Foschung und Entwicklung bei SIMCON

Innovation durch Forschung

Wir setzen auf Innovation! Dank unserer nationalen und internationalen Forschungsprojekte sind wir mit unseren Innovationen Wettbewerbern voraus und gehören zu den TOP 100 innovativsten Unternehmen in Deutschland. Lernen Sie unsere Erfolge bei den Forschungsprojekten und unsere Entwicklungspartner kennen.

Forschungsprojekte bei SIMCON

OPTISYS - Optimale LED-Linsen mit Cadmould

Deutsche Unternehmen sind in der optischen Industrie weltweit technologieführend. Vor allem in den Bereichen Automobil- und Maschinenbau sind ihre innovativen Systeme erfolgreich. Dabei gewinnen Hochleistungsbauteile aus transparenten Kunststoffen immer mehr an Bedeutung. Damit zukünftig Teile für immer komplexere Aufgaben wirtschaftlich gefertigt werden können, sind schnelle, flexible und energieeffiziente industrielle Prozesse entscheidend.

In dem Forschungsprojekt wird für eine nachhaltige Prozessoptimierung in der Fertigung optischer Bauteile aus Kunststoff geforscht. Kern der Arbeit ist die Entwicklung von Simulationsmodellen für die Spritzgießfertigung mehrschichtiger Bauteile aus transparenten Kunststoffen. Unser umfassendes Know-how und unsere über 25-jährige Erfahrung ermöglichen die Entwicklung von präzisen Simulationsmodellen für High-End Optikanwendungen, die langfristig ein wesentlicher Bestandteil bei der Konstruktion und Fertigung optischer Kunststoffbauteile sein werden. Mit dem Projekt verfolgen wir das Ziel, im Rahmen des Projektes den heutigen Stand der Technik für die Schwindungs- & Verzugsvorhersage von optischen Kunststoffteilen, um eine Größenordnung zu verbessern.

Projektpartner: KraussMaffei Technologies GmbH, FWB Kunststofftechnik GmbH, Kugler GmbH, Hella KGaA Hueck & Co, Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM

Projekt wurde gefördert durch: BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektlaufzeit: 01.06.2015 – 31.03.2019

Medimold - Herstellung von Metall-Kunststoff-Bauteilen vereinfacht

Beim Forschungsprojekt „Medimold“ entwickelten wir mit Forschungspartnern einen einstufigen Herstellungsprozess für Metall-Kunststoff-Hybride. Metall-Kunststoff Hybride werden beispielweise für Leiterbahnen verwendet. Das neue Verfahren reduziert Rüst- und Montagezeiten in der Fertigung sowie Materialbedarf und Arbeitsschritte. Die intelligente Kombination aus Kunststoff und Metall in einem Hybridbauteil minimiert das Gewicht; Produzenten sparen Kosten, weil Nachbearbeitungen entfallen und Prozesse in einem Arbeitsgang möglich sind. Bisher werden bei der Herstellung vorher in einem separaten Herstellungsprozess gefertigte Metallteile umspritzt.

Das Forschungsprojekt „Medimold“ ging einen Schritt weiter: Zusammen mit unseren Partnern entwickelten wir einen schnelleren und wirtschaftlicheren, einstufigen Prozess für die Herstellung der Hybridbauteile. Dabei wird in ein und demselben Werkzeug der metallische Leiter auf das Kunststoffteil aufgespritzt. Ab Oktober 2019 ist Cadmould 3D-F in der Version 12 zum ersten Mal mit der erweiterten Funktionalität für Metallschmelzen erhältlich.

Projektpartner: Gießerei-Institut der RWTH Aachen, Kunststoff-Institut Lüdenscheid, Krauss Maffei, Ravi uvm.

