Guide de réglage d’une simulation Moldflow

Pourquoi régler le logiciel comme une presse ?

Moldflow calcule la réponse de la matière à une géométrie, à des conditions thermiques et à un pilotage. Le réglage automatique fournit un premier essai. Pour prévoir une pièce réellement fabricable, il faut ensuite imposer un cycle réalisable par la presse et vérifier ce que le calcul a effectivement exécuté.

Une simulation bien réglée remplit correctement, respecte les capacités de la machine et les limites matière, maîtrise les défauts et reste acceptable autour du point choisi. La validation porte sur le remplissage, la qualité de la pièce et la stabilité du réglage.

Le cycle d’injection sur une presse réelle

1. Plastification et dosage. La rotation de la vis et la chauffe préparent une quantité de polymère fondu. Séchage, temps de séjour, vitesse de rotation et contre-pression influencent son état réel.
2. Remplissage. La vis avance sans rotation. La matière traverse buse, carotte, canaux puis seuil et empreinte. Une peau refroidie se forme au contact du moule, tandis que le cœur continue à s’écouler.
3. Commutation et maintien. Le pilotage passe du débit à la pression. Le volume spécifique diminue au refroidissement : le maintien apporte de la matière supplémentaire avant le gel de l’alimentation.
4. Refroidissement et éjection. Le refroidissement commence dès le contact avec le moule et se poursuit pendant le maintien. L’éjection attend une rigidité suffisante. Le dosage du cycle suivant peut se faire pendant la fin du refroidissement.

Ce que la matière explique

Préparer le modèle de référence

1. Créer un nouveau projet. Utiliser un dossier dédié et un nom explicite. Créer une étude séparée pour chaque variante.

   

2. Importer la géométrie. Choisir les millimètres et le type de maillage adapté à la pièce, ici Dual Domain.

   

3. Contrôler l’orientation. Orienter le sens Z positif vers le ponton de la presse. Corriger avec Géométrie puis Rotation. Dans la convention utilisée ici, +Z pointe vers le ponton ; l’arrivée matière se fait donc suivant −Z. La carotte et les circuits seront construits en cohérence avec cet axe.

   

   

4. Contrôler la CAO. Vérifier les dimensions, les surfaces parasites et la fermeture du volume.

1. Poser les bases : ce que représente un élément fini

Le maillage découpe la géométrie en éléments reliés par des nœuds. Le solveur approche les champs de pression, température et vitesse par des fonctions sur ces éléments et résout les équations avec les conditions imposées. Il avance aussi par pas de temps : la précision dépend du modèle, de la discrétisation spatiale et temporelle et des données matière.

Une couleur lissée interpole des résultats discrets. Elle peut masquer un gradient ou un élément défectueux. Examiner la zone avec le maillage affiché, les valeurs locales et l’animation avant de conclure à un défaut physique.

1.1 Un intérêt majeur du Dual Domain : tester l’influence de l’épaisseur

En Dual Domain, Moldflow associe les éléments des deux peaux opposées et en déduit l’épaisseur locale. Cette représentation permet aussi, pour une étude de remplissage, de faire varier localement l’épaisseur directement dans le modèle de calcul sans devoir reconstruire immédiatement toute la pièce en CAO. C’est très utile pour rechercher un meilleur équilibre des fronts de matière.

1. Lancer un remplissage de référence. Afficher et animer le temps de remplissage pour repérer les branches qui prennent de l’avance et celles qui restent en retard.
2. Dupliquer l’étude avant toute modification. Sélectionner uniquement la zone à tester, puis modifier son épaisseur Dual Domain avec l’outil de décalage (Offset) ou dans les propriétés de la surface en imposant une épaisseur.
3. Relancer le même calcul. Ne modifier ni matière, ni températures, ni seuil, ni profil de remplissage afin d’isoler l’effet de l’épaisseur.
4. Comparer les fronts. Observer le temps de remplissage, la pression, les rencontres de fronts, les lignes de soudure et les éventuelles poches d’air. L’objectif n’est pas d’avoir partout la même épaisseur mais d’obtenir un remplissage plus régulier avec une géométrie fabricable.
5. Valider ensuite la vraie géométrie. Une fois une évolution d’épaisseur retenue, la reporter dans la CAO puis remailler avant d’étudier sérieusement le refroidissement, le retrait ou le gauchissement.

