Bauteilfertigung
04.11.2019

Präzisere Bauteilfertigung durch Spritzguss Simulation

Ein wesentlicher Faktor für die Effizienz ist die Präzision in der Bauteilfertigung!

Im Alltag nutzen wir viele wichtige Gegenstände wie selbstverständlich. Sei es das Gehäuse eines hochwertigen Smartphones, eine akustisch optimierte Soundbar oder die sicherheitsrelevanten Komponenten der Armaturentafel im Auto. Mit ihrem Know-how entwickeln Produktdesigner und Konstrukteure an ihren Rechnern immer wieder solche Innovationen. Und die sollen – verständlicherweise – so gewinnbringend wie möglich auf den Markt. Nur, der Weg von der Idee bis zur Serienproduktion kann unterschiedlich lang sein. Ein wesentlicher Faktor für die Effizienz ist die Präzision in der Bauteilfertigung!

Von Kerzen und Bauteilen

Die allermeisten Kunststoff-Teile werden heute spritzgegossen. Also wird erst ein entsprechendes Werkzeug – die Form – konstruiert und gebaut. Bei der Bauteilfertigung wird dann flüssiger Kunststoff hineingespritzt. Klingt einfach, ist aber fehleranfällig!

Dem Nutzer von Handy, Soundbar oder Auto würde man es anschaulich so erklären: Das Selbstgießen von Kerzen ist laut Packungsanleitung eine kinderleichte Sache. Flüssiges Wachs muss in zwei ineinandergesteckte Formhälften gegossen werden. Wie die Kerze anschließend ausschaut, wissen wir. Mal verformt sie sich beim Abkühlen, mal entstehen Blasen und Vertiefungen an der Oberfläche, mal fehlt einfach ein Stück, weil das Wachs nicht überall hinkommt. Das Ergebnis sieht nicht schön aus und brennt auch nicht vernünftig ab!

Schon kleinste Fehler sind inakzeptabel

Das Spritzgießverfahren in der Kunststofftechnik stellt Produkt- und Werkzeugentwickler vor vergleichbare Herausforderungen – allerdings viel komplexer und mit wesentlich kostspieligeren Begleitumständen. Bis das passende Spritzgießwerkzeug gebaut ist, müssen oft zahlreiche Korrekturschleifen durchlaufen werden. Die Korrekturen sind nicht nur zeitraubend, sie kosten vor allem Geld! Um Spritzgießwerkzeuge entwerfen zu können, ist deshalb neben fachlichem Wissen über das Fließverhalten der Kunststoffschmelze auch eine Menge Erfahrung nötig. Doch auch der größte Erfahrungsschatz kann den stetig steigenden Anforderungen des Marktes an die Maßhaltigkeit der Kunststoffteile nicht vollständig gerecht werden. Gestiegene Ansprüche an Kunststoffteile erlauben heute beinahe keine Toleranzen bezüglich Maß-Abweichungen, Ebenheiten oder Rundungen. Hier ist kompromisslose Präzision gefragt.

 

Bauteilfertigung

Spritzgießsimulationen beschleunigen die klassische Entwicklungskette und reduzieren die Kosten erheblich. Basierend auf mathematischen Modellen ermöglichen moderne Simulationsprogramme zudem die Machbarkeit, Maßhaltigkeit sowie Verzugsarmut der Kunststoffteile präzise vorherzusagen. So ebnen sie den Weg, die industriellen Vorgaben sowohl bei der Spritzgießfertigung komplexer Kleinst- und Mikroteile als auch von besonders großen Objekten einzuhalten. Dabei berücksichtigen Simulationen eine Vielzahl von Einflüssen. Das Ziel, das optimale Produkt zu erreichen, rückt mit der Vorhersage des Füllvorgangs entschieden näher. Moderne Tools können Bindenähte oder Lufteinschlüsse identifizieren, die mechanische oder optische Schwachstellen darstellen. Hiermit können zum Beispiel Anspritzpunkte so variiert werden, dass Bindenähte an unkritische Orte verschoben oder ganz vermieden werden. Zudem kann die Geometrie, das Angusssystem oder das Temperiersystem optimiert werden. In einem letzten Schliff können Prozessparameter verbessert werden, damit Spritzgießteile kostengünstig in hoher Qualität hergestellt werden können.

Lernfähige Tools

Computerunterstützte Spritzgießsimulationen mit integrierter Künstlicher Intelligenz – kurz KI –berechnen schon im Vorfeld Variationen im Spritzgießprozess. Dabei merken sich Simulationsprogramme wie Varimos alle Berechnungen, die sie gemacht haben, kombinieren, und bestimmen beispielsweise optimale Prozessparameter oder vorteilhafte Wanddicken. So werden nicht nur kürzere Entwicklungszeiten von Spritzgießwerkzeugen bis hin zum Serienteil erreicht, sondern auch qualitative Anforderungen an neue Bauteile präzise umgesetzt.

Je komplexer, desto effizienter

Bei besonders komplexen Bauteilen ist Simulations-Software fast unumgänglich. Sie berechnet im Vorfeld mögliche Problemstellen, Schwindungen und den Verzug und ermöglicht frühzeitige Korrekturen. Das Simulieren verschiedener Prozessparameter, Angusssysteme, Temperierungen oder aber auch der Geometrie des Werkzeugs ermöglicht die Herstellung eines optimalen Bauteils. Präzise lassen sich auch faserverstärkte Kunststoffe oder Bauteile aus Biopolymeren berechnen.

Fehler Kunststoff Spritzguss

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