Projekt wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektlaufzeit: 01.02.2017 – 01.01.2019

CoSiMa - Simulationsbasierte Einstellparameter an der Spritzgießmaschine

Das Forschungsprojekt “Simulation und Maschine verbinden, um den Produktionsprozess von Spritzgussteilen zu optimieren“, kurz CoSiMa verfolgt das Ziel, eine kontinuierliche Kommunikation zwischen Prozesssimulation und Spritzgießmaschine zu erreichen. Zusammen mit IKV, internationalen und deutschen Unternehmen und dem slowenischen Forschungscluster Tecos – Slovenian Tool and Die Development Center, Celje, Slowenien, wird eine Transferfunktion entwickelt, um simulationsbasierte Rüstdatensätze direkt auf die Spritzgießmaschine zu übertragen. Mit Hilfe eines Manufacturing Execution Systems (MES) als Vermittler zwischen Simulation und Maschine kann der Maschinenbediener auch beim Einrichtevorgang unterstützt werden, indem die Simulationsergebnisse aus einem relevanten Prozessfenster bereitgestellt werden.

Projektpartner:  Arburg GmbH + Co. KG, GRP GmbH, Institute of Plastics Processing (IKV), Kolektor Group, TECOS, TEHNOMAT

Projekt wird gefördert durch: BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

HyTraM - Laserstrukturierte Oberflächen durch Mikro/Makro-Simulation

Ziel des Projektes ist die Herstellung von hochfesten und temperaturwechselbeständigen Kunststoff-Glas-Verbunden mittels einer neuartigen laserbasierten Verbindungstechnik, bei der durch eine mikro- und nanoskalige Laserstrukturierung eine Aktivierung und Oberflächenmodifikation der Glaskomponente erzeugt wird und nachfolgend durch Laserdurchstrahlschweißen oder Hinterspritzen mittels Kunststoff der Verbund hergestellt wird.

VMAP - Virtuelle Materialmodellierung in der Fertigung

Das Ziel des ITEA-VMAP-Projekts ist, ein gemeinsames Verständnis und interoperable Definitionen für virtuelle Materialmodelle in CAE zu erlangen. Anhand von industriellen Anwendungsfällen aus wichtigen Materialbereichen und mit repräsentativen Fertigungsprozessen werden neue Konzepte für eine universelle Schnittstelle zum Materialaustausch für virtuelle Engineering-Workflows entwickelt.

Interoperable virtuelle Materialmodelle und eine nahtlose Übertragung der Materialdatenhistorie in einem CAE-Workflow ermöglichen es Anwendern in der Industrie, bessere Produkte in kürzerer Zeit und in effizienteren Fertigungsprozessen zu entwickeln und zu produzieren. Mithilfe von Schnittstellenstandards können CAE-Softwareentwickler und -Anbieter weitere virtuelle Materialmodelle realisieren, die sich problemlos in ganzheitliche Entwurfs-, Simulations- und Optimierungsworkflows integrieren lassen.

Projektartner: 4a Engineering, Wittman-Battenfeld, Exstream, Convergent Manufacturing Technologies Inc., Audi, Dr. Reinhold Hagen Stiftung, Dynamore, Edag Engineering GmbH, ESI Software GmBH, Fraunhofer SCAI, Hagen Engineering, inuTech GmBH, Karlsruhe Institut of Technology (KIT), Kautex GmBH, HAFEMS, RIKUTEC Kunststofftechnik, Robert Bosch GmbH, TU Delft, DevControl B.V., In Summa Innovation B.V., KE-works, Materials innovation institute M2i, MSC Software, Philips, Reden BV, Uni Groningen, Beta CAE Systems, Sintratec

TSchaum - 2K-Sandwich-Spritzgießen

Zusammen mit dem Leichtbau-Netzwerks des Instituts KUZ entwickeln wir ein Softwaretools für das 2K-Sandwich-Spritzgießen mit der Möglichkeit der Verwendung einer geschäumten Kernkomponente.

