CONNECT European Moldflow User Meeting 2024

Bei spritzgegossenen Teilen stellen Verformungsdefekte mit geringer Größenordnung, wie z. B. Einfallstellen, oft eine große Herausforderung für die Ästhetik oder Funktionalität der Teile dar. Um dieses Problem anzugehen, stellen wir einen umfassenden thermoelastomechanischen Ansatz vor, der die Verformung von spritzgegossenem Kunststoff berechnet, indem das elastische Problem in jedem Zeitschritt gelöst wird. Bei unserer Untersuchung werden zwei Varianten des geschmolzenen Kerns berücksichtigt: eine als Flüssigkeit und die andere als gummiartiger Zustand. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Variante des gummiartigen Zustands eine höhere Genauigkeit bei der Vorhersage der Verformungsergebnisse bietet, da sie die Verschiebung der lokalen thermischen Schwindung in ihrer Umgebung beibehält. Die Validität unserer Methode wird durch empirische Messungen an produzierten Teilen aus der bestehenden Literatur sowie an Proben, die wir selbst hergestellt haben, bestätigt.

Post-Consumer Recycelte (PCR) Kunststoffe werden eine entscheidende Rolle spielen, wenn es darum geht, die Ziele der bevorstehenden Altfahrzeugverordnung der EU zu erfüllen. Gemäß dieser Verordnung müssen 25% der Kunststoffe für den Bau neuer Fahrzeuge recycelt werden.

Mit ausreichender Erfahrung bei der Werkstoffauswahl und der Qualitätskontrolle des Ausgangsmaterials und des endgültigen Compounds können PCR-Werkstoffe zu einer Qualität aufbereitet werden, die der von Neuware entspricht. Die Unsicherheit in Bezug auf die Qualität von PCR-Materialien führt jedoch häufig zu einer zurückhaltenden Verwendung dieser Materialien.

In dieser Präsentation werden Chargenschwankungen von PC/ABS auf fossiler Basis und PC/ABS mit 50 % PCR-Anteil miteinander verglichen. Basierend auf den Schwankungen wird ein Ansatz entwickelt, um die Auswirkungen der unterschiedlichen Chargen bereits in der Konstruktionsphase mit Moldflow abzuschätzen. Ziel ist es, zu bewerten, wie sich die Qualität der PCR-Materialien auf Qualitätskriterien wie die Maßhaltigkeit eines Teils auswirkt, und eine Bandbreite der zu erwartenden Abweichungen zu liefern. Letztendlich soll der Konstrukteur in die Lage versetzt werden, fundiertere Entscheidungen bei der Auswahl nachhaltiger Materialien zu treffen.

Moldflow bietet bereits sehr viele Berechnungsmöglichkeiten verschiedener Sonderverfahren, dennoch gibt es oft spezielle Aspekte, die in der Standard-Version nicht simuliert werden können. Dafür eröffnet die Synergy API dem fortgeschrittenen User ein enormes Potenzial, die Simulationsmöglichkeiten selbst zu erweitern. In diesem Vortrag wird gezeigt, wie über die Synergy API und eigene Python-Skripts ein Schadensmechanismus beim Folienhinterspritzen einer Multi-Layer-Folie implementiert werden konnte. Dafür wurden vorhandene Ergebnisse (Temperaturen, Schubspannungen) aus Moldflow exportiert und in Python-Skripts für eine eigene empirisch entwickelte Formel verwendet, welche die auftretenden Schubspannungen, Temperaturen und den Aufschmelzgrad einer Folienkomponente mit der experimentell ermittelten Foliendeformation beim Umspritzen korrelierte. Der damit ermittelte Deformationsgrad konnte dann wieder in Moldflow importiert und als Farbplot dargestellt werden. Damit wurde der Prozess in Hinblick auf möglichst geringe Schädigung optimiert und experimentell validiert. Die an diesem Beispiel veranschaulichte Methodik lässt sich auch auf viele andere spezielle Problemstellungen anwenden.

Die Simulation von Sonderverfahren wie dem 2K-Spritzguß, Spritzprägeanwendungen oder auch variotherme Prozessführung stellen auch heute noch hohe Anforderungen an die Software und ein gutes Prozessverständnis an den Simulationsanwender. 

Kombiniert man jetzt noch mehrere dieser Verfahren in einem einzigen Werkzeug, so nimmt die Komplexität auch in der Simulation um ein Vielfaches zu. 

