消费品包装行业

对于大部分消费品,消费者通过包装、产品体验与企业建立品牌信任关系;无论从社会总体效益、企业生产成本缩减,还是从消费者品牌价值认同、产品消费体验等各方面考量,企业都应该积极推进包装产品设计、工程仿真分析、工程优化的应用。

对于大部分消费品,消费者通过包装、产品体验与企业建立品牌信任关系;无论从社会总体效益、企业生产成本缩减,还是从消费者品牌价值认同、产品消费体验等各方面考量,企业都应该积极推进包装产品设计、工程仿真分析、工程优化的应用。达索系统仿真解决方案能够帮助企业改进协作,使得参与包装、艺术设计开发过程和决策的企业内部人员与外部供应商之间的协作得到全面改善,缩短包装设计时间;通过简化工作流程以更大程度地减少开发过程中的等待时间和浪费,实时了解项目状态;降低包装材料和设计成本, 在开发过程中检测并纠正包装设计错误,减免物理试验、模具试制的成本,消除标签错误,以防止产品召回并缩短产品上市时间。


达索系统SIMULIA为包装行业提供了全套先进解决方案,并在各个应用方向都有着丰富的案例。Abaqus用于包装结构分析,例如吹塑成型、顶压、跌落、耐负压,二三级包装虚拟运输测试等等;Isight用于包装设计及工程应用参数化分析;Tosca用于包装壳体钣金优化分析,提高包装外壳整体刚度等。


包装仿真解决方案目录

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图.  达索系统消费品包装行业端到端解决方案


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1. 包材样材分析


客户遇到问题

包材多为塑料制品或瓦楞纸制品,材料特性复杂,随机性强,即使金属包材,也多为金属薄壳,加工成型过程中会出现很大的塑性变形。
·   实验重复性差,难以测定材料参数等缺陷;
·   瓦楞纸材质及结构力学性能非常复杂,经常需要做多种测试来确定其力学参数;
·   包装材料吸水性非常强,处于潮湿环境下很容易湿胀,相应力学性能也会产生明显变化;

问题解决方案

·   通过Isight软件进行材料参数标定,可以大大减轻标定工作量;
·   瓦楞纸样材Abaqus仿真可以根据需要搭建相应的虚拟测试模型,方便快捷的施加载荷工况,对各种力学参数进行虚拟分析标定;
·   Abaqus 提供了 Swelling Gel 和 Moisture swelling 等多种方式模拟湿度扩散和湿胀效应;


消费品包装行业(图3)瓦楞纸.gif

图.  瓦楞纸包材模拟仿真动图



2.  包装成型分析


客户遇到问题

包装成型工艺过程复杂,影响因素多,涉及到温度变化大,材料特性及形状复杂,变形大等特点,实际成型过程会出现很多问题。
问题解决方案

Abaqus先进的几何非线性、材料非线性、以及接触非线性等优秀求解能力,能够准确模拟包装成型过程,得到成型后的包装形貌以及厚度分布,为后续计算,例如包装结构强度分析,包装减重优化分析,二三级包装测运输测试分析等做好精确准备。



吹塑成型.gif


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3.  包装结构强度分析


客户遇到问题

所有包装均须满足相应的结构强度要求,方可确保所容纳的产品及包装本身的性能和安全。常规的包装结构强度检测包括挤压、气压、跌落等等,物理测试会大大增加包装设计时间及成本。

问题解决方案

通过Abaqus仿真可以在包装成型仿真的基础上,快速进行结构强度虚拟测试,并可联合CAD设计进行迭代优化,达到减少物理测试,加速仿真—测试迭代的目的。


塑性包装强度.gif

玻璃包装强度.gif



4.  包装封盖密封性能分析


客户遇到问题

包装瓶盖与瓶口通过一定的连接配合形式,密封内衬与瓶口的配合设计,需要确定接触方式、接触面积、接触宽度及密封内衬的厚度,保证足够的弹性和必要的刚性要求。同时,封盖过程也会影响密封效果。

问题解决方案Abaqus 仿真不仅能精确的模拟其开启、闭合压力及密封效果,还能准确评估连接处疲劳寿命。


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5.  包装生产线仿真分析



客户遇到问题

包装生产线周期短,速度快,尤其是快消品包装,包装量及速度都非常大,生产线相关的稳定性非常重要,设计的包装稳定性不满足要求对整个生产线的稳定运行会产生很大影响。

问题解决方案

Abaqus/Standard 隐式求解器和 Abaqus/Explicit 显式求解器源自于同一开发团队,具有相同的数据格式、单元类型和材料模型,无缝协同既能够模拟静态或稳态结构状态、又能够模拟碰撞冲击等瞬态效应,从而精准的分析生产线上的稳定性问题。


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6.  二级包装仿真分析


客户遇到问题

二级包装是产品的第二道保护屏障,它里面包含了多个一级包装(最接近产品的那层包装,例如易拉罐)。二级包装会经历打包、装箱、堆垛、搬运、运输等复杂的工作场景,必须满足一定的强度要求,并且需要经过相应的包装检测方能对一级包装及产品提供足够的容纳和保护功能,满足运输要求。

问题解决方案

Abaqus包装仿真通过数值计算,方便快捷的实现各种二级包装过程以及检测过程的模拟和分析评价,减少包装物理测试频次,降低物理测试成本,加快包装研发速度。


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7.  三级包装仿真分析


客户遇到问题

三级包装是产品的第三道防护屏障,主要用于将产品从生产厂家批量运输到销售地点,除了批发店或大宗采购的零售店,客户很少会直接接触到三级包装,它是基于二级包装的垛码托盘。三级包装物理测试过程复杂,实施成本高。

问题解决方案

Abaqus三级包装仿真方式灵活,准确度高,能快速建立各种场景的虚拟测试分析模型,评估相应的包装强度指标,指导三级包装设计。


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图.  三级包装晃动分析


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图.  三级包装运输拐弯倾倒仿真分析

总结
达索系统SIMULIA 包装解决方案全面深入的涵盖了包装工程的应用需求,并在各个应用领域都有成功案例,为包装的环保、提质、降本、增效发挥重要作用。




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达索系统仿真分析解决方案提供了强大的非线性和优化功能,为包装研发提供准确的虚拟试验及优化方案,在达索系统和钛闻软件的技术支持下,仿真分析正在农夫山泉公司包装研发中发挥越来越大的作用。”