CONNTECT! Moldflow® User Meeting 2011 - Dienstag, 17. 05. - Mittwoch, 18. 05. 2011 Frankfurt

 

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Contura

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Referenten

Mark Bouwman, ThermoPlastic composites Research Center (NL)

Dr.-Ing. Stephan Eilbracht, DuPont de Nemours GmbH (D)

Dr.-Ing. Gábor Jüttner, Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH (D)

Dr.-Ing. Sarah Frauholz + Christian Janßen, Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG (D)

assoz. Prof. Dr. Thomas Lucyshyn, Montanuniversität Leoben (A)

Federico Baruffi, Technical University of Denmark (DK)

Dr. Fin Caton-Rose, University of Bradford (GB)

Nicola Pavan, HRSflow/INglass S.p.A. (I)

Miguel Lopes, Covestro Deutschland AG (D)

Florian Schönenberg, Delphi Deutschland GmbH (D)

Jeffrey van Delden, MAHLE Filtersysteme GmbH (D)

Fokke J. van der Veen, Philips Consumer Lifestyle (NL)

Dr. Bernard Alsteens, e-Xstream engineering S.A. (LUX)

Marco Woitoll, MANN+HUMMEL GmbH (D)

Miroslav Michálek, Hella Autotechnik Nova s.r.o. (CZ)

Matt Jaworski, Autodesk Inc. (USA)

 

Festigkeit der Grenzfläche von umspritzten thermoplastischen Verbundwerkstoffen

Das Umspritzen von thermoplastischen Verbundwerkstoffen ist eine Technologie, bei der ein thermoplastischer Verbundwerkstoff tiefgezogen und anschließend umspritzt wird.

Dieser ‘Near-Net-Shape’ Herstellungsprozess ist gut geeignet für eine automatisierte Großserienproduktion von komplexen 3D Strukturen mit exzellenter Strukturfestigkeit und Bauteilen mit hoher Funktionsintegration. Obwohl die Machbarkeit des Prozesses immer deutlicher wird, fehlt es an Design-Tools, die für die allererste Designstrategie geeignet sind. Das COMPeTE Projekt wurde mit dem Ziel ins Leben gerufen, numerische Designtools unter Verwendung kommerziell erhältlicher Software Pakete zu entwickeln, die auf dem grundlegenden Mechanismus basieren, dem die Umformung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen unterliegt.

Eines der Themen des Projekts ist die Festigkeit der Verbindungsfläche zwischen dem druckgeformten Laminat und dem umspritzten Polymer. Es wurde ein Testverfahren entwickelt, um die Haftfestigkeit unter Zug- und Scherbelastungsbedingungen zu charakterisieren. Die getestete Bindungsfestigkeit wurde verwendet, um numerische Werkzeuge zu entwickeln und zu validieren, die die Festigkeit der Verbindung in Abhängigkeit von den Spritzgussverfahrenseigenschaften vorhersagen. Die Arbeit wurde vom TPRC durchgeführt und von Industriepartnern aus der Luft- und Raumfahrtindustrie gefördert. Der TPRC dankt Safran, Boeing, Victrex, Johnson Controls, SMP, Harper Engineering, KraussMaffei und Autodesk für die Finanzierung des Projekts.

 

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Mark Bouwman, ThermoPlastic composites Research Center (NL)

Mark Bouwman hat Maschinenbau an der University of Twente in Enschede, Holland, studiert und spezialisierte sich während des Masterstudiengangs auf Polymerwissenschaft und Verbundmaterialien.

Erfahrungen zu diesem Thema sammelte er bei einem Praktikum bei der Daimler AG in Hamburg und bei seiner Doktorarbeit beim ThermoPlastic composites Research Center (TPRC) in Enschede.

Aktuell ist er Wissenschaftler am TPRC und führt Untersuchungen an thermoplastischen Verbundwerkstoffen durch.

Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie wird ein Software Tool entwickelt, um die Verbindungsfestigkeit umspritzter thermoplastischer Verbundwerkstoffe vorher zu sagen.

