Designs optimieren mit fortschrittlicher Spritzguss-Simulationssoftware

Spritzguss-Simulationssoftware ist ein wichtiger Teil des IM-Workflows, da sie Designern ermöglicht, die Machbarkeit ihrer Formen und Formteile zu bewerten. Dieser Artikel beleuchtet, wie sie funktioniert.

Was ist Spritzguss?

Spritzguss ist ein Fertigungsprozess hinter einer riesigen Anzahl von menschengemachten Objekten, von Wasserflaschen bis zu Automobilkomponenten.

Er umfasst mehrere Phasen. Zunächst muss ein Hersteller eine Metallform erstellen, die meist in zwei oder mehr Teile geteilt ist. Eine Spritzgussmaschine füllt die Form dann mit geschmolzenem Kunststoff, der innerhalb der Form aushärtet, um ein Kunststoffteil zu erzeugen. Nach dem Aushärten wird das Teil aus der Form ausgeworfen, und der Spritzprozess wird wiederholt.

Um hochwertige Formteile herzustellen, müssen Hersteller wissen, wie sich der geschmolzene Kunststoff verhält, sobald er in die Form eingespritzt wird, und wie das fertige Teil performt, sobald es aus der Form entfernt wird. Formen funktionieren nur gut, wenn sie auf eine bestimmte Weise gestaltet sind, und verschiedene Kunststoffe verhalten sich unterschiedlich.

Ein Werkzeug, das Hersteller für solches Wissen nutzen, ist Simulationssoftware. Diese Software sagt voraus, was während des Spritzgussprozesses passieren wird, und ermöglicht es Herstellern letztlich, ihr Formdesign für ein günstigeres Ergebnis anzupassen.

Arten von Spritzguss-Software

Dieser Artikel konzentriert sich auf Simulationssoftware, aber Computer und Software spielen eine wichtige Rolle während des gesamten Spritzgussprozesses – vom Design bis hin zur Qualitätskontrolle.

Spritzguss-Software kann umfassen:

CAD-Software: Obwohl nicht einzigartig für Spritzguss, wird Computer-Aided-Design-Software verwendet, um Werkzeuge und Formteile digital zu entwerfen. Einige CAD-Plattformen enthalten zusätzliche Funktionen wie Simulation oder Kostenanalyse.

Simulationssoftware: Für Spritzgussanwendungen kann Simulationssoftware verwendet werden, um Verhaltensweisen wie Strömungsdynamik und mechanische Spannung basierend auf aktuellen Designs für die Formteile vorherzusagen.

Produktionssoftware: Software wird während des Spritzgussprozesses verwendet, um die Spritzgussmaschine zu steuern. Werkzeuge können Produktionsplanung, Rohstoffmanagement und Temperaturkontrolle umfassen.

Monitoring-/Qualitätskontrollsoftware: In Kombination mit einem Hardware-Eingabegerät wie Kamera oder Messfühler kann Inspektions- und Qualitätskontrollsoftware zur Bewertung von Formteilen für die Qualitätssicherung eingesetzt werden.

Wie Spritzguss-Simulationssoftware funktioniert

Spritzguss-Simulationssoftware wird verwendet, um bessere Formteile herzustellen und Fehler zu reduzieren. Sie tut dies, indem sievirtuell fast jeden Aspekt des Fertigungsprozesses digital simuliert – von Materialfluss über Kühlmittelverteilung bis hin zu Schwindung und Verzug des Formteils.

Simulationen können auf benutzerdefinierten Daten basieren, wie Formdesign, Einspritzmaterial, Zykluszeit etc. Das Feedback der Software ermutigt den Benutzer jedoch, Änderungen an Designs und Parametern vorzunehmen, wo dies zur Verbesserung der Leistung bei Produktionsbeginn notwendig ist.

Einige Simulationssoftware beinhaltet CAD- und andere Designfunktionen, während einige Pakete eigenständig sind.

