Spritzgießsimulation und robuste Prozessführung

Der Bereich Spritzgießsimulation und robuste Prozessführung beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der systematischen Anwendung von Spritzgießsimulation und statistischer Versuchsplanung für Thermoplaste und reaktive Formmassen.

Dazu stehen dem Lehrstuhl die Softwarepakete Cadmould ® 3D-F, Varimos ®, Sigmasoft ® Thermoplast & Elastomer, COMSOL ®, Minitab ® und Creo ® 2.0 zur Verfügung.

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Ziel der Methode "Robuster Prozess" ist es, durch den Einsatz von Spritzgießsimulation und Methoden der statistischen Versuchsplanung und -auswertung bereits während der Produkt-, Werkzeug- und Prozessentwicklung einen möglichst robusten, gegen Störgrößen unempfindlichen Spritzgießprozess definieren zu können. Mittels einer optimalen Auslegung von Bauteil, Werkzeug und Fertigungsprozess kann so eine gleichbleibend hohe Qualität der Bauteile trotz Änderungen und Schwankungen von Produktionsbedingungen realisiert werden. Hierfür verfügt der Lehrstuhl über die Software Varimos die es  ermöglicht,

  • Versuchspläne für die virtuelle oder reale Variation von Maschineneinstellgrößen und sonstigen Prozesseinflussgrößen zu entwickeln,
  • nach Abfahren dieser in der Simulation oder an der Spritzgießmaschine die Ergebnisse, z.B. Abmessungen, Schwindung, Verzug und weitere Prüfmaße mit den gewählten Einstellparametern in mathematischen Prozessmodellen zu verknüpfen und damit
  • über geeignete multivariate Optimierungsalgorithmen Bauteil und Prozess zu optimieren.
  • Optimierungsziele können dabei optimale Bauteilgeometrien, möglichst kurze Zykluszeit bei gerade noch ausreichender Prozessstabilität oder ein störgrößenunempfindlicher, robuster Arbeitspunkt mit möglichst großem Prozessfenster sein.

Prozessablauf Varimos (Bauteil: Quelle "Geberit, Pottenbrunn")

Abbildung 1: Prozessablauf Varimos (Bauteil: Quelle "Geberit, Pottenbrunn")

Die Aufnahme von Maschinen- und Prozessdaten bis hin zur Bestimmung von für die Bauteilqualität maßgeblichen Prozesskennzahlen erfolgt mit der mobilen Datenerfassungs- und Steuereinheit CQC ® - eDAQ Portable System II.

Sowohl für Cadmould ® 3D-F als auch für Sigmasoft stehen Mapping-Schnittstellen zu den Strukturmechanikprogrammen Abaqus und Comsol Multiphysics zur Verfügung, um beispielsweise Berechnungsergebnisse aus der Spritzgießsimulation (Faserorientierung, Eigenspannungen und Temperaturverteilungen) in die Strukturmechanik zu übertragen und damit verschiedene thermomechanische Lastfälle realitätsnäher simulieren zu können.

Für Bauteildesign und Werkzeugauslegung zu Forschungszwecken wird am Lehrstuhl das Softwarepaket Creo 2.0, inklusive Creo Parametrics, dem Nachfolger von ProEngineer Wildfire 5.0 eingesetzt.

Projekte

Ablaufdiagramm der Prozessoptimierung mittels Spritzgießsimulation und statistischer Versuchspläne
Ablaufdiagramm der Prozessoptimierung mittels Spritzgießsimulation und statistischer Versuchspläne

RubSim

RubSim - Robuste Prozessführung beim Kautschukspritzgießen unter Nutzung systematischer Simulation und verbesserter Materialdaten

Optimierung des Elastomerspritzgießprozesses durch Simulation und experimentelle Durchführung statistischer Versuchspläne; Verbesserung der Spritzgießsimulation durch Messung verarbeitungsrelevanter Viskositätsdaten.

Förderprogramm: Comet K1 (PCCL)

Laufzeit: Jänner 2012 - Dezember 2013

Projektpartner:

  • SKF Sealing Solutions Austria GmbH
  • ENGEL Austria GmbH
  • Simcon kunststofftechnische Software GmbH
  • Dr. Gierth Ingenieurgesellschaft mbH

Advanced PartSim

Advanced Part Sim - Neue Simulationsmethoden zur strukturierten Entwicklung hochkomplexer Kunststoff-Bauteile

Die europäische Kunststoffindustrie und -wirtschaft muss sich gegen eine starke Konkurrenz aus Asien behaupten. Doch die Entwicklung und Herstellung von Spritzgießteilen ist aufwendig und kostenintensiv. Zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit wurden in diesem internationalen Projekt neue und einfach zu handhabende Simulationsmethoden für die beschleunigte Spritzgieß-Teileentwicklung entwickelt und in Fallstudien getestet

Förderprogramm: CorNet ERA-NET (Cooperative Research & Networking)

Laufzeit: 01/2011 - 04/2013 (28 Monate)