Simulation avancée pour la conception et l'optimisation d'emballages en carton ondulé

21 Dec 2017
L’utilisation d’outils de simulation pour l’analyse du carton ondulé présente deux défis. D’un côté, le papier est un des matériaux les plus complexes, d’un point de vue mécanique, et il requiert le développement de modèles spécifiques pour sa simulation, si celle-ci doit être effectuée avec une précision suffisante, puisque son aspect rectiligne et non linéaire relie les différences de comportement en traction et en compression, une viscoélasticité complexe, et l’influence des conditions environnementales sur son comportement, ce qui entraîne la non existence d’outils commerciaux pouvant s’appliquer de manière directe, sans un processus préalable laborieux d’adaptation et de personnalisation. De l’autre côté, la structure même des cannelures rend plus difficile l’obtention de modèles efficaces d’un point de vue informatique, qui peuvent apparaître dans des délais réduits et qui peuvent être utilisés en plus dans des processus d’optimisation, avec de multiples simulations provoquées simultanément.
La R&D SAICA a déjà fait face à ces deux défis dans les années 2000, et a lancé un programme de collaboration avec ITAINNOVA (www.itainnova.es) dans le but de disposer d'une méthodologie de simulation pour le papier et le carton ondulé, fondée sur la MEF (méthode des éléments finis) et adaptée à la conception et à l'optimisation de caisses. Le processus de développement des outils de simulation dont dispose SAICA I+D pour l'analyse avancée des emballages en carton ondulé, a nécessité une programmation de modèles de comportement pour le papier, fondés sur les plans complets d'essai de papier et de carton, utilisés pour la création même des modèles et pour la validation de ceux-ci avant leur implantation finale.

À l'heure actuelle, SAICA I+D, toujours en collaboration avec ITAINNOVA, a la capacité d'effectuer une analyse avancée via la simulation du comportement résistant aux différentes sortes de boîtes en carton ondulé, depuis les traditionnelles boîtes B1 à un catalogue de bacs agricoles, en passant par une autre sorte de conceptions personnalisées dans lesquelles la simulation permet d'analyser des détails, comme le placement de poignées, la localisation de lignes de pré-découpage afin de faciliter l'ouverture de la boîte.

Ces capacités sont utilisées afin de soutenir les NDC (New Distribution Capability) dans le développement des produits innovateurs, en permettant l'évaluation rapide, grâce à l'ordinateur, de différentes solutions de conception et des variations dans la composition du carton, fin d'assurer que les conceptions finales soient suffisamment conformes aux conditions de résistance établies. De plus, les modèles de simulation avancée de papier et de carton sont également utilisés dans d'autres projets de I+D de SAICA, pour analyser la façon dont certains détails du processus de fabrication du carton influence le comportement mécanique de l'emballage final.

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