1.2 Qualité, finesse et convergence : trois contrôles différents

Qualité : réparer éléments dégénérés, intersections, superpositions et défauts d’orientation. Contrôler les pires rapports de forme, pas seulement leur moyenne. Finesse : représenter seuil, trous, rayons et transitions d’épaisseur. Réduire la taille d’arête augmente généralement le nombre d’éléments ; cela ne répare pas une mauvaise topologie.

Convergence de maillage : à réglages identiques, comparer un maillage initial puis deux raffinements ciblés. Relever Pmax, temps réel, position des rencontres de fronts et défauts critiques. Fixer une tolérance liée au besoin, puis vérifier que les écarts diminuent et que la décision reste stable. Un pic sur un angle idéal peut rester sensible au maillage : représenter le rayon réel et examiner son voisinage.

Contrôler aussi la qualité. Viser un rapport de forme moyen ≤ 3 et des corrélations Dual Domain > 85 %. Ces indicateurs globaux doivent être complétés par l’examen des éléments les plus déformés, des zones non appariées et des épaisseurs locales. Une bonne moyenne peut masquer un défaut important dans une petite zone.

2. Se construire des repères visuels avant d’agir dans le logiciel

Avant de penser au nombre d’éléments, il faut se poser trois questions : la géométrie est-elle correctement décrite ? les zones où les résultats varient vite sont-elles assez fines ? et la décision reste-t-elle la même après raffinement ? Les animations ci-dessous permettent de visualiser ces idées sans calcul.

Le but n’est pas encore d’apprendre des commandes Moldflow, mais de se construire des repères visuels. Les notions vues ici seront reprises juste après dans les explications sur les singularités, le Dual Domain et les contrôles pratiques du maillage.

2.1 Revenir au cas Dual Domain : corrélation et détection des bords

En Dual Domain, la pièce est décrite par deux peaux triangulées. Pour chaque triangle d’une peau, Moldflow cherche un triangle correspondant sur la peau opposée afin d’estimer l’épaisseur locale et de calculer correctement l’écoulement à travers la paroi. Cette correspondance est ce qu’on appelle la corrélation.

Cette notion prolonge directement ce qui vient d’être vu sur la qualité des éléments : ici, il ne suffit plus d’avoir de “beaux” triangles, il faut aussi qu’ils représentent correctement les deux faces d’une même paroi.

3. Passer du cas simple aux zones réellement sensibles

Un angle vif, un petit rayon ou une transition brusque de section peut concentrer les variations du champ calculé sur une très petite distance. Avec trop peu d’éléments, cette variation est mal décrite : la carte peut paraître régulière alors que le phénomène local ne l’est pas. Il faut donc distinguer la représentation de la géométrie et la finesse nécessaire pour représenter les variations physiques.

1. Repérer l’angle et les éléments qui le décrivent. Un grand élément ne peut pas restituer une variation très rapide à l’intérieur de sa surface. Un angle parfaitement vif peut aussi introduire une singularité du modèle : le maximum local devient alors très sensible au maillage.

   

2. Représenter le rayon réellement fabriqué. Si la pièce comporte un congé, le modèle doit le représenter avec assez d’éléments. Utiliser le rayon de conception ou de fabrication pour conserver la géométrie de la pièce étudiée.

   

3. Se méfier d’un résultat global qui masque une concentration locale. Ces deux illustrations de mécanique des solides montrent pourquoi une lecture globale peut être trompeuse : la zone autour du raccord mérite une analyse détaillée. Elles représentent des contraintes de von Mises, et non une pression ou un cisaillement d’injection. Les géométries et les échelles diffèrent : comparer le phénomène et sa localisation, pas les couleurs ni les maxima comme s’il s’agissait d’un test de convergence.

