Progettazione e validazione virtuale di uno strumento di ricerca per lo stampaggio ad iniezione dotato di finestra e sensori nello stampo per la caratterizzazione del processo

Visualisation of the filling phase during a plastic injection moulding process is one of the most powerful methods to relate a physical process to his simulated equivalent. The work addresses the challenges of integrating a transparent window into a conventional injection mould while ensuring mechanical resistance and optical clarity under process conditions. Physical preliminary experiments were performed using an industrial injection moulding machine, with process monitoring and part measurements, and the results were directly compared with Moldflow simulations, enabling calibration of process parameters and confirmation of the model’s predictive accuracy. The new research tool was then designed considering multiple configurations, with component selection guided by adaptability to existing equipment and cost containment. Using the Moldflow validated simulation framework and its results, a thermo-mechanical analysis was carried out to assess stress distribution in the sapphire window and surrounding components. This research delivers both a validated simulation-to-experiment methodology and a fully engineered tool design that met the required operational constraints and provided clear visual access for advanced process monitoring.

La visualizzazione della fase di riempimento durante un processo di stampaggio a iniezione di materie plastiche rappresenta uno dei metodi più efficaci per mettere in relazione un processo fisico con il suo equivalente simulato. Il lavoro affronta le sfide legate all’integrazione di una finestra trasparente in uno stampo convenzionale, garantendo al contempo resistenza meccanica e chiarezza ottica nelle condizioni di processo. Sono stati condotti esperimenti preliminari fisici utilizzando una pressa industriale per stampaggio a iniezione, con monitoraggio del processo e misurazioni sui pezzi, e i cui risultati sono stati direttamente confrontati con le simulazioni Moldflow, consentendo la calibrazione dei parametri di processo e la conferma dell’accuratezza predittiva del modello. Il nuovo strumento è quindi stato progettato considerando diverse configurazioni, con la selezione dei componenti guidata dall’adattabilità alle apparecchiature esistenti e dal contenimento dei costi. Utilizzando il framework di simulazione validato in Moldflow e i così ottenuti risultati, è stata condotta un’analisi termo-meccanica per valutare la distribuzione delle tensioni nella finestra in zaffiro e nei componenti circostanti. Questa ricerca fornisce sia una metodologia validata per il confronto tra simulazione ed esperimento, sia il progetto di uno strumento di ricerca completamente ingegnerizzato che soddisfa i vincoli operativi richiesti e garantisce un accesso visivo chiaro per un monitoraggio avanzato del processo.