SIGMA Engineering: Beispiel Automotive – „Schneller zum Erfolg mit Virtual Molding“

Bild 1: Hochpräzises Motorbauteil mit großen Wanddicken und engen Toleranzen (Bild: Kalypso Ultra Technologies).

Die SIGMA Engineering GmbH präsentiert auf der Swiss Plastics 2014 wie mit Hilfe von „Sigmasoft“ Virtual Molding die Entwicklung von Bauteilen mit engsten Toleranzbereichen optimiert werden kann. So erzielte die Kalypso Ultra Technologies durch die konsequente Nutzung der Virtual Molding Technologie einen „First Shot Good“ Erfolg für ein komplexes Automotive-Bauteil, teilt der Software-Spezialist mit.

Beauftragt mit der Entwicklung eines Motorbauteils (Bild 1) aus PA 6.6 mit 30% Glasfaseranteil und mit einem Durchmesser von 10 cm mit Toleranzen von +0,07 mm/-0,0 mm für jeden Durchmesser, ergaben sich für Kalypso verschiedene Herausforderungen: Aufgrund von Kristallisation und enthaltenen Fasern ist das Materialverhalten schwer vorhersagbar, so dass normale Konstruktionsregeln nicht gelten; eine außergewöhnlich komplexe Geometrie mit großen Unterschieden in der Wanddicke und engen Toleranzen für die kaum Erfahrungen vorliegen. Zusätzlich sind eine optimierte Anspritzung sowie eine verlässliche Temperierung entscheidend für den Erfolg des Projektes. Entgegen der sonst üblichen, zeit- und kostenintensiven Trial-and-Error-Methoden entschied sich Kalypso konsequent, den Spritzgießprozess mit „Sigmasoft“ virtuell abzubilden, und das bereits bevor der Werkzeugbau gestartet hat.

Bild 2a: Hot Spots in den Werkzeugkernen mit konventioneller Temperierung - (Bild: Kalypso Ultra Technologies).

Die Durchführung einer Multizyklus-Analyse, bei der 20 Produktionszyklen mit den realen Prozessparametern und einer konventionellen Temperierung simuliert wurden, zeigte Hot Spots auf den Werkzeugkernen (Bild 2a) im eingeschwungenen Produktionszustand des Werkzeugs. Diese Hot Spots haben nicht nur einen negativen Einfluss auf die Spannungen im Bauteil und den Verzug, sondern auch auf die Bauteilqualität allgemein. Als Alternative wurde daher eine Lösung mit konturnaher Temperierung der Werkzeugkerne analysiert.

Bild 2b: Gleichmäßigere Temperaturverteilung dank konturnaher Kühlung der Kerne - (Bild: Kalypso Ultra Technologies).

Hier zeigte die Betrachtung aller Werkzeugkomponenten und Prozessparameter über mehrere Zyklen im eingeschwungenen Produktionszustand nicht nur eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Werkzeug (Bild 2b), sondern auch eine Reduzierung der Zykluszeit.

Basierend auf den „Sigmasoft“ Ergebnissen wurde abschließend das Werkzeug gebaut und die Prozesseinstellungen festgelegt. Kalypso konnte das Bauteil so nicht nur rechtzeitig an seinen Kunden liefern, sondern auch bereits die mit „Sigmasoft“ Virtual Molding gewonnenen Erfahrungen über das Verhalten des Werkzeugs im Produktionsprozess vor realem Produktionsstart mit dem Kunden teilen und die Produktionsmitarbeiter so gezielt vorbereiten. Auf der Maschine mussten den Angaben zufolge keine Versuche gefahren werden, sondern die produzierten Bauteile entsprachen demnach vom ersten Schuss an den Anforderungen.

Weitere Informationen: www.sigmasoft.de

Swiss Plastics 2014, 21.-23. Januar 2014, Luzern, Halle 1, Stand B 1034

SIGMA Engineering GmbH, Aachen

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