   

   

4. Densifier localement et comparer deux calculs. Réduire la longueur d’arête dans la zone sensible et augmenter progressivement la taille en s’en éloignant. Conserver les mêmes conditions de calcul, puis comparer les valeurs au même endroit et la position des défauts. En injection, surveiller surtout les zones où les champs varient fortement : gradients de pression, de température, de vitesse ou de cisaillement, ainsi que les rencontres de fronts. Si le maximum continue de croître sur un angle idéal, le raffinement seul ne suffit pas à valider ce maximum.

   

4. Passer à Moldflow : les contrôles pratiques à réaliser

1. Lancer Créer le maillage. Commencer avec les paramètres automatiques.

   

2. Contrôler le nombre d’éléments. Commencer autour de 20 000 éléments pour obtenir une première lecture globale avec un temps de calcul raisonnable. Dépasser cette valeur si les détails et la précision locale l’exigent.
3. Ouvrir Statistiques de maillage. Ne pas lancer l’analyse tant que les critères essentiels ne sont pas satisfaits.

   

4. Raffiner localement. Après un premier calcul, densifier là où les résultats présentent ou risquent de présenter de forts gradients. Dans cette pièce, on les anticipe notamment aux trous, rayons, raccords, nervures, zones minces et changements de section. Un seuil peut lui aussi nécessiter un raffinement s’il crée localement de fortes variations.

5. Vérifier qu’on a compris avant de poursuivre

Ces questions servent à faire la synthèse de l’étape. L’idée est de choisir le bon réflexe de maillage, pas de retenir un chiffre.

Saisir des conditions physiques identifiables

Consigner le fabricant, le grade, le taux de charge, la version de la fiche et les données disponibles : viscosité, PVT, propriétés thermiques et, si nécessaire, retrait et fibres. Une matière de substitution permet d’explorer des tendances ; elle ne valide pas les valeurs absolues de pression ou de gauchissement.

Température matière : utiliser la température du polymère à l’entrée du modèle. Les consignes des zones de chauffe ne sont pas une mesure directe de cette température, car le cisaillement et le temps de séjour interviennent. Température moule : distinguer la paroi de l’empreinte du fluide du thermorégulateur. Avec une analyse thermique, renseigner circuits, débits, fluide, moule et cycle au lieu de supposer une paroi uniforme.

Choisir la séquence selon la question : Fill pour le front et les pertes de charge ; Fill+Pack pour le maintien et le retrait ; une séquence incluant Cool pour les échanges thermiques ; Warp pour les déformations avec les données nécessaires. Les menus et résultats disponibles varient selon la version et la licence.

1. Sélectionner la matière exacte dans la base lorsque sa référence est disponible.

   

2. Pour une première approche, utiliser le fabricant « Generic ». Il propose des matières génériques représentant le comportement « moyen » d’une famille de polymères, par exemple un ABS générique. Ce choix permet de découvrir le logiciel et d’explorer les tendances du remplissage.

   Pour une application réelle, utiliser le grade exact, bien qualifié. Au sein d’une même famille, les grades peuvent varier fortement : viscosité, charges et renforts, comportement thermique, retrait et conditions de transformation. Une matière « moyenne » ne représente donc pas nécessairement le polymère réellement injecté. Sélectionner la référence commerciale exacte et vérifier que sa fiche de caractérisation contient des données fiables et adaptées aux analyses prévues : rhéologie, PVT, propriétés thermiques et, selon le cas, retrait et orientation des fibres. Si ces données manquent, les résultats restent exploratoires.

   

3. Renseigner la température matière et la température moule en cohérence avec la fiche technique et les conditions prévues en atelier.
4. Parallèle avec une presse réelle. La température du polymère dépend de la chauffe, du cisaillement et de la stabilisation thermique de la machine. La matière résiduelle avant purge peut également affecter les premières moulées. Dans Moldflow, la température matière saisie représente l’état du polymère à l’entrée du modèle.

   

Lire un défaut avant de changer un réglage

Localiser le défaut, regarder quand il apparaît et formuler une cause vérifiable. Conserver la même échelle de couleur et le même instant pour comparer deux études. Les cartes de défauts signalent un risque ; elles ne prouvent pas à elles seules la tenue mécanique ni l’aspect final.

