Sigma Engineering: Kostenreduzierung durch Simulation beim LSR-Spritzgießen

Simulation einer LSR-Komponente

Die Sigma Engineering GmbH präsentiert die Anwendungen des Virtuellen Spritzgießens mit SIGMASOFT® jetzt auch für die Verarbeitung von Flüssigsilikonen (LSR). Durch ein Gesamtkonzept, das auch das komplette Werkzeug und alle Prozessinformationen berücksichtigt, soll die Produktion von Bauteilen aus LSR vollständig abgebildet werden können. Die Simulation könne damit für die Lösung unterschiedlicher Problemstellungen genutzt werden: für das Trouble-Shooting von Problemen wie Lufteinschlüssen, für die Planung von Entlüftungssystemen, die Auslegung der Kaltkanalsysteme und für die ganzheitliche Optimierung des Temperierkonzepts.

Die Verwendung von Komponenten aus LSR wird voraussichtlich in Zukunft weiter ansteigen, besonders in der Medizintechnik. Obwohl viele Verarbeiter schon seit Jahren mit diesem Material arbeiten, erfolgt die Werkzeugentwicklung in der Produktion laut Sigma noch immer nach der Trial-and-Error-Methode. Mit Hilfe der Prozesssimulation "Sigmasoft" sollen die Bauteil- und Werkzeugkonstruktion frühzeitig optimiert und so ein Trouble-Shooting in der Produktion minimiert werden können. Die Folge seien drastische Reduzierungen von Entwicklungs- und Produktionszeiten sowie signifikante Einsparungen im Materialverbrauch.

"Viele Betriebe für LSR-Verarbeitung verlassen sich auf die Erfahrungen und das praktische Wissen ihres Teams, um Lösungen zu entwickeln. Auch technische Entscheidungen, wie die Positionierung der Anspritzpunkte oder der Entlüftungen, die Balancierung des Kaltkanals und die Lage der Temperierkomponenten im Werkzeug, werden überwiegend intuitiv getroffen", erklärt Dr. Marco Thornagel, Prokurist der Sigma. "Damit ergeben sich viele Fragen erst sehr spät im Entwicklungsprozess; nachdem das Werkzeug gebaut ist und erste Versuche gefahren wurden. Umfangreiche Überarbeitungen des Werkzeugs, z.B. um Entlüftungsprobleme zu lösen, oder sogar das Verwerfen des gesamten Werkzeugkonzepts sind keine Seltenheit. Heutzutage ist dieses kostspielige Vorgehen jedoch unnötig, da die Produktion virtuell bis ins Detail nachgebildet werden kann. So ist es frühzeitig möglich, das beste Werkzeugkonzept und auch das wirtschaftlichste Prozessfenster zu identifizieren, bevor der Werkzeugbau gestartet wird."

Das Virtuelle Spritzgießen mit "Sigmasoft" nutzt einen vollständigen 3D-Ansatz, um Bauteil und Werkzeug in der Simulation einzubinden. Er wurde konzipiert, um den kompletten Entwicklungsprozess der LSR-Bauteile zu begleiten - vom Bauteildesign bis zur Festlegung der Prozessparameter. Eine Füllanalyse des Bauteils ist laut Hersteller genauso möglich wie die Vorhersage des Vernetzungsverhaltens von Bauteil und Angusssystem oder die erreichbare Zykluszeit im Produktionsprozess. Die Möglichkeit, alle Werkzeuginformationen in der Simulation zu berücksichtigen, soll die Beurteilung des Temperierkonzepts, der Einlegeteile und der thermischen und rheologischen Interaktionen zwischen LSR und Werkzeugmaterialien ermöglichen. Die Prozesszeiten würden dabei realistisch wiedergegeben und Stillstand des Werkzeugs zwischen den Zyklen genauso einbezogen wie Verzögerungszeiten vor dem Einspritzen des Materials.

Probleme, die die Bauteilqualität beeinflussen, wie z.B. Lufteinschlüsse oder Regionen mit zu früher Vernetzung sollen frühzeitig identifiziert, Bindenähte und ungleichmäßiges Füllen verhindert werden können. Sobald das grundsätzliche Werkzeugkonzept feststehe, gelte es dann die optimale Lage der Temperierkanäle zu finden und schließlich das gesamte Werkzeug hinsichtlich Zykluszeit zu optimieren. Mit der "Multizyklusanalyse" von "Sigmasoft" lasse sich dabei die Änderung der Temperaturverhältnisse von Werkzeug und Bauteil über mehrere Zyklen analysieren und das optimale Prozessfenster finden. Auf diese Weise sei es möglich, Bauteil, Werkzeug und Prozess schon früh in der Entwicklung zu optimieren, bevor das Werkzeug gebaut wird. Unnötige Iterationsschleifen sollen somit eingespart, der Verbrauch von Material und Energie gesenkt und die Produkteinführungszeit verkürzt werden können.

Weitere Informationen: www.sigmasoft.de

SIGMA Engineering GmbH, Aachen

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