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Simulation du phénomène de déformation des bouteilles PET
KRONES AG a étudié, à l'aide de CADFEM et d'Ansys LS-DYNA, le comportement phénomène de déformation de bouteilles PET vides, remplies et fermées lors de l'étiquetage.

Simulation de processus d'étiquetage de bouteilles PET

Secteur: Construction de machines et d’installationsDiscipline: Mécanique des structures

Etude du phénomène de déformation de bouteilles PET vides, remplies et fermées dans une étiqueteuse à grande vitesse avec Ansys LS-DYNA.

Résumé

Tâche

Les technique d'étiquetage haute performance font subir aux, bouteilles en PET des déformations indésirables en raison de leur module d'élasticité plus faible et de leurs parois beaucoup plus fines que celles des bouteilles en verre. Pour une vitesse de machine donnée, les informations sur le comportement à la déformation sont utiles en amont pour son paramétrage.

Solution

L'analyse quasi-statique du flambement de la bouteille vide avec les paramètres optimisés (matériau, géométrie et éléments finis) a montré une bonne concordance du comportement de pré- et post-flambement avec les données de test. Une concordance similaire de l'inclinaison initiale et de la charge de flambage pour une bouteille remplie a été obtenue en prenant correctement en compte la présence d'eau et d'air ainsi que leurs propriétés physiques (compressibilité, inertie et pression hydrostatique) dans la bouteille remplie.

Avantages clients

Il a été constaté que les déformations latérales de la bouteille se situent dans les limites admissibles. Il est donc possible d'apposer une étiquette au bon endroit. En outre, des informations précises ont été obtenues sur le comportement de déformation d'une bouteille PET dans une étiqueteuse à grande vitesse.

Détails du projet

Tâche

Avec une vitesse de traitement de 67.500 contenants heure, l'étiqueteuse rotative Contiroll HS de KRONES est à la pointe de l’industrie de l’etiquetage. Dans ces domaines de haute performance de la technique d'étiquetage, les bouteilles en PET subissent cependant des déformations indésirables en raison de leur module d'élasticité plus faible et de leurs parois beaucoup plus fines que celles des bouteilles en verre. Pour une vitesse de machine donnée, les informations sur le comportement à la déformation sont utiles en amont pour son paramétrage. Pour obtenir ces informations, trois études ont été menées.

  1. Simulation top load et vérification de la bouteille PET vide : obtention d'un modèle fiable de la bouteille PET vide.
  2. Simulation de chargement par le haut et vérification de la bouteille PET remplie : pour obtenir un modèle fiable de la bouteille PET remplie.
  3. Simulation du processus de la bouteille PET remplie dans l'étiqueteuse à grande vitesse : vérification du comportement de déformation de la bouteille PET

Avantage Client

Il a été constaté que les déformations latérales de la bouteille se situent dans les limites admissibles. Il est donc possible d'apposer une étiquette au bon endroit. En outre, des informations précises ont été obtenues sur le comportementphénomène de déformation d'une bouteille PET dans une étiqueteuse à grande vitesse.


Solution

L'analyse quasi-statique du flambement de la bouteille vide avec les paramètres optimisés (matériau, géométrie et éléments finis) a montré une bonne concordance du comportement de pré- et post-flambement avec les données de test. Une concordance similaire de l'inclinaison initiale et de la charge de flambage pour une bouteille remplie a été obtenue en prenant correctement en compte la présence d'eau et d'air ainsi que leurs propriétés physiques (compressibilité, inertie et pression hydrostatique) dans la bouteille remplie. Comme la bouteille et son liquide subissent deux types de rotation en 803 ms dans l'étiqueteuse (par rapport à la table et par rapport à elle-même), les forces d'inertie (force centrifuge et force de Coriolis) ont été prises en compte dans le calcul avec une cinématique de machine appropriée. L'eau a été représentée de manière idéalisée à l'aide de particules SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) afin d'appréhender précisément les effets d'inertie de l'eau. .

Images: © KRONES AG


Managing Director
Dr.-Ing. Matthias Hörmann

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