Choisir et modéliser l’alimentation

Un point d’injection seul ne représente pas toute la buse, les canaux et le seuil réel. Pour comparer la pression à la presse ou étudier le gel du seuil, modéliser les parties nécessaires et préciser l’endroit où commence le calcul. Inclure les empreintes et leur équilibrage si elles partagent l’alimentation.

1. Choisir l’analyse Emplacement du seuil puis lancer le calcul.

   

2. Afficher l’adéquation de seuil. Les zones favorables constituent une aide, pas une décision automatique.
3. Créer le point d’injection sur un nœud du maillage dans l’étude de remplissage.

   

4. Vérifier la faisabilité du moule : usinage, démoulage de la carotte, aspect de la pièce et accès à la zone.

Prédimensionner avant de construire dans Moldflow

Les formules proposent des dimensions initiales pour le seuil, les canaux et la carotte. Vérifier ensuite dans Moldflow la pression, le cisaillement et le remplissage.

Construire une alimentation réellement calculée

Lorsque la position du seuil est choisie, remplacer le simple point d’injection par l’alimentation nécessaire à l’étude. Moldflow permet de tracer les poutres manuellement ou d’utiliser l’assistant. L’assistant est rapide pour une alimentation standard ; une géométrie plus complexe devra être construite ou reprise manuellement.

1. Vérifier une dernière fois l’orientation. Dans cette étude, +Z pointe vers le ponton et l’arrivée matière se fait suivant −Z. Une orientation incorrecte entraîne une carotte et des circuits placés du mauvais côté.
2. Ouvrir l’assistant du système d’alimentation depuis l’onglet Géométrie. Lire les indications de chaque page de l’assistant et positionner la carotte par rapport au seuil déjà défini.

   

3. Créer une carotte directe reliant l’arrivée matière au seuil central. Contrôler sa continuité avec le maillage de la pièce.

   

4. Relancer un remplissage avec l’alimentation modélisée. Comparer le temps de remplissage et la pression avec l’étude comportant seulement un point d’injection. Les pertes de charge de la carotte et du seuil appartiennent désormais au modèle.

Ligne de soudure

Rencontre de deux fronts, avec un risque esthétique et mécanique.

Inclusion d’air

Air emprisonné pouvant gêner le remplissage ou provoquer une brûlure.

Pression élevée

Indique des pertes de charge importantes dans la buse, les canaux, le seuil ou la pièce.

Plan d’essais du remplissage

Créer une référence avec matière, températures, maillage, seuil, limite de pression et commutation documentés. Saisir le temps nominal et les points du profil avec leurs axes et unités exacts : débit absolu, débit relatif, vitesse ou position ne sont pas interchangeables. Un pourcentage de débit n’est pas un pourcentage de course.

1. Calculer un premier remplissage et animer le résultat Temps de remplissage.
2. Afficher Vitesse de piston recommandée afin d’obtenir une progression du front aussi régulière que possible.

   

   

3. Reporter le profil dans les paramètres process sous la forme débit relatif en fonction du volume injecté.

   

4. Simplifier à quatre ou cinq points. Une presse utilisera souvent seulement deux ou trois paliers.
5. Faire varier le temps nominal de ± 10 % en conservant la forme du profil et relever la pression à chaque calcul.

   

6. Retenir le minimum de pression sans dégrader les défauts, le cisaillement ou la température.

Balayer le temps de remplissage et tracer la courbe de pression

1. Conserver le profil de vitesse retenu et ne modifier que le temps de remplissage demandé.
2. Lancer plusieurs analyses simples autour de la valeur de référence. Pour chaque calcul, relever le temps de remplissage réellement obtenu et la pression au même endroit et au même instant de référence.
3. Reporter les couples temps / pression dans le tableau de notes ci-dessous ou dans un tableur, puis tracer la pression en fonction du temps de remplissage.
4. Rechercher le voisinage du minimum de la courbe en U. Ce temps devient la référence de la suite de l’étude, à condition que les autres critères — température du front, cisaillement et défauts — restent acceptables.

