Sigma Engineering: Spritzgießsimulation verbessert Crash-Simulation

Der 3D-Ansatz von SIGMASOFT® bietet laut Anbieter besonders für Bindenähte und hochgefüllte Bauteile Vorteile, da alle Einflüsse der Rheologie und des Prozesses berücksichtigt werden. So können realistische Ergebnisse für Faserorientierung und Bindenahtgestalt in die Crashsimulation übernommen werden.

Aus der Prozesssimulation SIGMASOFT® lassen sich nach Angaben der SIGMA Engineering GmbH viele Ergebnisse auf FEM-Netze übertragen und so für die mechanische Simulation nutzen. Durch die Berücksichtigung von 3-dimensionalen Simulationsergebnissen, wie z.B. Bindenähten, kann die Crash-Simulation spritzgegossener Bauteile demnach deutlich realitätsnähere Ergebnisse liefern, demonstrierte das Unternehmen auf der Fakuma 2012.

In der normalen Versagensvorhersage mechanisch- bzw. crash-beanspruchter Bauteile können Faserorientierungen und sonstige Anisotropien im Bauteil nicht berücksichtigt werden. Gerade die Faserorientierung und Bindenähte und die durch sie bedingten anisotropen Eigenschaften spielen jedoch eine wichtige Rolle bei der mechanischen Auslegung von Bauteilen.

Belastbarere Ergebnisse der mechanischen Simulation durch Import von Spritzgießsimulationsergebnissen
In einem gemeinsamen Projekt mit Ford Forschungszentrum Aachen GmbH und MATFEM Partnerschaft Dr. Gese & Oberhofer wurde ein neuer Ansatz der integrativen Simulation entwickelt. Bei diesem Ansatz werden die Ergebnisse der Spritzgießsimulation aus SIGMASOFT® sowie richtungsabhängig gemessene Materialeigenschaften für die verbesserte Crashsimulation von hochbelasteten Kunststoffbauteilen im Automobil genutzt. Die mit SIGMASOFT® berechneten Faserorientierungstensoren und Bindenahtinformationen werden mittels des von MATFEM entwickelten Materialmodels MF-GenYld+CrachFEM in lokale anisotrope Bauteileigenschaften übersetzt. Die anschließende Crash-Simulation basierend auf diesen lokalen anisotropen Bauteileigenschaften liefert den Angaben nach dementsprechend sowohl hinsichtlich des Kraft-Verformungsverhaltens als auch hinsichtlich des tatsächlichen Bauteilversagens deutlich belastbarere Ergebnisse. Die Integration von Spritzgießsimulation mit der Crashsimulation biete so Ford die Möglichkeit, Entwicklungsprozesse effizienter zu gestalten, die Bauteilqualität signifikant zu verbessern und Überdimensionierungen zu reduzieren.

Die Ergebnisse aus der Prozesssimulation SIGMASOFT® eignen sich demnach laut Anbieter besonders zur Umsetzung des integrativen Ansatzes, da SIGMASOFT® den Spritzgießprozess vollständig 3-dimensional und selbst über mehrere Einspritzzyklen hinweg prozessgenau berechne. Insbesondere bei der Identifikation von Ausschuss-Ursachen sei dieser detaillierte Blick auf die Produktionsrealität unerlässlich. Firmen, die solche teuren Ausfallszenarien grundsätzlich vermeiden wollen, setzen allerdings den von SIGMASOFT® propagierten detaillierten Blick auf den Spritzgießprozess bereits parallel zum Bauteilentwicklungsprozess ein.

Der konsequente 3D-Ansatz von SIGMASOFT® sei zudem besonders für hochgefüllte Polymere von Vorteil, da nur so alle Einflüsse aus Rheologie und Prozess auf die Faserorientierung berücksichtigt werden könnten. Gerade bei steigendem Füllgrad sei das Fließverhalten mit der Faserorientierung gekoppelt: Strömungsformen ändern sich demnach und erzeugten entsprechend neue Faserorientierungsmuster. Aber auch die Möglichkeit von SIGMASOFT®, eine 3-dimensionale Bindenahtgestalt über die gesamte Bauteildicke zu exportieren, sei einzigartig in der Spritzgießsimulation.

Um die Spritzgießsimulationsergebnisse in der mechanischen Simulation nutzen zu können, werden die Ergebnisse aus SIGMASOFT® über das eigene Mappingmodul SIGMALink auf das FEM-Netz übertragen und können so in zahlreichen FEM-Paketen verwendet werden. In dem Gemeinschaftsprojekt mit Ford und MATFEM wurde mit den Crashsimulationspaketen LS-DYNA® und RADIOSS® gearbeitet.

Weitere Informationen: www.sigmasoft.de

SIGMA Engineering GmbH, Aachen

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