 

Einfluss der Materialmodellierung auf die Simulation dünnwandiger Teile

Miniaturisierung und Funktionsintegration sind allgemeine Trends in der Industrie. Eine Konsequenz davon ist, dass Wanddicken technischer Kunststoffteile dünner und damit gleichzeitig die Anforderungen an ihr Design immer anspruchsvoller werden. Bei dünnwandigen Bauteilen mit Wanddicken unter 1 mm sind typischerweise Bauteilfüllung, der erforderliche Spritzdruck und die Fließlängenbegrenzung der jeweiligen Design-Prozesses-Material Kombination von Interesse. Häufig werden Moldflow Simulationen verwendet, um diese Fragen zu analysieren und in einem frühen Stadium im Entwicklungsprozess zu beantworten. Darüber hinaus werden Bauteildesign, Prozessbedingungen, Materialeigenschaften sowie die Materialmodellierung hinterfragt.

Basierend auf einer Laborstudie, die Experimente mit der Fließspirale mit Moldflow Simulationen vergleicht, untersucht diese Präsentation die erreichte Genauigkeit bei der Vorhersage des Fließverhaltens. Verschiedene Materialkartenkonzepte inklusive temperaturabhängiger Daten, Druckabhängigkeit und Dehnviskosität wurden untersucht und die Ergebnisse mit realen Bauteilen verglichen.

 

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Dr.-Ing. Stephan Eilbracht, DuPont de Nemours GmbH (D)

Stephan Eilbracht arbeitet bei DuPont Deutschland als CAE Spezialist im europäischen Designteam. Er ist für die Kundenberatung und –unterstützung bei strategischen Entwicklungsprojekten zuständig, speziell wenn es um ‚predictive engineering‘ geht.

Vor seiner Anstellung bei DuPont machte er sein Diplom in Maschinenbau und Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen und der Universität von Wisconsin-Madison und arbeitete 5 Jahre am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Forschung und Entwicklung, wo er auch seine Doktorarbeit geschrieben hat. In 2015 stieß er dann zum Designteam von DuPont Deutschland.

 

Füllsimulation in der Mikrospritzgieß-Praxis

Im Vortrag stehen Beispiele aus der Mikrospritzgieß-Praxis im Mittelpunkt. Dabei werden Simulationsergebnisse mit praktischen Resultaten verglichen und die Möglichkeiten und Grenzen aufgezeigt. Als Indikatorgrößen werden Füllgrad (auch für Mikrostrukturen und 2K-Teilen), Bindenahtlage und Druckbedarf herangezogen. Einen besonderen Wert wird auf die Einstellung der Wärmeübergangskoeffizienten und auf das PvT-Verhalten gelegt.

 

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Dr.-Ing. Gábor Jüttner, Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH (D)

Gábor Jüttner studierte Maschinenbau und Kunststofftechnik an der TU Chemnitz. In 1994 begann er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Chemnitz mit den Schwerpunktthemen verarbeitungsinduzierte Formteileigenschaften beim Spritzgießen, Rheologie und Bildanalyse. Nach seiner Promotion 1999 übernahm er als wissenschaftlicher Mitarbeiter die Teamleitung der Abteilung Spritzguss am Kunststoff-Zentrum in Leipzig und ist dort seit 2014 Teamleiter im neu gegründeten „MiKA – Mikro-Kunststoff-Applikation“ des KuZ.

 

Simulation von Gas-Injektions-Griffen in der Automobilbranche – ein Erfahrungsbericht

Eine Möglichkeit zur Gewichtsreduktion bei Türgriffen ist die Gas-Injektions-Technik. Weitere Ziele des Verfahrens sind konstante Wandstärken im Griff, weniger Einfall sowie geringeren/gleichmäßigeren Verzug zu erhalten. Während der gesamten Produktentwicklung werden die Gas-Injektion-Griffe mittels Moldflow simuliert um frühzeitig Aussagen über die Qualität zu erhalten. Hierbei ist auch der Vergleich zwischen Praxis und Simulation ein wichtiger Bestandteil um die Ergebnisse zu verfizieren.

 

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Dr.-Ing. Sarah Frauholz, Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG (D)

Dr.-Ing. Sarah Frauholz studierte Computational Engineering Science an der RWTH Aachen. Anschließend arbeitete sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Computer-gestützte Analyse technischer Systeme (RWTH Aachen) und promovierte zum Thema numerische Simulation von Hyperschall-Strömungen.

Seid 2015 ist sie als Berechnungsingenierurin im Bereich Modlflow bei Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG tätig. Im September 2016 absolvierte sie erfolgreich die Autodesk Moldflow Insight Professional Level Zertifizierung.

 

 

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Christian Janßen, Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG (D)

Nach seiner Ausbildung zum technischen Zeichner studierte Christian Janßen, geb. 1972, an der Universität Gesamthochschule Essen im Fachbereich Maschinenwesen Maschinenbau. Nach seinem Abschluss als Diplomingenieur im Bereich Allgemeinen Maschinenbau fing er bei der Firma Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG an.