Am Beispiel des Werkzeugs STAR PANEL für den Mercedes EQS zeigt der Vortrag, wie Moldflow heute bei der Auslegung von Bauteil, Werkzeug und Fertigungsprozess auch bei komplexesten Prozessen unterstützt und welch hohe Vorhersagegüte erreicht werden kann. 

In dieser Präsentation wird twino anhand von Anwendungsfällen aus dem Bereich des Spritzgießens beschrieben. Dieses Tool wurde von inpro zusammen mit SABIC entwickelt, um Zusammenarbeit zu fördern und Informationslücken zu schließen. In der Wertschöpfungskette beim Spritzguss bestehen Informationslücken zwischen Entwicklungspartnern/Lieferanten und Produktionsteams. Strenge Terminvorgaben und hochkomplexe Produktionsbedingungen erfordern eine klare und effektive Zusammenarbeit, um Simulationsergebnisse und Konstruktionsabsichten zu verstehen und gleichzeitig Vertrauen zu schaffen. Dies ist erforderlich, um ein Rückfallen auf Methoden zu vermeiden, die auf zeitaufwändigen Trial-And-Error-Ansätzen basieren und zu längeren Anlaufzeiten, höheren Kosten und mangelnder Qualität führen.  Mit sicheren Datensystemen für den Datenaustausch nach dem Catena-X-Standard können Moldflow-Simulationen und davon abhängige Designänderungen von Bauteilen und Werkzeugen synchronisiert werden. Der leistungsfähige Import von Moldflowergebnissen und Bemaßungstoleranzen auf mobile Geräte ermöglicht die Nutzung von Konstruktionsdaten in einem für die Produktion geeigneten Rahmen. Mobile Augmented-Reality-fähige Fernwartung für Fertigungsspezialisten hilft, die Interpretation der Simulationsergebnisse zu klären und die Fehlersuche vor Ort zu unterstützen. Darüber hinaus können mit mobil ausgestatteten Lidar-Kameras Daten gemappt, Messmetadaten für Offline-Messungen erstellt und Erkenntnisse aus dem Prozess schnell in einer Wissensdatenbank dokumentiert werden. 

ENGEL sim link® bietet eine Lösung für das seit Jahrzehnten bestehende Problem der Datenbarriere zwischen Simulation und Produktion bei der Entwicklung von spritzgegossenen Produkten. Die bilaterale Daten-Schnittstelle zwischen Moldflow-Simulation und Spritzgießmaschine erleichtert den einfachen und fehlerfreien Transfer von Simulationseinstellungen zur Produktion. Darüber hinaus können Feedbacks aus der Produktion in Form von realen Produktionseinstellungen und Profilen einfach empfangen und in eine bestehende Simulation integriert werden. Diese Präsentation zeigt, wie sim link’s Schlüsselfunktionen weiter verwendet werden können, um Prozesseinstellungen zu modifizieren, zu exportieren und zu importieren, und damit langfristig die Qualität von Simulationen zu verbessern. Anhand von simulierten und durchgeführten Pilotversuchen zeigt die Präsentation auf, wie die Modifizierung von Materialdaten dazu beitragen kann, z.B. die Druckvorhersagen bei der Simulation näher an die Realität zu bringen und damit zu realistischeren Vorhersagen für weitere Tests mit dem gleichen Material zu führen.

Die korrekte Druckvorhersage bei der Spritzgießsimulation stellt einen wesentlichen Faktor für die erfolgreiche Auslegung von Kunststoffbauteilen und Spritzgießwerkzeugen dar. Hochqualitative Materialdaten für die Modellierung der Viskosität in Abhängigkeit von Temperatur, Scherrate und Druck bilden hierbei die Grundlage für eine hohe Vorhersagequalität. Die Bestimmung dieser Materialdaten ist jedoch aufgrund der polymerspezifischen Fließeigenschaften in der Praxis ein komplexer Vorgang, der in der Regel viel Erfahrung und Materialverständnis erfordert. In diesem Zusammenhang hat der Polycarbonat-Hersteller Covestro ein neues, innovatives Viskositäts-Fitting-Verfahren entwickelt. Dieses basiert auf CFD (Computational Fluid Dynamics) Simulationen der Strömungsverhältnisse in einem Rheometer und ermöglicht die Ermittlung hochqualitativer Viskositätsdaten auf Basis von konventionellen Versuchsdaten. Erste Ergebnisse zeigen hierbei eine deutlich erhöhte Vorhersagegüte für die Spritzgießsimulation bei gleichzeitig konsistenten Viskositätsdaten für verschiedene Materialien, welche die Grundlage für hochgenaue Vorhersagen des Druckverlusts beim Spritzgießen bilden.

