SIGMA Engineering: Design- & Prozessintegrierte Spritzgieß-Simulation hochgefüllter Polymere

Visualisierung von Faserorientierungen mittels 3D-Computertomographie. Das Bild entstand in Zusammenarbeit von Sigma Engineering GmbH und Volume Graphics, im Rahmen der Arbeiten zur Rückkopplung der Faserorientierung auf die Viskosität in SIGMASOFT®.

Die Sigma Engineering GmbH aus Aachen präsentiert auf der Fakuma 2011 die aktuellsten Erweiterungen der Funktionalitäten ihrer 3D Spritzgießsimulationssoftware SIGMASOFT®. Ein Schwerpunkt der Neuentwicklungen liegt auf der Simulation hochgefüllter Polymere; wie etwa hoch faserverstärkten Thermoplasten.

Im Zuge verstärkter Anstrengungen zur Gewichtseinsparung finden hochgefüllte Polymere, mit Faseranteilen von 50 % oder 60 %, oder auch duroplastische Polymere bis hin zu Pulverspritzgießmassen vermehrt Anwendung. Die Rheologie dieser Polymeren kann laut SIGMA allerdings nicht mittels klassischer Viskositätsmodelle, wie z.B. dem Cross-WLF- oder Carreau-WLF-Ansatz, beschrieben werden. Wie umfangreiche Untersuchungen der SIGMA ergeben hätten, wirke sich die veränderte Rheologie der hochgefüllten Polymere bereits auf die Vorhersage der Werkzeugfüllung (Füllbild) an sich aus, als auch auf die resultierende Faserorientierung und damit auf den zu erwartenden Bauteilverzug bzw. das mechanische Bauteilverhalten. Berücksichtige die Spritzgießsimulation diese Einflüsse nicht, bleibe die Ergebnisse unpräzise und nur beschränkt verlässlich.

Faserorientierung quer zur Fließrichtung bei Simulationen mit und ohne Rückkopplung der Faserorientierung zur Viskosität gegenüber: "Die Abweichungen in der Dicke der Mittelschicht sind deutlich zu erkennen. Der Einfluss auf die resultierenden mechanischen Eigenschaften wird so offensichtlich."

Die Faserorientierung beeinflusst die Füllung und damit die Viskosität. Herkömmliche Simulationsmodelle könnten diesen Zusammenhang jedoch nicht abbilden. Ergebnisse bezüglich Faserorientierung und dementsprechende anisotrope mechanischen Eigenschaften seien entsprechend unzuverlässig, insbesondere bei Polymeren mit höheren Faseranteilen. In SIGMASOFT® seien daher neue Modelle integriert worden, die eine instationäre Rückkopplung der Faserorientierung auf die Viskosität abbilden. Auf diese Weise sei die Genauigkeit der Beschreibung des Füllverhaltens hochgefüllter Polymere signifikant gesteigert worden. Ein weiterer Vorteil dieses Erweiterungen liege in der verbesserten Genauigkeit der Faserorientierungsergebnisse an sich, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der querorientierten Mittelschicht, da Viskosität und Orientierung nun gegenseitig in Interaktion stehen.

Weitere Informationen: www.sigmasoft.de

Fakuma 2011, Friedrichshafen, 18.-22.10.2011, Halle A5, St. 5122

SIGMA Engineering GmbH, Aachen

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