Dort arbeitet er seit 15 Jahren als Berechnungsingenieur mit Moldflow. Seit Mitte 2016 ist er Autodesk Moldflow Insight Expert Level zertifiziert.

 

Simulation des Einflusses der thermischen Eigenschaften des Werkzeugstahls auf den Spritzgießprozess

In einer groß angelegten Parameterstudie wurde mit Autodesk Moldflow Insight in mehr als 170 Simulationen analysiert, wie sich die thermischen Eigenschaften des Werkzeugstahls auf den Spritzgießprozess (insbesondere Zykluszeit sowie Schwindung und Verzug) auswirken. Die Studie wurde an 2 Wanddickenvarianten eines einfachen Schachtelbauteils durchgeführt. Zwei am Markt verfügbare Werkzeugstähle von Böhler mit deutlich unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit (ca. Faktor 2) wurden verwendet. Die Berechnungen wurden mit 18 verschiedenen Polymeren der gängigsten Materialfamilien durchgeführt.

Wie erwartet, bewirkte die höhere Wärmeleitfähigkeit des Stahls eine Zykluszeitverkürzung. Überraschend war allerdings die Bandbreite des erzielten Effekts (< 5% bis über 25%), der stark vom verwendeten Polymer bzw. den Prozessparametern sowie von der Wanddicke des Bauteils abhängt. Das Ausmaß der erzielbaren Zykluszeitreduktion konnte mit dem Verhältnis der Temperaturdifferenzen zwischen Masse und Werkzeugtemperatur einerseits bzw. zwischen Entformungs- und Werkzeugtemperatur korreliert werden. Daraus lässt sich auch für andere Polymere aufgrund dieser Prozessparameter vorhersagen, in welcher Größenordnung die zu erwartende Zykluszeitreduktion liegen wird.

 

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assoz. Prof. Dr. Thomas Lucyshyn, Montanuniversität Leoben (A)

assoz. Prof. Dr. Thomas Lucyshyn studierte Kunststofftechnik an der Montanuniversität Leoben (A) mit Schwerpunkt Kunststoffverarbeitung. Nach dem Diplomstudium promovierte er im Jahr 2009 am Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung mit der Thematik prozessnahe pvT-Messung und deren Auswirkung auf die Spritzgieß-Simulation mit Moldflow. Seit 2010 ist er Leiter des Arbeitsbereichs Spritzgießen am Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung in Leoben und habilitierte sich 2016 für das Fach Kunststoffverarbeitung. Seine Habilitationsschrift hatte den Schwerpunkt Spritzgießen mit speziellem Fokus auf das Werkzeug. Zurzeit ist er assoziierter Professor für Kunststoffverarbeitung am gleichnamigen Lehrstuhl an der Montanuniversität Leoben und Leiter der Arbeitsbereiche Spritzgießen und Compoundieren. Er begann bereits 1998 mit Moldflow zu arbeiten und hat somit bald 20 Jahre Erfahrung in der Anwendung von Moldflow, die er auch in einer eigenen Lehrveranstaltung an Studierende weitergibt. Ein spezieller Fokus der wissenschaftlichen Arbeiten mit Moldflow ist hierbei der Zusammenhang zwischen Materialdaten und Simulationsergebnissen.

 

Simulation des Mikrospritzgießens von TPE Mikroringen – Digitale Experimente zur Prozess- und Produktoptimierung

Micro Spritzguss stellt aktuell die beste Lösung zur Herstellung komplexer und präziser Bauteile dar. Wie beim konventionellen Spritzgießen ist die Prozesssimulation des Mikro Spritzgießens ein leistungsfähiges Werkzeug zur Optimierung der Werkzeugkonstruktion, den Bauteilen und des Prozesses.

Allerdings bringen die sehr kleinen Maße der Mikroprodukte spezielle Herausforderungen hinsichtlich der Validierung und der Genauigkeit der Simulation mit sich.

In dieser Präsentation wird eine Fallstudie behandelt, die auf einem Mikro Spritzgießprozess von TPE Mikroringen für die Sensoranwendung basiert. Optische Messungen von realen Bauteilen werden zur Validierung der Simulationsergebnisse verwendet.