Projektpartner: KUZ, YourSolution

Forschungsprojekt VentOpt - Optimierung und Simulation von Entlüftungen

Beim Forschungsprojekt VentOpt haben wir mit unseren Projektpartnern ein neuartiges Verfahren zu entwickelt, mit dem Entlüftungsgeometrien von Spritzgießwerkzeugen so gestaltet werden, dass einerseits die eingeschlossene Luft schnell genug abgeführt werden kann und anderseits kein schädlicher Grat entsteht. Dazu wurde eine Software entwickelt, die das Entlüftung der Spritzgießform simuliert und damit die konstruktive Auslegung der Entlüftungsöffnungen ermöglicht. Auf dieser Grundlage können mittels zeitgemäßer Fertigungsverfahren, wie Laser- oder Mikrofrästechnik, entsprechende Entlüftungskanäle in Form von neuartigen funktionalen Mikrostrukturen in die Spritzgießform eingebracht werden. Die Simulationsergebnisse wurden anhand von realen Spritzgießformen evaluiert. Mit dem neuen Verfahren wird Ausschuss und Nacharbeit reduziert und gleichzeitig Material- und Energieeinsatz sowie Fertigungszeiten zu verringert. Zusätzlich führen gratfreie Bauteile, z. B. beim Verchromen, zu wesentlich besseren Oberflächenqualitäten.

Projektpartner: FKT, Triptis; Fraunhofer IPT, Aachen; Komos, Bürgel.

Projektlaufzeit: 01.11.2013 – 31.03.2016

RubSim - Simulation von Schwindung und Verzug für Gummi

Spritzgießversuche mit Elastomeren sind besonders zeit- und kostenintensiv. Der große Einfluss der Temperaturverläufe auf die Vernetzung der Elastomere, die langen Vernetzungsphasen und aufwendige Prüfungen, um Fehler wie Unter- oder Übervulkanisation zu bestimmen, machen sie aufwendig. Darum hat Simcon in dem Forschungsprojekt RubSim 1&2 jetzt ein Modell für die Simulation von Spritzgießprozessen von Gummiwerkstoffen in Cadmould® integriert, das die qualitätsrelevanten Kriterien wie Schwindung und Verzug präzise berechnet. So lassen sich Bauteil, Werkzeug und Fertigungsprozess schneller und günstiger optimal auslegen. Zugleich ist eine gleichbleibend hohe Qualität sichergestellt.

Die Integration der Forschungsergebnisse in Cadmould ermöglicht es, Temperaturverläufe sowie Füll- und Aushärtungsphase und damit das Schwindungs- und Verzugsverhalten von Elastomeren in Abhängigkeit der Prozess- und Materialparameter präzise zu bestimmt.

Projektpartner: University of Leoben, SKF Economos GmbH, Engel Austria GmbH, Dr.Gierth Ingenieurgesellschaft GmbH

NFC - Simulationsmodell für Natural Fiber Compounds

Der Trend zu nachwachsenden Werkstoffen in der industriellen Fertigung hat zu einem großen Interesse an naturfaserverstärkten Kunststoffen geführt. Für die Entwickler von Spritzgussbauteilen bedeutet der Einsatz von Sisal, Hanf oder Flachs jedoch eine Herausforderung: Natural Fiber Compounds (NFC) verhalten sich beim Spritzgießen grundsätzlich anders als Compounds mit herkömmlich verwendeten Fasern. Grund für das veränderte Fließverhalten sind die völlig unterschiedlichen Eigenschaften der Naturfasern. Sie sind wesentlich länger und flexibler; zudem verursacht ihre geringere Dichte bei gleichem Gewichtsanteil einen vielfach höheren Volumenanteil im Compound. Als Folge ließen sich bisherigen Simulationsmodelle für Glasfasern nicht mehr einsetzen. Als Partner im Forschungsprojekt „Werkstoff- und Fließmodelle für naturfaserverstärkte Spritzgießmaterialien für den praktischen Einsatz in der Automobilindustrie“ haben wir die Materialmodelle für die Simulation von Spritzgießprozessen von NFC weiterentwickelt. Das Ergebnis ist eine Simulation, die industriellen Anforderungen umfassend gerecht wird. Cadmould® beschreibt jetzt auch die Orientierung von Naturfasern – und das mit vergleichbarer Genauigkeit der wissenschaftlichen mikromechanischen Berechnungen der University of Wisconsin. Die Simulation benötigt dabei nur einen Bruchteil an Rechenzeit und ermöglicht so den Einsatz in der Konstruktion komplexer Bauteile oder bei langen Fließwegen – z. B. in Mehrfachwerkzeugen.

