ARTICOLO DA RIVISTA “STAMPI” di “TECNICHE NUOVE” DEL MESE DI DICEMBRE 2001

Titolo: Stampi rapidi con SolidWorks e MoldWorks

 Riassunto: Combinando le funzionalità di SolidWorks agli automatismi di SplitWorks e di MoldWorks, l’utente dispone di un ambiente di progettazione di stampi per iniezioni plastiche dove l’esecuzione dei processi evidenzia un significativo incremento della produttività
Con oltre trecento applicativi certificati, il sistema di modellazione SolidWorks può essere considerato uno degli strumenti che maggiormente si prestano alla definizione di ambienti verticali, attraverso l’integrazione di funzionalità indirizzate ad uno specifico ambito progettuale. In questa categoria rientrano due applicativi proposti dall’azienda israeliana R&B e distribuiti in Italia da Solid Technology, società del gruppo SoftPeople. I nomi degli applicativi, SplitWorks e MoldWorks, evidenziano sia la stretta parentela con l’ambiente di progettazione, di cui condividono database e modalità operative, sia la loro missione: assistere il progettista rispettivamente nella generazione della suddivisione dello stampo e nella definizione fisica delle piastre degli stampi, principalmente per iniezioni plastiche.
Con SplitWorks il progettista ha la possibilità di esplorare diverse soluzioni per individuare la direzione di suddivisione ottimale, attraverso l’analisi di anteprime con annotazioni cromatiche del modello, che evidenziano la scomposizione tra matrice e punzone. Uno dei sotto-prodotti di questa esplorazione è il controllo dell’assenza di superfici sottosquadra. Il risultato può essere esportato verso ambienti di lavorazione, oppure trasferito a MoldWorks per essere integrato nelle piastre che costituiscono lo stampo. In questa fase gioca un ruolo fondamentale la varietà delle librerie dei fornitori (tra cui Pedrotti, Sideco, Hasco e National) e la semplicità con cui viti, estrattori, impianti di raffreddamento e gli usuali accessori possono essere inseriti e soprattutto aggiornati, se richiesto dall’evolvere del progetto.
L’utilizzo di queste personalizzazioni è del tutto trasparente all’utente: non è necessario trasferire dati da un applicativo all’altro, tanto meno imparare nuove interfacce in quanto le funzionalità di SplitWorks e MoldWorks si presentano all’utente sotto forma di menu e toolbox addizionali, del tutto analoghi a quanto presente in SolidWorks.

SplitWorks

L’ordine dei comandi nella toolbox di SplitWorks richiama la sequenza delle fasi da svolgere per completare la definizione della matrice e del punzone. Il primo bottone attiva la fase di suddivisione delle parti (Split Part), in cui il progettista analizza ed individua la direzione di suddivisione ottimale: selezionando una faccia o un piano del modello, oppure creandone uno apposito, viene implicitamente specificata come direzione la relativa normale.  Al momento il sistema non è in grado di individuare automaticamente la linea di suddivisione, pur fornendo gli strumenti che consentono, appoggiandosi ai comandi di SolidWorks, di definire o selezionare una sequenza di spigoli per realizzare una superficie radiale. Prima ancora che il comando sia eseguito, SplitWorks annota il modello cromaticamente, secondo una legenda sotto controllo dell’utente, per riportare quali siano le superfici che apparterranno alla matrice, al punzone, ad entrambe le direzioni (perpendicolari al piano di suddivisione) e quelle senza spoglia (il relativo angolo viene indicato come argomento del comando). Al progettista non resta che indicare i nomi per le diverse parti risultanti dal processo di suddivisione, nonché quello dell’assieme in cui verranno referenziate.
I quattro componenti sono meglio evidenziati utilizzando il comando Explode: una barra scorrevole controlla la distanza relativa a cui sono mostrate le quattro parti. La descrizione di queste è inserita nel Feature Manager di SolidWorks: ciascuna parte è descritta come albero parametrico di funzioni e profili usati per la costruzione del modello, incluso l’albero dell’assieme e dei relativi vincoli. Selezionando elementi sul modello o nel Feature Manager, si indica al sistema come completare la definizione di matrice e punzone, assegnando ad essi, ad esempio, le superfici individuate come laterali, cioè con un asse perpendicolare alla direzione di estrazione. Durante questa fase le superfici possono essere duplicate o spostate in una delle parti create automaticamente o appositamente definite dall’utente, ad esempio per carrelli laterali.
Eventuali aperture presenti in una delle superfici del punzone o della matrice sono chiuse con un apposito comando di SplitWorks (Plug Holes). L’utente ha due possibilità: per l’approccio automatico è richiesta esclusivamente l’indicazione della superficie dove sono presenti i fori da colmare, mentre per il processo manuale l’indicazione da fornire al comando è l’elenco degli spigoli che delimitano le aperture.
Le modifiche al modello possono essere apportate sia nella vista d’assieme, preferibile quando è necessario riferire elementi di altre parti, sia nel loro contesto, con un vicendevole allineamento automatico. Nella seconda condizione è più semplice selezionare tutte le superfici per raggrupparle in una sola, passo indispensabile per sfruttare gli automatismi messi a disposizione da SplitWorks per le restanti fasi. Le superfici di partenza, selezionabili con un unico comando, non devono avere sovrapposizioni, situazione pressoché garantita per costruzione in quanto l’intero processo si fonda su un solido, definito direttamente in SolidWorks o ricostruito dopo l’import da un formato neutro.
La superficie di partizione viene definita sfruttando il comando Loft, un’estensione di analoghe funzionalità disponibili in SolidWorks, ma rese più semplici e produttive. Attraverso l’apposita interfaccia, l’utente può, infatti, indicare il bordo di inizio e di fine, lasciando a SplitWorks il compito di individuare la catena di bordi contigui che concatenano i due punti, considerando la continuità di tangenza. Gli spigoli possono essere aggiunti anche individualmente, se la contiguità è interrotta da uno spigolo vivo. Il sistema controlla che l’insieme di spigoli risultante sia contiguo e sul bordo della superficie. Prima di attivare il comando rimane da specificare la direzione e la distanza di estensione. La superficie di partizione, unita a quelle del punzone, viene usata per limitare l’estrusione del rettangolo in grado di contenere interamente l’ingombro del punzone stesso.
La matrice è ottenuta in modo simile, sfruttando le operazione tra solidi messe a disposizione da SolidWorks. Il parallelepipedo di riferimento, relazionato al rettangolo usato per definire il punzone, è ottenuto anch’esso da un’operazione di estrusione e da esso viene sottratto il solido del punzone e dello stampo, ottenendo il solido della matrice, che verrà aggiornato dal sistema in caso di variazione ad una delle sue dipendenze.