Convertir sans confondre les unités

Exemple géométrique : une vis de 40 mm a une section d’environ 1 257 mm². À 50 mm/s, son débit théorique est de 62,8 cm³/s. Déplacer 10 cm³ demande environ 8 mm de course. Sur une presse réelle, la compressibilité, le clapet et les pertes peuvent modifier cette correspondance théorique.

Pour convertir les paliers de volume en positions, définir l’origine et le sens de déplacement, le volume total considéré (pièce et alimentation), la position de départ et le matelas. Le pourcentage de remplissage de l’empreinte ne se transpose pas directement en pourcentage de course de dosage.

Dans les données de la machine utilisées pour la simulation, distinguer pression hydraulique et pression spécifique matière. Appliquer le rapport d’intensification uniquement si la conversion est nécessaire. Comparer les résultats calculés aux capacités renseignées : débit, pression, volume injectable et force de fermeture. La force d’ouverture dépend de la pression dans l’empreinte intégrée sur sa surface projetée, pas simplement du maximum à la buse.

1. Dosage et matelas sur une presse. La course de dosage détermine le volume disponible. Le matelas est le volume de matière restant devant la vis pour transmettre la pression pendant le maintien.
2. Observation du front. Sur presse, les moulées courtes montrent la progression du front. Dans Moldflow, l’animation du temps de remplissage permet de repérer les transitions géométriques et de placer les changements de débit.
3. Paliers de vitesse sur la machine. Le profil peut être représenté par plusieurs vitesses associées à des positions de vis. L’écran ci-dessous illustre la correspondance avec les paliers de débit du modèle.

   

4. Variation de la vitesse. Dans la simulation, faire varier le temps nominal à forme de profil constante modifie le niveau de débit. Sur une machine, cette variation correspond à une modification proportionnelle des vitesses de vis.
5. Contrôler la limite de pression dans la simulation. Si elle est atteinte, le débit calculé peut s’écarter du profil demandé. Le même phénomène se produit sur une presse lorsque la pression disponible limite l’avance de la vis.

Reconnaître une commutation correcte

À profil et températures constants, faire varier le pourcentage par petits pas et relever l’instant de commutation, le temps de remplissage complet, le pic de pression et les zones encore non remplies au transfert. Un calcul limité par la pression peut déclencher un autre critère avant le pourcentage prévu : lire le journal et le mode réellement appliqué.

Le coude temps réel / pourcentage aide à choisir, mais vérifier aussi la continuité de P(t), l’absence de surpression excessive et l’achèvement du remplissage. 98 ou 99 % sont des points de départ usuels à adapter au modèle et au pilotage. Une zone grisée à l’instant de commutation peut encore se remplir pendant la phase pression.

1. Dans Moldflow, choisir le pourcentage de volume rempli.

   

2. Partir près de 99 % puis diminuer la valeur de 1 % en 1 %.
3. Noter le temps de remplissage réel après chaque calcul.
4. Repérer le coude de la courbe : juste avant que le temps réel augmente nettement.
5. Parallèle avec la presse. La commutation peut être déclenchée par une position de vis. Le matelas restant permet alors de transmettre le maintien. Dans cette simulation, le critère utilisé est le pourcentage de volume rempli.

   

1. Ce que le maintien compense réellement

À la fin du remplissage, l’empreinte contient encore un polymère chaud et compressible. En refroidissant, sa densité augmente et son volume spécifique diminue. Si aucune matière supplémentaire n’entre alors que le chemin d’alimentation est encore ouvert, cette contraction se traduit par du retrait, des retassures ou des vides internes. Le rôle du maintien est donc d’introduire progressivement de la masse supplémentaire pendant que le polymère se contracte.

1.1 Amorphe et semi-cristallin : le PVT ne se lit pas de la même façon

1.2 En déduire une stratégie de maintien selon la cristallinité

Le diagramme PVT ne donne pas directement une consigne de pression unique, mais il permet de comprendre où il est utile de conserver de la capacité de compactage. Plus la contraction volumique est importante pendant que le seuil reste ouvert, plus il faut éviter de faire chuter trop tôt la pression transmise à la cavité. Cela ne signifie pas qu’il faut maintenir une pression maximale plus longtemps : le but reste d’obtenir un retrait aussi homogène que possible sans surcompactage.