Prozesssimulation wird erfolgreich für die genaue Vorhersage von Defekten verwendet, die die Bauteilqualität beeinflussen (z.B. Bindenähte und Lufteinschlüsse). Zudem wurden Effekte der Prozessparameter auf die Geometrie der Mikro-Formteile mit dem verwendeten Modell korrekt erfasst und öffnen die Tür für zukünftige virtuelle Mikro-Spritzguss Experimente.

 

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Federico Baruffi, Technical University of Denmark (DK)

Federico Baruffi hat Maschinenbau studiert und sein Studium am Politecnico di Milano im April 2016 mit dem Master of Science abgeschlossen. Seine Masterarbeit hat er bei LEGO in Kooperation mit der TU Dänemark geschrieben, wo er danach im Fachbereich Maschinenbau in der Abteilung Werkstoffe und Fertigung zu arbeiten begann. Aktuell schreibt er an seiner Doktorarbeit zum Thema „Integrated micro Product/process quality assurance in micro injection moulding production“.

 

Faserverteilung und –bruch beim Spritzgießen mit Langglasfasern

Kurz- (bis zu 250 μm) und Langglasfaser (bis zu 30 mm in Pelletform) verstärkte gängige Kunststoffe werden weiterhin als Ersatz für traditionelle metallische Bauteile in zahlreichen globalen Industrien eingesetzt. Jedoch können die Faserorientierung, die Faserverteilung und die Faserlängen, die während des Spritzgussverfahrens auftreten, die mechanische Leistung der spritzgegossenen Verbundbauteile erheblich beeinträchtigen. Bei Kurzglasfasern hat sich gezeigt, dass die Verteilung und Orientierung meist von der Formteilgeometrie und den Verarbeitungsbedingungen abhängig sind. Im Falle von Langglasfasern stehen Faserorientierung, Faserverteilung und Faserlängenverteilungen stärker mit der Geometrie der Verarbeitungsmaschine in Zusammenhang, da der Großteil des Faserbruches im Bereich der Schnecke auftritt.

In dieser Präsentation geben wir ein Update des von Autodesk geförderten Doktoranden zum Thema Faserbruch im Bereich der Schnecke beim Spritzgussverfahren. Es werden Faserlängenverteilungungen zusammen mit microCT-Daten präsentiert, die zeigen, wie sich Pellets verformen und Fasern entlang der Schnecke brechen. Es werden außerdem einige der Daten zum Strömen innerhalb der Düse und des Angusses gezeigt, um die in den spritzgegossenen Composites gespeicherten historischen Effekte zu demonstrieren. Die untersuchten Materialien umfassen 20, 30 und 40% verstärkte PP von Sabic. Erste Untersuchungen wurden mit Unterstützung von Prof. F Desplentere von KU Leuven durchgeführt.

 

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Dr. Fin Caton-Rose, University of Bradford (GB)

Dr. Caton-Rose absolvierte ein Studium der Ingenieurwissenschaften für Konstruktion und Fertigung (BEng) an der Hull University bevor er 1992 dort für die Wasserhydraulik-Forschungsgruppe an Konstruktion, Bau und Prüfung einer keramischen Wasserpumpe zu arbeiten begann. Im Jahr 1995 bewarb er sich für eine industriell geförderte Promotion zum Thema Computermodellierung großer Dehnungsverformungen für Geogitteranwendungen und promovierte im Januar 2000. Seit 2003 ist Dr Caton Rose Dozent und wurde 2006 zum Senior Dozenten Kunststofftechnik befördert.

Dr. Caton-Rose hat Design und Engineering unterrichtet mit Schwerpunkt computergestützte Konstruktion, Finite-Elemente-Analyse, digitale Prototyping- und Produktdesign.

 

Verzugsminimierung einer Strukturbauteil aus glasfaserverstärktem Polymer unter Verwendung der FlexFlow-Technologie von HRS: ein Praxisfall

Gewichtsreduzierung und Metallersatz sind zwei der größten Trends der Transportindustrie, die zu einer größeren Verwendung von Kunststoff verstärkten Materialien im Spritzgussverfahren führen. Diese Trends beziehen sich auf unterschiedlichste Komponenten aber vor allen Dingen auf große Strukturbauteile, die einige kritische Aspekte in Bezug auf Teilgeometrie und Funktionalität hervorheben: Toleranzen und Zusammenbau, Festigkeits- und Bindenahtmanagement.

 

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Nicola Pavan, HRSflow/INglass S.p.A. (I)

Nicola Pavan hat einen Master in Maschinenbau von der Universität von Padua, Italien, und ist seit 2014 auch Autodesk Moldflow Professional zertifiziert.

