DoE bei der Strukturanalyse spritzgegossener Kunststoffbauteile

Wie finde ich die optimalen Geometrieparameter eines Bauteils zur Maximierung unter Belastung?

Bei der Entwicklung eines spritzgegossenen Kunststoffbauteils existieren mehrere Vorgehensweisen bei der Suche nach der optimalen Geometrie. Die einfachste ist die intuitive Methode, jede Änderung der Bauteilgeometrie mit einer einzelnen FEM-Simulation zu untersuchen – frei nach dem Motto „Trail & Error“. Jedoch werden bei einer DoE (Design of Experiments oder auf deutsch: Statistische Versuchsplanung) Wechselwirkungen und funktionale Zusammenhänge zwischen Eingangs- und Ausgangsparametern automatisch vom Computer hergestellt.

Die Vorgehensweise lässt sich ideal am Beispiel der Entwicklung des Kantenschutzwinkels erläutern. Zur Konstruktion wird die CAD-Software SolidWorks genutzt. Durch die Definition von globalen Variablen, die als Maße in der Zeichnung dargestellt sind, kann das Modell schnell geändert werden. Diese Variablen werden als Parameter an die FEM-Software ANSYS übergeben, um so eine Optimierung der Geometrie mit Hilfe von mechanischer Strukturanalyse und einer Parameterstudie durchzuführen. Nach Definition von zulässigen Werteintervallen pro Parameter erstellt ANSYS durch die Kopplung an SolidWorks eine sogenannte „Sensitivitätsstudie“, um den Einfluss der Geometrieparameter auf die Auswertungskriterien festzustellen und so die optimale Geometrie des Bauteils zu finden.

Ob eine DoE oder eine Topologieoptimierung für Ihren Anwendungsfall sinnvoller ist, beurteilen wir individuell. Des Weiteren können wir eine DoE natürlich auch analog bei einer Spritzgusssimulation durchführen.


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