2. Pourquoi ne pas maintenir une pression élevée jusqu’au gel ?

3. Régler séparément le niveau de pression, le profil et la durée

À commutation fixée, tester d’abord le niveau de pression de maintien en contrôlant retrait, masse calculée si disponible, pression loin du seuil, force de fermeture et contraintes. Identifier si le profil est en MPa ou en pourcentage de la pression à la commutation. Une pression initiale de 80 % de la pression à la commutation reste un point de départ, pas une valeur cible universelle.

Une fois ce premier niveau établi, tester une décroissance continue de la pression. Le principe physique est de relâcher progressivement la pression à mesure que le besoin d’apport de matière diminue. Si la presse ou le profil de simulation est réglé par points, cette rampe peut être approchée par plusieurs points ou paliers : les paliers sont un moyen de réglage, pas une nécessité physique.

Pour un amorphe, commencer par une décroissance assez régulière. Pour un semi-cristallin, comparer une décroissance régulière à une rampe qui reste plus haute pendant la zone de cristallisation puis chute plus rapidement ensuite. Si l’on préfère des paliers, les placer en se repérant à la température locale : un premier niveau élevé jusqu’à l’approche de Tc(P), un niveau intermédiaire pendant la traversée de la zone de cristallisation, puis un niveau plus bas ensuite. Le critère n’est pas la forme de la courbe elle-même, mais l’homogénéité du retrait, la pression transmise, l’absence de surcompactage et la stabilité de la masse.

Déterminer ensuite la durée à partir du gel du seuil, avec une marge de 10 %. Le maintien cesse d’être efficace lorsqu’un élément du chemin d’alimentation isole la pièce (seuil ou carotte, selon le moule). Un point d’injection sans seuil modélisé ne permet pas de valider le gel du seuil réel. Le résultat « fraction de gaine solide » et son interprétation dépendent du type de maillage et du solveur.

Après modification du profil, relancer le calcul : le gel lui-même peut évoluer. La durée de maintien est déterminée à partir des résultats de simulation : gel du chemin d’alimentation, évolution de la pression, retrait volumique, retassures et, si le résultat est disponible, masse calculée de la moulée.

1. Passer en Remplissage plus compactage et relancer le calcul.

   

2. Créer une cartographie XY de Fraction de gaine solide au niveau du point d’injection.

   

3. Repérer l’instant où la fraction atteint 1. Vérifier que ce résultat correspond au seuil réellement modélisé et coupe l’alimentation.

   

4. Calculer la durée utile : durée après remplissage = (temps de gel − temps de remplissage) × 1,10.
5. Créer un premier profil à environ 80 % de la pression à la commutation, si telle est la référence du profil. Tester ensuite un profil à deux ou trois paliers décroissants pour accompagner le refroidissement plutôt que de conserver la même forte pression jusqu’au gel.

   

   

6. Compléter par l’évolution de la température et du PVT. Créer une cartographie ou une courbe XY au niveau du seuil et relever la température en fonction du temps. Examiner aussi le retrait volumique et, lorsque les résultats le permettent, l’évolution de la pression et du volume spécifique : l’objectif est de vérifier que le profil accompagne la contraction sans maintenir inutilement une forte compression. Cette lecture complète la fraction de gaine solide pour repérer quand l’alimentation n’est plus utile au compactage.
7. Vérifier l’effet du maintien dans la simulation. Comparer plusieurs durées en conservant les autres paramètres constants. Retenir la durée au-delà de laquelle le retrait, les retassures, la pression transmise dans l’empreinte et les autres résultats utiles n’évoluent plus sensiblement.

Du modèle simplifié au moule réellement régulé

Une température de moule imposée est une condition limite utile pour une première analyse, mais elle ne décrit ni les canaux, ni l'échauffement du fluide, ni la diffusion de la chaleur dans l'outillage. Ajouter les circuits puis le volume du moule fait apparaître progressivement les phénomènes qui fixent réellement les températures locales et le temps d'éjection.

D'où viennent les grandeurs thermiques ?