MoldWorks

Matrice, punzone e carrelli di estrazione rappresentano il cuore dello stampo, da costruire di volta in volta, mentre la definizione del portastampo può essere considerata, a meno di personalizzazioni più o meno necessarie, sufficientemente standard. In questo caso gli automatismi forniti da MoldWorks sono ancora più evidenti, sia nella fase di prima stesura, sia nel caso dell’applicazione di modifiche, soprattutto in fasi avanzate del processo progettuale.
Indicato il centro virtuale del portastampo, il progettista seleziona la configurazione prescelta da una delle librerie dei principali fornitori. Il catalogo coi componenti più comunemente usati è organizzato gerarchicamente, partendo dalla tipologia per passare alla dimensione del portastampo. Se viene selezionata una configurazione standard, il sistema non consente di apportare variazioni alle diverse piastre, ma se si abilita la personalizzazione, per ciascuna piastra l’utente può indicare lo spessore desiderato in altrettanti text-box, identificati da sigle che trovano corrispondenza nella visualizzazione semplificata dello stampo stesso. In aggiunta, la rappresentazione wireframe dello stampo in anteprima direttamente nell’area di lavoro permette di valutare la corretta specifica delle dimensioni lungo gli assi x e y.
Soluzioni alternative, l’uso di diverse configurazioni e l’inserimento di elementi opzionali (guide di estrattori, distanziali, anello di posizionamento, ecc.) sono le possibilità fornite all’utente prima di richiedere l’effettiva creazione del modello dello stampo. La sequenza di comandi generata da MoldWorks porta alla creazione dei componenti dello stampo sotto forma di diverse parti parametriche di SolidWorks, integrate nell’assieme dello stampo. Nel caso di gruppi di componenti identici, ad esempio per le viti, viene creato un unico modello, referenziato più volte e visualizzato solo nella prima posizione, in modo da velocizzare i re-display (l’utente può anche decidere di visualizzare tutte le istanze o nessuna).
L’associazione tra le parti dello stampo create da MoldWorks con matrice, punzone e carrelli (parti standard di SolidWorks), avviene attraverso uno dei meccanismi gestiti da un dialog-box a due livelli: il livello primario ha la funzione di controllo, raggruppante i passi necessari all’indicazione dei parametri specifici allo svolgimento del processo. Nel dialog-box di secondo livello sono inseriti i dati per lo svolgimento della specifica operazione, con la possibilità di passare alla fase successiva con appositi bottoni presenti in entrambi i dialog-box. Il primo meccanismo di associazione è sostanzialmente una sottrazione booleana degli inserti dalle piastra coinvolte, mentre per situazioni più complesse si può sfruttare il taglio estruso basato su sketch, con un percorso guidato che prevede l’indicazione della geometria di riferimento e la possibilità di selezionare spigoli per specificare la profondità delle tasche. Va rilevato che MoldWorks sfrutta il meccanismo di visualizzazione delle parti per controllare le prestazioni del sistema, operando esclusivamente sulle piastre visualizzate ed ignorando quanto nascosto alla visualizzazione, esattamente come se si stesse operando materialmente sulla specifica piastra.
In base al fornitore scelto, il sistema propone distinte classi di componenti standard: viti, estrattori, distanziali, impianti di iniezione e raffreddamento, ecc.. Ipotizzando di inserire una vite di posizionamento tra piastra e punzone, l’utente deve sceglierne il tipo ed indicare, selezionando una superficie, dove debba iniziare. Le posizioni in pianta delle viti possono essere indicate attraverso punti del modello, ma il sistema accetta come specifica anche una geometria o uno sketch, di cui vengono analizzati gli estremi: assegnando una relazione tra la geometria ed altri elementi del modello, si ottiene l’aggiornamento automatico nel caso di variazioni progettuali. Le dimensioni della vite sono indicate facendo riferimento ad uno schema semplificato; la lunghezza è ulteriormente controllata al momento della conferma del comando: se viene riscontrata una dimensione insufficiente per l’imbullonatura, MoldWorks propone un aggiornamento automatico o la possibilità di ritornare all’interfaccia di specifica testuale. La generazione delle viti non comporta solo l’inserimento nel modello (come solito, un’istanza visualizzata e le altre nascoste), ma anche l’esecuzione dei necessari fori per l’attraversamento delle piastre coinvolte.
