Mekanisk simulering som genvej

I simple tilfælde kan svaret - med passende antagelser - udregnes på bagsiden af en konvolut, men der skal ikke mange komplicerende faktorer ind før de fleste af os har brug for hjælp til beregningerne.

Ét af de råd min universitetsvejleder holdt af at give, lød noget i retning af følgende: ”To uger i laboratoriet kan spare dig for en dag på biblioteket”, fordi så kunne jeg vurdere, hvor jeg havde mest lyst til at være og lave(!). I dag vil jeg, som de fleste af os, helst hurtigt videre, og kan også værdsætte computer-simulation af fx seks scenarier før de to mest lovende afprøves.

For nylig assisterede vi en nordisk emballagevirksomhed, der sprøjtestøber tyndvægget emballage, som var interesseret i at evaluere indflydelsen på produktet ved at overgå til genvunden polyethylen.

Figur 1: Simulering af mekanisk stabilitet ved håndtering. Spanden øverst er støbt i nyvare. Spanden nederst er støbt i en genvunden grade med lavere E-modul.

Da vores diskretionspligt forhindrer os i at fortælle detaljer om assistancen, har vi illustreret problemstillingen med to stiliserede spande (Figur 1). Som det fremgår, er spanden, der er støbt i nyvare, mekanisk mere stabil sammenlignet med spanden støbt i genvunden plast.

Årsagen til den lavere stivhed er, at den genvundne polyethylen ikke opnår lige så høj krystallinitetsgrad, hvilket også afspejler sig i en lavere densitet og E-modul (Tabel 1).

Plastlaboratoriet kan bestemme de værdier, der ikke bliver opgivet, og gøre simuleringen endnu bedre til at gengive virkeligheden.

Tabel 1

Værdien af de simuleringer, der er illustreret ovenfor, afhænger af flere forhold,

•   En god 3D repræsentation af produktet (gerne en *.stp fil)

•   Retvisende mekaniske egenskaber (fx E-modul, Poissons forhold mv.)

•   Viden om hvilke situationer der er kritiske for emballagen

Ovenstående illustrerer en brugssituation, hvor et løft kan deformere spanden så meget at indholdet kan skvulpe, men vi kan også simulere andre situationer,

•  Stabling (fx på lager)

•  Drop (fx ved lav temperatur)

•  Friktion (under transport)

Fordi emballageproducentens støbemaskiner helst skal køre med så få afbrydelser som muligt, var det værdifuldt for dem at se effekten af forskellige stivheder inden en ny type granulat blev afprøvet i praksis, og løsningen blev en mere snæver specifikation af E-modul på den genvundne polyethylen.

Genvunden polyethylen kan karakteriseres i henhold til EN 15344, men typisk bliver en råvare dyrere jo flere materialeværdier, der skal holdes indenfor en specifikation og dokumenteres. Kan man ikke nøjes med en angivelse af smelteindeks, kan Plastlaboratoriet evt. assistere med mekanisk karakterisering, også ved andre temperaturer end standard laboratorietemperatur.