Simulation of a dosing valve in packaging technology

BERICAP GmbH, dont le siège est à Budenheim, fabrique des bouchons à vis en plastique. Parmi les nombreux types de bouchons, on trouve le couvercle à charnière avec valve de dosage intégrée. En fonction du fluide à distribuer, différentes valves doivent être développées pour un couvercle à charnière avec valve de dosage intégrée, sachant qu'une force manuelle est nécessaire pour la répartition. L'étanchéité et la facilité de dosage étaient deux variables cibles antagonistes. CADFEM a réalisé une simulation FEM dans le but de calculer et d'optimiser la pression limite du fluide du processus de pliage. L'analyse statique non linéaire du processus de pliage illustre un problème de rupture en combinaison avec un comportement plastique non linéaire-élastique. Par conséquent, l'influence de la géométrie de conception de la valve sur le comportement d'ouverture a été analysée.

Sur la base de la stratégie d'analyse élaborée - et avec l'aide de la paramétrisation - un grand nombre de variantes de conception peuvent être analysées automatiquement afin de trouver la solution la plus appropriée. En optimisant la géométrie et en prédisant la force de fonctionnement de la valve de distribution, le nombre de prototypes nécessaires peut être réduit. Étant donné qu'il faut compter un délai de livraison d'environ six semaines pour le moule d'une cavité d'échantillon, BERICAP peut économiser à la fois du temps et des coûts de développement grâce aux simulations utilisant les prototypes virtuels.

Avant les essais virtuels, des échantillons de matériau de la membrane plastique ont été examinés dans le laboratoire de DatapointLabs. Les résultats des mesures ont été fournis avec les paramètres des matériaux ajustés pour les lois des matériaux hyperélastiques isotropes disponibles dans ANSYS. Sur la base de la zone de déformation survenant dans le processus de pliage et des résidus de l'ajustement de la courbe de mesure, un modèle de matériau approprié a pu être sélectionné pour la simulation de la membrane. Un modèle de quartier efficace dans Ansys Mechanical a permis d'étudier plusieurs variantes et de prédire avec précision la pression du fluide à laquelle la valve s'ouvrirait soudainement. Tout en résolvant le problème d'instabilité, une méthode améliorée de longueur d'arc a permis d'obtenir une grande robustesse dans l'analyse de la courbe de déplacement de la pression du fluide au-delà du point de rupture.