In modo simile, per il posizionamento di un estrattore, l’utente elimina dalla visualizzazione le piastre non coinvolte e MoldWorks passa immediatamente alla richiesta dello sketch di riferimento: il comportamento del sistema si è adeguato alla semantica del componente e viene considerato, come punto di partenza per la definizione della lunghezza, l’ultima faccia nella parte bassa dello stampo.
Se gli elementi di libreria non comprendono personalizzazioni ricorrenti, l’utente ha anche la possibilità di definirne di propri, ad esempio delle viti, richiamabili in modalità analoga a quelli standard e trattati similmente durante i processi di foratura e controllo.
Per quanto le procedure sin qui descritte possano essere automatizzate, un’enfasi particolare va riservata alle fasi di modifica, che possono essere introdotte in qualunque punto della sequenza progettuale. Se il progettista aggiunge o sposta una vite, il nuovo elemento viene inserito nella nuova posizione, aggiornando ciascuna delle piastre attraversate. In modo analogo, il processo progettuale può essere ripercorso maggiormente, arrivando ad aggiungere una piastra nella posizione prescelta, alterare il tipo di stampo o adottare un altro fornitore: gli aggiornamenti sono svolti automaticamente o con un intervento minimale dell’operatore.
Prima di procedere alla generazione del percorso macchina per tutti gli elementi coinvolti (la lavorazione è generata in linguaggio ASCII neutro, su cui applicare il post-processor relativo alla macchina a disposizione), MoldWorks prevede un’analisi di collisione svolta tenendo conto di un fattore di tolleranza specificato dall’utente: vengono segnalate tutte le prossimità al di sotto del valore indicato.

Scheda Tecnica

Sistema: SplitWorks 2001, MoldWorks 2001
Produttore: R&B Mold&Die Design Ltd.
Distributore: Solid Technology S.r.l. – Via Montefeltro, 6 – 20156 Milano – Tel. 02-3348.500 Fax. 02-33481.421
URL: http://www.solidtech.it;
e-mail: info@solidtech.it
Requisiti di sistema: PC Pentium 800 MHz, 128 MByte di RAM, scheda grafica 800x600x64k, Windows NT/2000, SolidWorks 2000 o successivi
Harken dispone di filiali che sono solo commerciali: in Francia, nel Regno Unito, uffici vendita sparsi negli Stati Uniti e una articolata rete di distribuzione nei paesi di interesse strategico.

Solid Technology.

Solid Technology è una società fondata dall’Ing. Giuseppe Biffi, esperto nel campo del CAD/CAM/CAE. Esperienza maturata in vari ruoli direttivi e di collaborazione in società multinazionali di utilizzo e di sviluppo di tecnologie di Industrial Automation.
Solid Technology offre qualificata competenza e aggiornamento tempestivo e costante sull’evoluzione delle tecnologie computer-aided.
Il suo know how specifico deriva dall’esperienza operativa accumulata dai propri tecnici in un decennio di impegno nel supporto di installazioni CAD/CAM nei segmenti automotive (progettazione e fabbricazione di parti e attrezzature), dell’industrial design e della componentistica meccanica di base.
Solid Technology distribuisce il prodotto SolidWorks, integrato, in collaborazione con partners altamente specializzati, da un’offerta specifica di prodotti e servizi nei settori: controllo numerico, analisi ad elementi finiti, prototipazione rapida, analisi di flussi, traduttori di database e product data management.
Per maggiori informazioni: Biffi Ing. Giuseppe