SIGMA Engineering: Realistische Heißkanalmodellierung

Temperaturverteilung im Werkzeug mit adiabatem Heißkanal (links) und bei Berücksichtigung der Heißkanalgeometrie als Wärmequelle (rechts). Während der adiabate Heißkanal keinen Einfluss auf die Werkzeugtemperaturen hat, verbessert die rechte Lösung die Simulationsgenauigkeit massiv - bei immer noch akzeptablem Aufwand.

Heißkanalsysteme haben einen großen Einfluss auf die Temperaturverteilung im Werkzeug. Dadurch beeinflussen sie stark die Produktivität und Profitabilität bei Spritzgießprozessen sowie die Bauteilqualität. "Sigmasoft" ermöglicht laut Hersteller die Integration aller vorliegenden Informationen über den Heißkanal in die Simulation. Je detaillierter der Heißkanal berücksichtigt werde, desto genauere Vorhersagen zu Artikelqualität und Prozessstabilität seien aus dem Virtual Molding möglich.

In Spritzgießprozessen ist der Heißkanal ein entscheidender Faktor für die Temperaturverteilung im Werkzeug. Gleichzeitig wird durch die Geometrie seines Schmelzekanals das Füllverhalten und die Artikelqualität (z.B. Verzug) durch Schererwärmungen und Druckverluste beeinflusst. Um im Virtual Molding zuverlässige Ergebnisse für Füllbild, Druckbedarf und Werkzeugtemperierung zu erhalten, ist laut SIGMA Engineering die Berücksichtigung aller Heißkanalgeometrien und -materialien wünschenswert. Nur so seien zuverlässige Aussagen zu Prozessparametern wie Nachdruckwirkung, Schließkraft oder Kühlzeit sowie Schwindung und Verzug möglich.

In der Regel stehen jedoch die Heißkanalgeometrien den meisten Simulationsanwendern nicht im Detail zur Verfügung. Die Prozesssimulation mit "Sigmasoft" biete daher Wege den Heißkanaleinfluss auf die Werkzeugtemperaturen und die Artikelqualität realistisch abzubilden, ohne auf alle Details des Heißkanals angewiesen zu sein. Zwischen vollständiger Modellierung des Heißkanals und kompletter Vernachlässigung seines erheblichen Einfluss liegen interessante Zwischenlösungen. Durch eine angepasste Simulationsstrategie soll sich auch mit den üblicherweise vorhandenen Daten die Aussagekraft der Simulationsergebnisse signifikant erhöhen lassen.

Zur Verbesserung der Druckverlustberechnung während des Füllens reicht es laut Sigma oft schon, die Geometrie des Schmelzekanals als adiabates Angusssystem in der Rechnung zu berücksichtigen. Mit dieser Methode würden die Schererwärmung des Polymers und eventuelle Unbalanciertheiten des Angusssystems bereits realistisch wiedergegeben. Zudem würden alle davon abhängigen Ergebnisse genauer, insbesondere Kühlzeitberechnung und Nachdruckwirkung, welche wiederum bereits Einfluss auf die Verzugsvorhersage haben.

Ist darüber hinaus auch die Bestimmung des Einfluss auf die Werkzeugtemperierung notwendig, da etwa unverstärkte Polymere verarbeitet werden und der Artikelverzug im Wesentlichen durch die Abkühlsituation dominiert ist, müsse der thermische Einfluss des Heißkanals auf Werkzeug und Artikel berechnet werden. Mit "Sigmasoft" sei dies bereits möglich, indem man das bekannte Cutout im Werkzeug für den Heißkanal und die ebenfalls vorhandene Außenhülle des Heißkanals als 3D-Information in der Simulation verwendet und so die zusätzliche Wärmequelle modelliert. Vergleiche dieser reduzierten Modellierung mit einer vollständigen Abbildung aller Heißkanaldetails haben den Angaben zufolge im kavitätsnahen Bereich eine sehr hohe Übereinstimmung erreicht. Damit stehe eine schnelle Lösung zur Verfügung, auch den thermischen Einfluss des Heißkanalsystems wesentlich besser zu berücksichtigen und sich nicht mehr mit unzulässigen Vereinfachungen zufrieden zu geben.

Weitere Informationen: www.sigmasoft.de

SIGMA Engineering GmbH, Aachen

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