Diese Präsentation beschäftigte sich mit der Simulation des Mikrospritzgussprozesses und insbesondere mit der Identifizierung der intrinsischen Parameter des Simulationsprogramms, deren Einstellung das Bauteilgewicht beeinflussen kann. Das Bauteilgewicht wurde als abhängige Variable gewählt, da es leicht messbar ist und somit eine schnelle Rückmeldung zur Qualität des Bauteils liefert. Ziel ist es, ein neues Verfahren für die Analyse des Mikrospritzgussprozesses aufzubauen, das einerseits die auf der Maschine konfigurierbaren Prozessparameter und andererseits die in der thermoplastischen Simulationssoftware Autodesk Moldflow identifizierten Parameter verwendet, die einen größeren Einfluss auf das Bauteilgewicht haben, um ein Vorhersagemodell zu erstellen, auf dessen Basis man versuchen kann, den Prozess zu optimieren. Der Grat-Defekt wurde als einer der wichtigsten Defekte identifiziert, der insbesondere während des Spritzgusses auftritt und das Bauteilgewicht direkt beeinflusst. Mit der neuartigen Methode, die in dieser Forschungsarbeit vorgeschlagen wurde, wurde die Gratbildung während der Simulationen mit dem Übersteigen der Schließkraft in Verbindung gebracht. Der Grenzwert der Schließkraft kann im Simulationsprogramm festgelegt werden und wenn der Prozess den Grenzwert überschreitet, gibt die Software Warnmeldungen aus, die in der Echtzeit-Protokolldatei auf dem Bildschirm verfügbar sind, die die Simulation selbst jedoch nicht beeinträchtigen.

Das Verschweißen von zwei Spritzgussteilen ist eine gängige Praxis in der Industrie, ein Beispiel für eine solche Lösung findet sich in den Instrumententafeln von Kraftfahrzeugen. Beide Einzelteile haben einen gewissen eigenen Verzug. Der Verzug der beiden zusammengeschweißten Teile, der Schweißbaugruppe, kann sich von dem Verzug der Einzelteile unterscheiden. Im Idealfall kann sich der Verzug der Schweißbaugruppe verringern, es kann jedoch auch eine Formänderung, eine Vergrößerung oder ein instabiles Verzugsresultat auftreten. In den meisten Fällen ist die Maßhaltigkeit sowohl vor als auch nach dem Schweißen wichtig. Deshalb hat SABIC ein Werkzeug entwickelt, das die Optimierung des Verzugs der Schweißbaugruppe ermöglicht. Dies ermöglicht eine effizientere und frühzeitige Optimierung von Einzelteilen und ihrer Schweißbaugruppe und gibt Aufschluss über potenzielle Verzugsrisiken. Darüber hinaus kann das Design der Schweißvorrichtungen und der Schweißstellen feinabgestimmt werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.

Solvay ist ein weltweit führender Anbieter von Hochleistungs-Spezialpolymeren, die den Anforderungen anspruchsvoller Industrien gerecht werden. Virtuelle Technik wird in den Solvay Applications Development Labs (ADL) intensiv genutzt, um Kundenentwicklungsprojekte durch Simulation und Materialcharakterisierung zu unterstützen. Um auf sich ändernde Kundenbedürfnisse einzugehen, entwickelt Solvay kontinuierlich Simulationstools und Methoden weiter. Ein Beispiel hierfür ist das Umspritzen von Metalleinsätzen, die Herausforderungen wie den Kernversatz von Werkzeugkernen mit sich bringt. Die Entwicklung von Methoden zur Vorhersage des Kernversatzes ist entscheidend, um Prototyping– und Testkosten zu reduzieren. Dies wird erreicht, indem verschiedene Faktoren untersucht werden, die zur Verformung des Inserts beitragen, wie z. B. die Konfiguration von Randbedingungen und Materialeigenschaften. Moldflow wird verwendet, um Kernversatz-Spritzgusssimulationen unter Berücksichtigung von dieser Konfiguration von Rahmenbedingungen und Materialeigenschaften zu reproduzieren. Die Ergebnisse zeigen die Vor- und Nachteile von Moldflow auf und vertiefen das Verständnis für das Verhalten von Polymeren beim Umspritzen von Metalleinsätzen