产品时,使用多少牛顿的力或者挤压多少距离的时候,得到相应的多少产品。又或者是,在产品余剩不多,消费者挤压的时候,瓶子是否会产生塑形形变。

 

四.运输模拟(Transportation Test)

模拟运输可以模拟产品在托盘上遇到特殊情况时的表现。

图为模拟托盘单边跌落

图为模拟托盘冲撞

五. 模流分析 (Mold Flow Analysis)

日化产品的盖子等注塑件一直是风险点,通过模流分析,工程师可以提前知道风险点,包括:Weld line, 翘曲,缩水,内应力,Cycle time等。

图为运用模流分析模拟自动洗手液产品的注塑过程以及分析风险点



 

以上内容来源于包装之家。