Praxisnahe Simulationen
Für die Entwicklung von Kunststoffprodukten und Spritzgießwerkzeugen sind Spritzgießsimulationen unerlässlich. Spritzgießsimulationen sind ein Paradebeispiel für Schnelligkeit und Kosteneffizienz. Dabei hängen Schnelligkeit und verlässliche Ergebnisauswertung weniger von der Rechnergeschwindigkeit, sondern maßgeblich von Wissen und Erfahrung und hoher Flexibilität ab.
Seit mehr als 35 Jahren bietet das Kunststoff-Institut Lüdenscheid Dienstleistungen im Bereich der Spritzgießsimulation an und nutzt seit 2007 Moldex 3D, eine leistungsfähige Simulationssoftware, um maßgeschneiderte, praxisorientierte Lösungen zu erarbeiten. Ebenso ist das Wissen, rund um die werkstoff- und spritzgießtechnische Auslegung von Kunststoffbauteilen und Spritzgießwerkzeugen unerlässlich, weil längst nicht alle erforderlichen Erkenntnisse für eine optimale Bauteil- und Werkzeugauslegung aus der Simulation hervorgehen. Dies gilt insbesondere für attributive Fehlermerkmale oder erforderliche Entformungsschrägen oder ggf. erkennbar mechanisch zu schwach dimensionierte Werkzeuge.
Der richtige Nutzen der Simulation ergibt sich erst aus dem Zusammenspiel von simulationsbasierten Ergebnissen in Verbindung mit Erfahrung und kunststoffspezifischen Know-how.
Schnelligkeit und Präzision sind somit keine Hexerei – dank des o. g. Mix können wesentliche Optimierungspunkte oft schon von einem Tag auf den anderen vorliegen und die Ergebnisse zusammen mit dem Kunden besprochen werden. Dies ermöglicht es schnell Änderungen zu berücksichtigen und fundierte Entscheidungen zu treffen, ohne wertvolle Zeit zu verlieren.
Eine gängige Vorgehensweise besteht darin, zunächst nur eine Füllsimulation durchzuführen, um Optimierungspotenziale zu identifizieren. In dieser Analyse werden grundlegende Aspekte wie die Füllbarkeit, die Balancierung, die Variation von Anspritzsituationen und andere fließtechnische Vorteile betrachtet. Mit den heute gegebenen Möglichkeiten der digitalen Visualisierung und Webmeetings können die Ergebnisse schnell und transparent zur Verfügung gestellt und allen Beteiligten erläutert werden.
Missverständnisse und Informationsverluste werden vermieden, Optimierungen können somit sehr schnell zu einer sehr frühen Phase des Konstruktionsprozesses diskutiert und implementiert werden. Nicht in jedem Fall können die Erkenntnisse 1:1 umgesetzt werden, weil beispielsweise die Teilegeometrie und andere Anforderungen, wie Sichtflächen oder kundenspezifische Vorgaben, oft Einschränkungen darstellen. Dennoch ermöglichen die Ergebnisse die Bewertung und Erörterung unterschiedlicher Lösungsansätze und tragen zur besseren Verständlichkeit und Transparenz bei. In nicht wenigen Fällen können gezieltere Diskussionen mit dem jeweiligen Endkunden geführt und auf mögliche Folgefehler, die später in der Bemusterungs- oder Serienphase zeit- und kostenintensiv behoben werden müssen, aufmerksam gemacht werden.
Im einfacheren Fall lässt sich auch auf das tendenzielle Verzugsverhalten aufgrund der Füllsimulation schließen. So hat z. B. bei hochgefüllten faserverstärkten Kunststoffen die Temperierung nur einen geringen Einfluss auf das Verzugsverhalten. Eine thermische Simulation unter Berücksichtigung eines Temperiersystems kann ggf. entfallen, da dieses zu einem frühen Konstruktionszeitpunkt noch häufig nicht vorliegt. In diesen Fällen liegt der Fokus auf der werkstoff- und spritzgießgerechten Gestaltung des Produkts im Zusammenspiel mit der Optimierung der Anbindungssituation. Bei ungefüllten oder geringfügig gefüllten Kunststoffen hingegen liefert eine reine Artikelsimulation nur begrenzte Aussagen zum Verzug. Hier müssen werkzeugbedingte Aspekte, wie die Temperierung sowie die Auswahl der Heiß- oder Kaltkanalverteiler, berücksichtigt werden, da sie den Erfolg des Projekts maßgeblich beeinflussen.
Falls grundlegende Faktoren wie Füllverhalten, Nachdruck, Schwindung und Verzug in der Simulation nicht ausreichen, werden spezifische Verfahren erforderlich. Seit rund 20 Jahren gehört die dynamische Temperierung von Spritzgussbauteilen zum festen Bestandteil der Forschung und Entwicklung am Kunststoff-Institut Lüdenscheid.
Durch den Einsatz innovativer variothermer Werkzeugtemperiertechniken, wie induktiver Erwärmung, Wasser-Wasser-Systemen (z. B. BFMOLD) und elektrischen Systemen (z. B. e2MOLD), werden die Simulationsmöglichkeiten von Moldex 3D erweitert, um den technischen Fortschritt kontinuierlich zu fördern.
Zusätzlich werden Entlüftungssimulationen für Bauteile mit Hochglanzoberflächen sowie Schäumverfahren bei Formteilen mit signifikanten Wanddickenunterschieden genutzt, um effiziente Produktionsprozesse zu entwickeln. Eine Kombination von Sonderverfahren, wie die dynamische Temperierung und das Schäumen, stellt dabei eine vielversprechende Lösung dar. Die Integration von CO2-Spotkühlung in komplexe Bauteilbereiche, etwa bei filigranen Schraubdomen, ermöglicht eine Verkürzung der Zykluszeit.
Ob einfache Füllsimulationen oder komplexe Sonderverfahren – das Kunststoff-Institut Lüdenscheid bietet nicht nur die Durchführung von Simulationen, sondern entwickelt auch praxisorientierte, maßgeschneiderte Lösungen zur Optimierung von Bauteilen.
