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Technik - CAD CAM

Simulation – Eine neue Software sorgt für mehr Präzision bei der Simulation des Spritzgießens und ermöglicht eine ausgefeilte Gestaltung. Basis ist das umfassende Know-how des erstellenden Unternehmens in dieser Spezialdisziplin.

19. Februar 2016

In vielen Spezialgebieten gibt es oft nur wenige wenig bekannte Anbieter. Bei der Fertigungssimulation von Spritzgussteilen und geschäumten Bauteilen ist dies etwa das französische Unternehmen Transvalor, das sich auf die Formgebung von Materialien und ihre numerische Analyse konzentriert. Es arbeitet eng mit der Wissenschaft zusammen, aus der es entstammt.

Neben Software für die Analyse von Gieß-, Schmiede-, Schweiß- und Kaltumformprozessen ist das Programm REM3D ein Flaggschiff im Portfolio. Jetzt gibt es die aktuelle Version 5.0 mit zahlreichen neuen Eigenschaften. »Höhepunkte sind die hohe Genauigkeit und Effizienz der Berechnungsverfahren und die Realitätsnähe der erzielten Ergebnisse«, sagt dazu Dr. Laurence Ville, die zuständige Produktmanagerin. »Das kann so sein, weil sich in unserer Belegschaft das Fachwissen von rund 60 hoch qualifizierten Forschern aus verschiedenen Aufgabenstellungen mit der Simulation verknüpften Disziplinen verbindet.« Dieses Miteinander von Ingenieuren und Wissenschaftlern führe dazu, dass die Durchdringung der komplexen Abläufe und dadurch die mathematische Modellierung physikalischer Gesetzmäßigkeiten aus Fluidik, Wärmetransport oder Rheologie einen sehr hohen Stand erreicht haben.

Hohe Leistung an Bord

Wegen seiner Eignung für parallele Rechenvorgänge lässt sich das REM3D auch auf Hochleistungscomputerarchitekturen mit zahlreichen Rechnerkernen implementieren. Dies ermöglicht schnelle und realistische Vorhersagen auch bei komplexen Aufgabenstellungen, bei denen etwa die Wanddicke stark abweicht.

»Auf der anderen Seite soll das Programm auch für Praktiker geeignet sein, die nicht mit Rechenalgorithmen vertraut sind«, ergänzt Olivier Krafft, Ingenieur für technischen und kommerziellen Support bei Transvalor. Das Programm wurde vielmehr als Werkzeug für erfahrene Mitarbeiter in der Konstruktion oder Produktion ausgelegt, die mit ihren Fertigungsprozessen und Materialien bestens vertraut sind und vor allem ein smartes Hilfsmittel brauchen, mit dem sie konkrete betriebliche Aufgabenstellungen lösen möchten

Deshalb ist die grafische Benutzeroberfläche des Tools intuitiv zu bedienen, und die Simulation lässt sich äußerst einfach mit den in der Produktion erzielten Ergebnissen abgleichen, da sie so realitätsnah wie möglich ist. Prozesse lassen sich einfach modellieren und Simulationen schnell durchführen.

Die Programmentwicklung erfolgte von Anfang an in enger Zusammenarbeit mit industriellen Anwendern. Diese setzen REM3D für die Herstellung von Spritzguss- und Expansionsspritzgussteilen in ihrer eigenen Produktion ein und sorgen für die Rückkopplung an die Entwicklungsteams von Transvalor.

REM3D umfasst alle wesentlichen Aspekte vom Beginn des Einspritzens über die Formfüllung und die Verdichtungs- und Abkühlphase bis zum Ausstoßen des fertigen Spritzgussteils. Weitere wichtige Leistungsmerkmale sind auch die Verteilung und Orientierung beigemischter Fasern, die Berücksichtigung der Effekte beim Umspritzen von Einlegeteilen sowie die Berechnung des Verzugs am fertigen Teil.

»Zu den Vorteilen unserer Software gehört eine sich selbst adaptierende Vernetzungstechnik, die die örtliche Dichte der Vernetzung dynamisch an die jeweiligen Anforderungen des Herstellprozesses anpasst«, sagt Laurence Ville. Dies sei immer dort der Fall, wo es um Kontaktflächen und Grenzschichten geht oder um Bereiche, in denen das Strömungsverhalten gestört ist. Diese automatische anisotrope adaptive Vernetzungstechnologie (AAA) führt zu deutlich besseren Ergebnissen. Dieser Ablauf erfordert keinerlei Intervention durch den Bediener, der nur die Parameter eingeben muss.

Bei der Herstellung von Kunststoffteilen aus expandierenden Schäumen bedarf es einer Modellierung, die gekoppelte rheologische, thermische und chemische Abläufe mit hoher Effizienz und Genauigkeit berechnen kann. Viele der bisher entwickelten Lösungen können aber noch nicht einmal die erforderliche Injektionsmenge oder den optimalen Neigungswinkel der Formkavität im Voraus berechnen. Mit der neuen Version von REM3D ist es laut Oliver Krafft aber möglich, die optimale Füllmasse, die bestmöglichen Positionen für Einfüll- und Entlüftungskanäle sowie die finale Dichteverteilung des Schaums im fertigen Bauteil mit guter Genauigkeit vorherzubestimmen.

Präzise Voraussagen

»Ein Einsatz für unsere selbst adaptierende Vernetzungstechnologie sind Mehrkomponenten-Spritzgießprozesse«, sagt Laurence Ville. Üblicherweise wird hierbei die Formkavität zunächst mit dem für die Außenkontur des Spritzgießteils verwendeten Werkstoff befüllt. Dann wartet man ab, bis dieser bis zu einer vorher bestimmten Wanddicke erstarrt ist und injiziert eine Flüssigkeit oder ein Gas, die das noch fließfähige Material im Inneren austreiben. Das Resultat ist eine röhrenförmige Hohlstruktur mit sehr glatten Innenkonturen.

Alternativ kann dieser innere Hohlraum auch mit einem Kunststoff oder Schaum ausgefüllt werden. Auch hier ermöglicht die autoadaptive Vernetzung realitätsnahe Voraussagen über die Wanddicken mit glatten Trennflächen auch im Werkstückinneren. Alternativ ermöglicht REM3D die Simulation der sequenziellen Einspritzung weiterer Thermoplaste oder Duroplaste, wobei das Programm die jeweilige Materialverteilung im Bauteil vorhersagt. Der Bediener kann sich die Ergebnisse einzeln oder gruppiert anzeigen lassen und analysieren. mk z

Erschienen in Ausgabe: 01/2016