Er verfügt über große Erfahrungen mit Simulationen mit einem starken Fokus auf Kunststoffspritzgussverfahren und -materialien sowie ein tiefes Know-how bezüglich Automobilkomponenten. Derzeit ist er CAE Manager bei INglass mit Sitz in San Polo di Piave, Italien, und ist dort verantwortlich für das Management von regionalen CAE-Teams in Italien, Indien, China, Brasilien und Kanada für die Unterstützung von Kunden, T1 und OEM bei der Definition des Injektionsprozesses, Heißkanalsystemkonzept und Qualitätssicherung des Bauteils.

 

Neue Erkenntnisse bezüglich druckabhängiger Viskositätsmessung von Polycarbonaten

Der Vortrag stellt vor, wie aktuell druckabhängige Viskositätsmessungen bei Autodesk durchgeführt werden und zeigt den Einfluss auf Berechnungsergebnisse.

Es wird gezeigt, inwiefern die Druckabhängigkeit der Viskosität wichtig ist und wie man solche Materialdaten nutzen kann, um ein besseres Verständnis von Material und Prozess zu bekommen.

Die Ergebnisse werden mit der Praxis verglichen und eine neue entwickelte Methode dargestellt, bei der die Messungen optimiert werden, um bessere Ergebnisse zu erhalten.

 

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Miguel Lopes, Covestro Deutschland AG (D)

Miguel Venancio Lopes hat an der Universität Minho (Portugal 2012) studiert und nach seinem Abschluss als MSc. Polymer Engineering zunächst ein Jahr Berufserfahrung als Produktionsingenieur bei der Firma Simoldes (Werkzeugbauer/Spritzgießer) gesammelt. Seit September 2013 ist er bei der Firma Bayer MaterialScience, bzw. Covestro in der Abteilung für Bauteilentwicklung tätig.

 

Bedeutung kontinuierlicher Simulationsunterstützung ab der ersten Konzept-Phase

Gerade im Bereich der Automobilzulieferer werden die Entwicklungszeiten für neue Produkte immer kürzer. Dies wird getrieben durch die OEMs, die in immer kürzeren Zeitintervallen neue Fahrzeuggeneration mit neuen Technologien auf den Markt bringen. Sowohl die Designfindung als auch die Umsetzung der Werkzeuge unterliegen hierdurch immer stärkeren Zeiteinsparungen, die neue Ansätze für den Entwicklungsprozess bedürfen.

In diesem Vortrag wird die parallele Begleitung und Unterstützung der Simulation sowohl für die Produktentwicklung vom ersten Konzept als auch dem Werkzeugbau an dem Beispiel der neuen Generation der integrierten Ladedose (ICCB) aufgezeigt. Dabei soll deutlich gemacht werden, wie der Einsatz von Simulation auf Anhieb zu einem guten und einsatzfähigen Produkt führen kann.

 

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Florian Schönenberg, Delphi Deutschland GmbH (D)

Nach seinem Abschluss als Diplom Ingenieur Maschinenbau begann

Florian Schönenberg seine Karriere 2006 als Simulationsexperte bei FCI Connectors Deutschland GmbH in Nürnberg und arbeitet seit 2012 für Delphi Deutschland GmbH in der Abteilung für numerische Simulation. Florian Schönenberg hat seit 2008 die Moldflow Professional Zertifizierung (ehemals Silber Zertifizierung) und seit 2014 die Moldflow Expert Zertifizierung.

 

 

Simulation eines Zusammenbaus sowie anschließendes Verschweißen der Bauteile

Moldflow-Simulation wird verwendet, um Verzug von Spritzgussteilen vorherzusagen. Bei den meisten Anwendungen jedoch werden nicht nur einzelne Teile verwendet sondern verschweißte Baugruppen aus mehreren Teilen.

Dies führt zu zusätzlichen Anforderungen an den Verzug (die verzogene Form jedes einzelnen Teils), wie z. B. zwei Halbschalen, die mit der geringstmöglichen Diskrepanz (der Schweißkontur) zusammen passen müssen, um induzierte Spannungen durch den Schweißprozess zu reduzieren.

Diese Anforderungen erhöhen sich mit einer höheren Anzahl von Einzelteilen.

BestFit ermöglicht es dem Ingenieur mit Moldflow Simulationen, Unterschiede von den einzelnen verformten Teilen zu vergleichen.