Le solveur ne produit pas une température « par magie » : il résout un bilan d'énergie. À l'échelle du moule, une écriture simplifiée permet de relier son inertie thermique aux flux qu'il reçoit ou qu'il évacue :

ρ est la masse volumique du moule, Cp sa chaleur spécifique et V son volume. Le produit ρ·Cp·V traduit donc la quantité d'énergie nécessaire pour faire varier sa température. Un moule massif ou de forte capacité thermique évolue plus lentement qu'un petit volume soumis au même flux.

Au niveau d'un canal, l'échange avec le fluide est gouverné par la convection. Pour éviter une ambiguïté d'unité, on distinguera ici le flux surfacique q'' et la puissance échangée Φ :

Le coefficient h n'est donc pas une constante arbitraire : il dépend du fluide, du diamètre hydraulique et du régime d'écoulement. On le relie au nombre de Nusselt par :

où k est la conductivité thermique du fluide et D_h le diamètre hydraulique. La géométrie du circuit et son écoulement déterminent donc directement la capacité à extraire la chaleur.

Concevoir le circuit avant de régler le débit

La géométrie des canaux détermine où la chaleur peut être captée. Un circuit très performant hydrauliquement mais placé trop loin d'une zone épaisse restera peu efficace sur cette zone.

Pour contourner des noyaux ou refroidir des zones profondes, on peut rencontrer des dispositifs particuliers. Le puits à lame et la fontaine redistribuent localement l'écoulement et se rapprochent respectivement, dans leur fonctionnement, d'une circulation en série et d'une circulation en parallèle.

Débit, Reynolds et échange : relier hydraulique et thermique

Le réglage « débit » ou « Reynolds » dans Moldflow correspond à un phénomène physique identifiable. Pour un canal circulaire, le nombre de Reynolds compare les effets d'inertie aux effets visqueux :

Lorsque Re est faible, les couches de fluide se mélangent peu : l'échange thermique à la paroi est limité. Quand l'écoulement devient turbulent, le brassage augmente et le coefficient d'échange peut croître fortement. Dans le cadre simplifié utilisé ici :

Exemple chiffré : eau et huile

Avec D = 10 mm et V = 1 m/s, en utilisant les propriétés du tableau : Re_eau ≈ 10 000 alors que Re_huile ≈ 98. Avec les corrélations précédentes, on obtient dans cet exemple théorique environ h_eau ≈ 4,2 kW/m²/K contre h_huile ≈ 73 W/m²/K. Ce calcul n'est pas une valeur universelle : les propriétés réelles évoluent avec la température, mais il montre pourquoi le choix du fluide et son régime d'écoulement changent fortement l'échange.

L’augmentation de la vitesse accroît les pertes de charge. Pour une conduite droite, la relation de Darcy–Weisbach s’écrit :

Pour éviter de confondre deux grandeurs différentes, on note ici f le coefficient de frottement et k la conductivité thermique. En turbulent, le coefficient de frottement dépend aussi du Reynolds et de la rugosité. Le compromis de conception devient clair : augmenter le débit peut améliorer l'échange, mais exige davantage de pression de pompage.

Automatiser Moldflow avec une macro

Une macro est un petit programme qui demande à Moldflow d'enchaîner automatiquement des opérations que l'on pourrait réaliser manuellement. Elle est surtout utile lorsqu'une opération est répétitive, comporte beaucoup d'entités à créer ou doit être reproduite avec des paramètres différents.

Il existe donc deux niveaux à distinguer : le générateur HTML ci-dessous calcule les paramètres et écrit le fichier VBS ; la macro VBS, elle, est exécutée ensuite dans Moldflow et crée effectivement les entités dans l'étude.

Générer un canal hélicoïdal

Pour une zone cylindrique, conique ou difficile à refroidir par des perçages rectilignes, une hélice permet d'approcher le canal de la surface à refroidir. L'outil ci-dessous construit la ligne moyenne du canal autour de l'axe Z, puis génère un script VBScript que Moldflow peut exécuter. Le tracé est créé à l'origine : il est ensuite translatable et orientable dans l'étude.

