Füllen eines spritzgegossenen Kunststoffbauteils mit Hilfe der Spritzgusssimulation

Wanddickenunterschiede, Durchbrüche und Asymmetrien beeinflussen das Fließ- und Füllverhalten stark. Daher ist eine Vorhersage des Füllverhaltens für das Bauteil rechts in der Abbildung 1 fast unmöglich. Bei einer ebenen Platte mit mittigem Anspritzpunkt ist die Vorhersage der Schmelze-Fließfront noch relativ einfach. Befindet sich ein Durchbruch in der gleichen Platte wird eine Bindenaht mittig hinter dem Durchbruch, wie auf der Abbildung 1 zu sehen ist, erwartet. Die Kunst liegt darin, das Materialverhalten im Spritzgussprozess richtig vorherzusagen und dies beim Bauteil- und Werkzeugdesign entsprechend zu berücksichtigen. Je höher die Anforderungen an die Qualität des Bauteils und je komplexer die Geometrie, desto anspruchsvoller ist diese Aufgabe. Dabei stößt die traditionelle Produktentwicklung schnell an ihre Grenzen, und man riskiert teure und langwierige Anpassungen in der späteren Projektphase. Die Folge: nicht eingehaltene Termine, ungeplante Kosten und unzufriedene Kunden. In unserem Geschäftsbereich CAE-Services (Computer-Aided Engineering) bieten wir Ihnen die Durchführung von Spritzgusssimulationen als Dienstleistung an.

Abbildung 1: Fließfronten bei mittiger Anbindung an einer ebenen Platte mit und ohne Durchbruch sowie der BARLOG Smartphone-Halter als komplexere Bauteilgeometrie

Um eine zuverlässige Aussage über das Füllverhalten Ihres thermoplastischen oder LSR Bauteils treffen zu können nutzen wir SIGMASOFT® Virtual Molding. Auf Grund der Diskretisierung des Bauteils in finite Elemente kann mit Hilfe der thermischen, mechanischen und rheologischen Materialeigenschaften das Füllverhalten simuliert werden. Dabei ist es unser Ziel mögliche Fehler zu erkennen und zu vermeiden, bevor sie zu teuren Korrekturkosten und Fehlerbehebungskosten führen.

Die nachfolgende Liste beschreibt verschiedene Problemstellungen und Auswertmöglichkeiten, bei denen die Betrachtung des Füllverhaltens sinnvoll sein kann:

  • Bewertung des zu erwartenden Druckbedarfs/Druckverlauf während der Füllphase
  • Bewertung der zu erwartenden Scherraten während der Füllphase
  • Erkennung von Oberflächenfehlern insbesondere potenzieller Lufteinschlüsse, potenzieller Bindenähte und potenzieller Fließnähte
  • Gezieltes Verschieben von Bindenähten z.B. durch Anpassung der lokalen Wanddicke (siehe Abbildung 2)
  • Temperaturentwicklung am Bauteil inkl. Hot Spots
  • Bewertung der Fließweglänge
  • Findung der optimalen Anspritzposition inkl. Angussbalancierung
  • Optimierung des Anspritzkonzeptes inkl. der Angussart,- und geometrie
  • Bewertung von Dünnstellen
  • Bewertung der zu erwartenden Faserorientierung im Bauteil

Abbildung 2: Entstehung einer Bindenaht in der Füllphase

Die Auswertung der Simulationsergebnisse mit Problemstellen sowie Optimierungsvorschlägen stellen wir Ihnen in einem Abschlussbericht zur Verfügung. Ebenso ist es möglich, dass wir Ihnen das Füllverhalten als Video zukommen lassen oder über einen Viewer zeigen. Auf Wunsch und bei großen zeitlichen Herausforderungen können wir Ihnen die Ergebnisse live präsentieren und erst mal nur Maßnahmen ableiten, damit Ihr zeitlicher Engpass nicht noch knapper wird. Den Abschlussbericht erhalten Sie dann einige Tage später.

Mit Hilfe der integrativen Simulation ist es auch möglich, die simulierte Faserorientierung von der Spritzgusssimulation in die Strukturanalyse zu übertragen. Dadurch ist eine anisotrope Betrachtung des Bauteils möglich. Die simulierten Ergebnisse bilden im Vergleich zur isotropen Berechnung die Realität näher ab und können somit für Sie ein großer Vorteil sein.


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