Auf der Suche nach der am besten passenden Variante können die Herstellungsprozesse verbessert werden. So kann z.B. die Schweißnahtqualität durch geringeren Bauteilverformung beim Schweißprozess verbessert werden.

Das Ergebnis ist eine höhere Qualität, Funktionalität und Haltbarkeit des Produktes.

Weitere numerische, fiktive Schweißsimulationen zeigen hinterher lokale Hotspots mit hoher Materialbeanspruchung, die durch den Fertigungsprozess verursacht wurden. Auf diese Weise können die Konstrukteure die Bauteilentwürfe hinsichtlich des Produktionsprozesses verbessern.

 

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Jeffrey van Delden, MAHLE Filtersysteme GmbH (D)

Jeffrey van Delden studierte Luft- und Raumfahrttechnik mit Schwerpunkt auf Statik und Dynamik, Flugzeugbau und Leichtbau an der Universität Stuttgart. Nach seinem Diplom im Jahr 2014 begann er als Berrechnungsingenieur bei der MAHLE Filtersysteme GmbH zu arbeiten.

 

Vorhersage optischer Mängel

Die visuellen Qualitätsansprüche an Handgeräte wie Rasierer sind extrem hoch. Optische Mängel sind die Hauptursache für Ausschussware in der Spritzgussproduktion bei Philips Drachten und daher ist die Vorhersage entscheidend. Allerdings gibt es bei Moldflow nur begrenzt Ergebnisse, die direkt mit der visuellen Qualität zusammenhängen, was die Vorhersage von visuellen Defekten zu einer Herausforderung macht. In dieser Präsentation verläuft die Suche nach optimalen Spritzgussprozess-Einstellungen mit Reverse-Engineering und wird mit Moldflow-Ergebnissen verknüpft.

 

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Fokke J. van der Veen, Philips Consumer Lifestyle (NL)

Fokke J. van der Veen studierte Maschinenbau an der Universität Twente in Enschede, Niederlande. Während seines Masters spezialisierte er sich auf Designing in Plastics. Nach dem Praktikum bei Philips Drachten und dem Abitur für das gleiche Unternehmen trat er 1996 dem Unternehmen bei. In seiner aktuellen Position als Senior Engineer Plastics Processing ist Fokke für die Industrialisierung neuer Projekte verantwortlich. Seine 21-jährige Erfahrung wurde in Vorentwicklungs- und Realisierungsprojekten, Prozesstechnologieentwicklung und Fehlersuche in Produktionsstandorten weltweit für eine breite Palette von Konsumgütern gewonnen. Er begann mit C-MOLD 1993 und Moldflow im Jahr 2000. Bei Philips ist Fokke van der Veen der Moldflow Verantwortliche.

 

Digimat-AM: Simulation des additiven Fertigungsprozesses

Seit 2003 ist Digimat die Spitzensoftware für die multiskalare Materialmodellierung. Digimat bietet eine Lösung, um das Materialverhalten von kurzfaserverstärktem Kunststoff unter Berücksichtigung der Auswirkung des Herstellungsprozesses genau zu modellieren: Formpressverfahren und Spritzguss. Es wurden neue Möglichkeiten entwickelt, um die gesamte Physik dieser Materialien zu erfassen: Spannungs- / Kompressionsverhalten, Dehnungsratenabhängigkeit sowohl im elastischen als auch im plastischen Bereich, Kriechverhalten, Dämpfungsverhalten ... Dank dieser Features ist Digimat in Kombination mit einem Finite-Element-Code in der Lage, die Leistung eines Bauteils in NVH, statische, dynamische und Ermüdungsanalyse mit hoher Genauigkeit vorherzusagen.

Seit einigen Monaten erlebt die additive Fertigung von Kunststoffen einen Paradigmenwechsel. Nach der anfänglichen Entwicklung im Rapid-Visual-Prototyping schaut sich die Branche nun diese Technologie als Vollproduktionstechnik an, um maßgeschneiderte Designs zu erzielen aber auch neue Leichtbau-Lösungen, die mit anderen Herstellungsverfahren nicht realisierbar sind. E-Xstream beschloss, diesem neuen Trend zu folgen und eine dedizierte Lösung für Additive Fertigung zu veröffentlichen: Digimat-AM. Digimat-AM hat zum Ziel, den additiven Herstellungsprozess zu simulieren und relevante Informationen zur Vorhersage der Steifigkeit und Festigkeit des Bauteils unter Berücksichtigung der Auswirkung des Prozesses zu liefern: Werkzeugweg, Druckgeschwindigkeit, Porosität, ...