VIM - Automatische, Zielgerichtete Kunststoff-System-Optimierung

Aus dem internationalen, von der EU gefördertem, Forschungsprojekt VIM (Virtuell Injection Moulding) resultierte die Ur-Version der Software Varimos. An dem Projekt nahmen 22 Forschungspartner aus 10 europäischen Ländern teil. Das Ergebnis des EU-Projekts ist „Varimos“, eine neue Strategie zur virtuellen und realen Kunststoff-System-Optimierung. In dieses Projekt flossen sowohl unsere Erfahrung im Bereich der Simulation als auch Erfahrung von Dr. Gierth Ingenieurgesellschaft mbH im Bereich der Prozessoptimierung ein. 2008 errichteten wir zusammen mit Dr. Gierth Ingenieurgesellschaft das „Varimos“-Spritzgieß-Technikum an unserem Unternehmensstandort von in Würselen und arbeiten seitdem intensiv zusammen.

MatOpt

Gemeinsam mit dem IKV Institut für Kunststoffverarbeitung aus Aachen haben wir im Forschungsprojekt MatOpt, ein Verfahren optimiert, um die in der Datenbank enthaltenen Materialdaten für den verarbeiteten Kunststoff zu kalibrieren. Damit haben wir die Möglichkeit praxisrelevante Ergebnisse beispielsweise für die Schwindung ausgeben.

Projektpartner: IKV

Pro4Plast - Simulation anstatt Trial-And-Error-Verfahren

Ein wichtiges Hilfsmittel zur Entwicklung komplexer Kunststoff-Bauteile ist die Simulation. Die Möglichkeit, Verarbeitungsparameter wie Drücke und Eigenschaften wie Schwindung und Verzug realitätsnah simulieren zu können, ersetzt fehlende Fachkräfte und reduziert Arbeitsaufwand sowie Kosten der Verarbeiter. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde eine Systematik und die Software PDGS (Product Development Guidance System) zur Produktplanung von der Idee bis zum serienreifen Prozess entwickelt. Damit ist es möglich, den Produktentwicklungsprozess zu gliedern, zu systematisieren und zu optimieren. Ein entscheidender Punkt im Projekt war das Erstellen einer Software zur Simulation des Spritzgießprozesses von Formteilen mit Einlegern und umspritzten Teilen. Anhand von Industrieprojekte konnte nachgewiesen werden, dass sich durch Einsatz einer strukturierten Produktentwicklung nach dem Stage-Gate-Verfahren unterstützt durch die Simulationssoftware Cadmould, Zeiten und Kosten deutlich reduzieren lassen.

Projekt wurde gefördert durch: ZIM

Sorim - Selbstoptimierendes Gummispritzgießen für eine Null-Fehler-Herstellung

Im Projekt SORIM soll ein Regelungssystem für Kautschuk-Spritzgussmaschinen entstehen, welches unter Einbeziehung des Material- und Prozesszustandes selbstständig auf kritische Abweichungen reagieren, und eine gleichbleibende Formteilqualität sicherstellen kann. Diese Aufgabe stellt gerade beim Kautschukspritzgießen eine besondere Herausforderung dar, da (1) die Kautschukmischung ein lebendes chemisches System darstellt und ihre Eigenschaften durch Mischprozess und Lagerung deutlich beeinflusst werden, und (2) bereits geringfügig abweichende Prozessbedingungen im Spritzgießprozess große Änderungen in der Formteilqualität herbeiführen können, d. h. nur durch Analyse aller zur Verfügung stehenden Daten und einer genauen Kenntnis der Einflussfaktoren kann das Ziel einer Null-Fehler-Produktion erreicht werden. Im Projekt SORIM wird das, aus früheren Projekten gewonnene, Wissen über die im Kautschukspritzguss qualitätsbestimmenden Einflussgrößen um die Komponente des Online-Prozessmonitorings erweitert. Somit kann eine Maschinenregelung entstehen, die selbstständig und ohne Bedienereingriff die Qualität der Formteile regelt.

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