Si les diamètres de départ et d'arrivée sont identiques, on obtient une hélice cylindrique. S'ils diffèrent, le rayon évolue linéairement avec la hauteur : le canal suit une hélice conique. La macro discrétise cette courbe en segments droits suffisamment courts pour former ensuite des éléments poutres de circuit de refroidissement.

Exécuter la macro dans Moldflow

1. Ouvrir l'étude qui doit recevoir le circuit. La macro travaille dans l'étude active.
2. Télécharger le fichier .vbs depuis le générateur ci-dessus.
3. Dans Moldflow, lancer Outils → Automatisation → Exécuter une macro (selon la version, le bouton peut apparaître directement sous « Exécuter une macro »), choisir le fichier puis l'ouvrir.
4. Repositionner le tracé. L'hélice est créée autour de Z et part de (D₀/2 ; 0 ; 0). Utiliser les outils de déplacement/rotation de la géométrie pour la placer autour de la zone à réguler.
5. Contrôler la propriété Channel et son diamètre, puis mailler les courbes. Le script affecte une propriété de canal au tracé ; le maillage transforme ensuite la ligne moyenne en éléments 1D de circuit.
6. Définir l'entrée du fluide et ses conditions (fluide, température et débit ou Reynolds), puis poursuivre l'analyse thermique comme pour les autres circuits.

Mettre en œuvre le modèle thermique dans Moldflow

Les manipulations suivantes ne sont plus une succession de réglages isolés : chacune correspond à une grandeur du modèle physique décrit ci-dessus.

1. Créer les canaux de refroidissement. Les tracer manuellement ou utiliser l'assistant, puis vérifier leur position par rapport à la cavité, aux zones épaisses et aux contraintes de construction. Choisir consciemment l'architecture série/parallèle et les distances D–H plutôt que de conserver automatiquement le premier tracé proposé.

   

2. Définir le fluide et son écoulement. Sur l'entrée des poutres du circuit, renseigner le fluide, sa température et le débit, la vitesse ou le Reynolds selon le paramétrage proposé. Relier la valeur saisie au régime d'écoulement obtenu plutôt que de considérer Reynolds comme un simple indicateur logiciel.

   

3. Créer la surface du moule. Dans l'onglet Géométrie, créer l'enveloppe qui permettra de calculer la conduction dans l'outillage. Le matériau du moule n'est pas neutre : ρ, Cp et k interviennent dans son inertie et dans la propagation de la chaleur.

   

4. Isoler la couche du moule et préparer son maillage 3D. Afficher la couche « Surface du moule », passer à l'onglet Maillage, choisir le maillage de moule 3D et définir une taille d'élément adaptée aux gradients attendus autour de la cavité et des canaux.

   

   

5. Générer et contrôler le maillage du moule. Vérifier qu'il représente correctement le volume entourant la pièce et les circuits. Un maillage trop grossier autour d'un canal ou d'une zone chaude peut lisser les gradients thermiques que l'on cherche justement à observer.

   

   

6. Lancer une séquence remplissage + compactage + thermique. Le calcul peut alors coupler la chaleur apportée par le polymère, la conduction dans l'outillage et l'évacuation par les circuits. Consulter la température du moule, la température du fluide le long des circuits, les zones chaudes et le temps d'éjection.
7. Interpréter avant d'optimiser. Rechercher la zone qui impose l'éjection : cœur d'une surépaisseur, bossage, nervure, zone éloignée d'un canal ou déséquilibre entre deux faces. Comparer aussi l'écart de température entre l'entrée et la sortie d'un circuit : il traduit directement l'énergie captée par le fluide.
8. Modifier une cause physique à la fois. Tester par exemple la position des canaux, leur architecture série/parallèle, le débit/Reynolds, la température d'entrée ou le matériau de l'outillage. Conserver les mêmes échelles de résultats et relever les grandeurs avant/après.

   

9. Retenir un compromis de cycle. Dans la simulation, réduire le temps de refroidissement jusqu'à la limite compatible avec la température et la rigidité nécessaires à l'éjection, tout en surveillant retrait et gauchissement. L'objectif n'est pas seulement le temps minimal : une régulation robuste cherche également à limiter les écarts thermiques dans le moule.