Der erste Teil unserer Präsentation widmet sich der Einführung der neuesten Fähigkeiten von Digimat für die Modellierung von kurzfaserverstärktem Kunststoff. Darauf folgt eine Detaildarstellung unserer Lösung zur Additiven Fertigung.

 

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Dr. Bernard Alsteens, e-Xstream engineering S.A. (LUX)

Dr. Bernard Alsteens begann bei der e-Xstream Engineering im Jahr 2007 als Support-Ingenieur bei und leitet seit 2011 die Kundenbetreuung.

Er hat weltweite Verantwortung für den technischen Support. Seine Rolle beinhaltet das Bildungsmanagement und ist zudem verantwortlich für die Qualitätssicherung der Digimat Software.

Vor seiner Zeit bei e-Xstream arbeitete Bernard 2,5 Jahre lang für LMS International in der Virtual.Lab Gruppe (Vibration und Akustische Simulation).

Er ist Master für Maschinenbau und erlangte seinen Doktortitel zum Thema Mathematische Modellierung und Simulation von dispersivem Mischen von Ruß-Agglomerat in Kautschuk, University of Louvain (Louvain-la-Neuve, Belgien)

 

Auslegung und Validierung hochbeanspruchter Kunststoff Motorkomponenten durch integrative Simulation

Für spritzgegossene Formteile werden bei MANN+HUMMEL hauptsächlich kurzglasfaserverstärkte thermoplastische Kunststoffe eingesetzt. Um die Werkstoffeigenschaften optimal ausschöpfen zu können, sind genaue Kenntnisse der temperatur- und zeitabhängigen mechanischen Eigenschaften notwendig. Die mechanischen Eigenschaften des Formteils werden hauptsächlich durch den verwendeten Werkstoff, Bauteilgeometrie und den Fertigungsprozess bestimmt. Bedingt durch die Glasfasern kommt es zu richtungsabhängigen Eigenschaften im Bauteil. Um diese anisotropen Eigenschaften im Bauteil bei der Auslegung berücksichtigen zu können, müssen die Spritzguss-Simulation und die FE-Simulation des mechanischen Verhaltens des Bauteils gekoppelt werden (integrative Simulation). Weiterhin müssen die dazu erforderlichen anisotropen Materialmodell-Parameter ermittelt werden. Hierzu existieren kommerzielle Software-Programme [1]. Um die hohen Anforderungen an moderne Verbrennungsmotoren zu erfüllen, müssen alle Motorkomponenten Höchstleistungen erbringen. Dem Ölkreislauf kommt dabei zentrale Bedeutung zu – denn nur ein sauberes Motoröl kann dauerhaft gleichbleibende Motorleistung sicherstellen. Bei Ölfiltersystemen spielt insbesondere die Steifigkeit des Kunststoff-Gehäuses im Dichtbereich unter hohen Temperaturen und dauerhaften Druckpulsationen eine entscheidende Rolle. Der Beitrag beschreibt den Prozess der rechnerischen Steifigkeitsauslegung von Ölfiltersystemen und die spätere Validierung durch Versuche. Die Verformungen am Dichtflansch werden 3D statisch und dynamisch sehr genau mit optischen Verfahren gemessen. Ausgehend von einem kalibrierten Faserorientierungsmodell wird die Faserorientierung aus einer Spritzgießsimulation mit einer Software zur Prozess-Struktur-Kopplung auf das Strukturmechanik-Netz in einem FE-Solver übertragen sowie die für die Simulation erforderlichen anisotropen Materialmodell-Parameter ermittelt. Durch die Berücksichtigung der Anisotropie in der FE-Simulation wird eine gute Übereinstimmung mit den realen Verformungen erzielt, im Gegensatz zur isotropen FE-Analyse. Da der Dichtverbund sehr sensibel auf Dichtspaltänderungen reagiert, ist die Verbesserung der Genauigkeit der Steifigkeitsvorhersage entscheidend, verkürzt die Entwicklungszeiten und führt zu robusteren Produkten.

 

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Marco Woitoll, MANN+HUMMEL GmbH (D)

Marco Woitoll hat Kunststofftechnik an der FH Darmstadt studiert und ist seit 2004 Simulationsingenieur bei Mann und Hummel GmbH in Ludwigsburg. Seine Aufgabengebiete liegen in der Spritzgießsimulation und der Strukturmechanik.