Gängige Funktionen von IM-Simulationssoftware umfassen:

Verzugs- und Schwindungssimulation

Formen werden mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt, der dann abkühlt und aushärtet, um ein festes Teil zu bilden. Teile schwinden leicht beim Abkühlen, aber wenn Material in einem Teil der Form schneller abkühlt als in einem anderen, kann das Teil Verzug aufweisen und unbrauchbar sein.

Verzugsanalyse ist eine Funktion der Simulationssoftware, die vorhersagt, wie sich ein Teil beim Erstarren verziehen und verformen könnte, und dann Lösungen zur Reduzierung des Verzugs empfiehlt.

Lösungen können Änderungen der Wandstärke oder Verschiebung von Angüssen und Kanälen umfassen.

Angussplatzierung (Gate Placement)

Ein Anguss (Gate) ist eine Öffnung in der Form, durch die geschmolzenes Material eintritt. Falsche Angussplatzierung kann zu Teilefehlern führen, aber es gibt oft Bereiche eines Teils, die aus funktionalen oder ästhetischen Gründen für die Angussplatzierung ungeeignet sind.

Angussstandortanalyse ermöglicht dem Benutzer zu sehen, wie bestimmte Angusspositionen Faktoren wie Flussrate, Schwindung und insgesamt Teileerfolg beeinflussen.

Die meisten Angussplatzierungs-Tools können den idealen Angussstandort basierend auf prädiktiver Analyse und Benutzerpräferenz empfehlen.

Kanalbalancierung (Runner Balance)

Spritzguss-Simulationssoftware kann verwendet werden, um die Platzierung und Balancierung von Kanälen (Runnern) zu bestimmen – den dünnen Kanälen, die den geschmolzenen Kunststoff zur Form liefern.

Die korrekte Einrichtung der Kanäle gewährleistet ein gleichmäßiges Füllen der Kavität.

In Kombination mit Angussplatzierung und anderen Tools kann ein Kanalbalancierungstool verwendet werden, um das Kanalsetup zu optimieren.

Nachdruckoptimierung (Packing Optimization)

Eine wichtige Funktion der IM-Simulation ist die Bestimmung einer idealen Schneckengeschwindigkeit und Nachdruckdruck für ein Formteil.

Die ideale Konfiguration hängt von Faktoren wie Formgeometrie, Einspritzmaterial und der Maschinerie selbst ab.

Overmolding, Co-Injection und Multi-Barrel-Simulation

Fortgeschrittene Simulationssoftware-Pakete können komplexere Operationen simulieren wie Overmolding (Aufspritzen auf ein Substrat), Co-Injection-Molding (Einspritzen zweier Materialien in eine Form) und Multi-Barrel-Molding (Verwendung mehrerer Schnecken zur schnellen Formfüllung).

Die Analyse dieser Prozesse ist komplizierter, da sie eine größere Anzahl von Variablen berücksichtigt.

Vorteile der Nutzung von Simulationssoftware

IM-Simulationssoftware bietet zahlreiche Vorteile, die zu besseren Teilen führen. Vorteile umfassen:

• Fehler und Mängel eliminieren
• Unerwünschte Effekte wie Verzug und Schwindung reduzieren
• Effizienz verbessern und Zykluszeiten verkürzen für höhere Produktionsraten
• Probleme vor der Produktion lösen, teure Fehler vermeiden
• Simuliertes Testen mehrerer Thermoplaste ohne Verschwendung echter Materialien ermöglichen
• Integration mit CAD-Suiten zur Vereinfachung des Design-Workflows
• Mehrere Simulationen gleichzeitig ausführen
• Berichte generieren für einfache Kommunikation mit Teammitgliedern, Kunden etc.

Beliebte Spritzguss-Simulationssoftware

Bekannte IM-Simulationspakete sind Autodesk Moldflow, CoreTech Moldex3D, SOLIDWORKS Plastics, SIGMASOFT Virtual Molding und Vero VISI Flow.

3ERP hat jahrelange Erfahrung in Rapid Tooling und Kleinserien-Spritzguss. Kontaktieren Sie uns für ein kostenloses Angebot.