 

Gegenüberstellung von Verzugs-Simulation und realen Formen und Zusammenbau-Konsequenzen

Die HELLA Gruppe entwickelt und fertigt Beleuchtungs- und elektronische Komponenten und Systeme für die Automobilindustrie. Diese vorwiegend Kunststoffbauteile müssen vielfältige Anforderungen, insbesondere an den Verzug, erfüllen. Zusammenbaukräfte, Funktionen und erforderliche Toleranzen des Endproduktes werden erheblich durch Verzug beeinflusst. Dieser Verzug kann durch viele strukturelle und technologische Parameter beeinflusst werden. Es ist sicherlich möglich, Verzug mechanisch auf der Montagelinie zu reduzieren, aber dies hat durch Eigenspannungen definierte Grenzen. Hilfreicher scheint die Verzugsoptimierung bei der Designentwicklung mit Moldflow-Simulation, dennoch bestimmt auch hier die Genauigkeit vieler Eingaben die Grenzen. Daher ist die absolute Verzugsreduktion in der Simulation durch wachsende Anzahl von Schleifen nicht effizient. Diese Präsentation konzentriert sich auf den Kompromiss zwischen einer hohen Anzahl von Simulationsschleifen und kontrollierbarem Verzug, um Anforderungen an Montage und Funktionen zu erfüllen.

 

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Miroslav Michálek, Hella Autotechnik Nova s.r.o. (CZ)

Miroslav Michálek studierte Angewandte Mechanik an der Tschechischen Technischen Universität in Prag. Seine primären Schwerpunkte während seines Studiums waren numerische Ansätze zur Identifizierung von technischen Problemen. Im Jahr 2008 wechselte er zu Mercedes Benz Technology, einer Tochtergesellschaft von Daimler, wo er sich zunächst auf die Optimierung der Langlebigkeit von Motoren, später auf Methodenentwicklung von schnellen und transienten Simulationen konzentrierte. Ab 2012 war er als technischer Leiter verantwortlich für hoch-nichtlineare Simulationen und Crash-Tests im nicht-automobilen Sektor. 2015 begann er für HELLA im Bereich Injection Molding Simulation zu arbeiten. Sein Fokus liegt auf dem Abgleich produzierter Kunststoffteile und der Moldflow-Simulationsergebnisse und der Optimierung des Entwicklungs- und Fertigungsprozesses auf Grundlage dieses Abgleichs.

 

Fortschritte in der Vorhersage der Bindenahtfestigkeit und as-manufactured strukturelle Simulation für Kunststoffe

Bindenähte sind wichtig bei der Entwicklung von Kunststoffteilen, da sie Bereiche erzeugen, die ästhetisch nicht ansprechend sind oder in denen die Materialeigenschaften gegenüber dem Schüttgut deutlich reduziert sind. Historische "Knock-down" oder festigkeitsminderne Faktoren wurden als beste Abschätzung verwendet, um die strukturellen Auswirkungen der lokalen Festigkeitsverluste zu bestimmen. Diese Methode berücksichtigt nicht alle Faktoren, die die endgültige Produktfestigkeit beeinflussen oder wenn sich die Position der Bindenaht unter die anfänglichen Außenschicht verschiebt. In dieser Präsentation wird ein besserer Workflow vorgestellt, in dem die as-manufactured Ergebnisse wie Faserorientierung, Bindenahtfestigkeit und Eigenspannungen aus der Spritzguss-Simulation gemappt und für eine nichtlineare Finite-Elemente-Analyse berücksichtigt werden.

 

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Matt Jaworski, Autodesk Inc. (USA)

Matt Jaworski ist ein Senior Subject Matter Experte im Autodesk Moldflow Simulation Team. Er hat über 21 Jahre Erfahrung im Spritzguss-CAE-Simulationsfeld für Unternehmen wie Erie Plastics, Hewlett Packard, Rubbermaid und Moldflow / Autodesk. Er hat zwei BS-Abschlüsse in Maschinen- und Kunststofftechnik-Technologie von Penn State, einem MS in Plastics Engineering von UMass Lowell und beendet derzeit seinen Doktor in Kunststofftechnik an der UMass Lowell zum Thema Vorhersage der Bindenahtfestigkeit. Er ist Mitglied in der Society of Plastics Engineers und der American Society for Engineering Education. Matt Jaworski ist auch in der Ausbildung tätig und hat an der University of Massachusetts Lowell und Penn State Erie, The Behrend College als Lehrbeauftragter unterrichtet.