Simultan zum digitalen Prozess-Zwilling
Fließsimulation verkürzt die Zeit bis zum serienreifen Spritzgießwerkzeug. Ein Projekt von Borealis, Oerlikon HRS-Flow und Engel zeigt, worauf dabei geachtet werden muss.
Die Ergebnisse des Gemeinschaftsprojektes stehen in einem kostenlosen, off-line zugänglichen Webinar zur Verfügung. (
Foto: Oerlikon HRS-Flow)
In der Fließsimulation ermittelte Daten können die Zeit bis zur realen Bemusterung eines Werkzeugs erheblich reduzieren und teure Werkzeugänderungen vermeiden. Voraussetzung ist, dass die Entwicklungspartner in einem zentralisierten, simultanen Workflow statt sequenziell am Projekt arbeiten und ihr Know-how gleichzeitig einbringen. Dies ist das Ergebnis eines Gemeinschaftsprojekts, in dem Borealis, Oerlikon HRS-Flow und Engel am Beispiel eines anspruchsvollen Werkzeugs gezeigt haben, wie erfolgreich man die Spritzgießparameter in der Simulation optimieren und als Ersteinstellvorschlag direkt auf die Maschine übertragen kann, wenn alle relevanten Daten der Spritzgießmaschine, des verarbeiteten Materials sowie des Heißkanalsystems und weiterer Komponenten verfügbar sind. Die Erfahrungen dieser engen Zusammenarbeit, die Präzision der damit erreichten Punktlandung und mögliche Folgerungen für die Praxis stellen die Partner im Rahmen einer online abrufbaren und auf der K2022 präsentierten Dokumentation vor.
Familienwerkzeug mit drei Kavitäten
Die Simulation erfolgte den Angaben zufolge mit Hilfe des Moldflow-Programms am Beispiel eines Familienwerkzeugs mit drei Kavitäten und einem Gewichtsunterschied von 1:11 vom kleinsten zum größten Bauteil. Engel stellte die Spritzgießmaschine des Typs duo, detaillierte Kenndaten, beispielsweise zu den Geometrien der verwendeten Düse sowie die Datenschnittstelle Sim-Link für die direkte Anbindung von Moldflow an die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine bereit. Von Borealis kamen die umfassenden, sehr präzisen Daten zum Fließverhalten des verwendeten Polypropylens Daplen™ EE001AI, und Oerlikon HRS-Flow steuerte ein servo-angetriebenes 8-fach-Heißkanalsystem bei, das es erlaubt, den Volumenstrom zu steuern und so jede Kavität individuell zu befüllen.
Optimierung startet mit Beginn der Simulation
Im traditionellen Ablaufschema tauschen sich die Beteiligten laut Oerlikon HRS-Flow erst nach erfolgter Abmusterung über mögliche Fehlerursachen und Abhilfemaßnahmen aus. In dem an dieser Stelle beschriebenen Projekt startete die Optimierung hinsichtlich Temperierung, Einspritzcharakteristik und aller weiteren druck- und zeitbezogenen Spritzgießparameter gemeinschaftlich und sofort bei Beginn der Simulation. Die in mehreren Iterationsschritten ermittelten Parameter wurden anschließend per Sim-Link auf die Maschine übertragen. Dieser Datentransfer zwischen Simulationssoftware und Spritzgießmaschine kann in beide Richtungen erfolgen. Somit ermöglicht er auch die Analyse von Prozessdaten, die wiederum Potenziale für Prozessoptimierungen liefert. Ein Zugriff auf konstruktive Daten sei dabei nicht erforderlich.
Der reale Anlauf der Fertigung unterstrich die hohe Präzision der per Moldflow gefundenen Einstellungen. So stimmten das reale Füllverhalten und die Positionierung der Bindenähte zu 100 % mit der Simulation überein. Das Verzugsverhalten des größten Teils, der rund 600 mm x 400 mm messenden Türverkleidung, war auf ±2 mm genau vorausgesagt, und die Maße über die Diagonale mit über 650 mm wurden mit maximalen Abweichungen von nur 0,04 % eingehalten. Nach wenigen Optimierungsschritten und ohne größere manuelle Nachjustierung erfüllten alle drei Formteile die Qualitätsanforderungen.
Potenzial für eine nachhaltigere Produktion
Das Gemeinschaftsprojekt hat nicht nur gezeigt, dass die reale Produktion fast identisch zur Simulation abgelaufen ist, darüber hinaus eröffnet das Ergebnis auch Potenzial für eine nachhaltigere Produktion. So lässt sich in der Designphase erkennen, ob sich eine Maschine für das vorgesehene Produkt eignet, oder ob sich durch den Einsatz einer kleineren Maschine Energie einsparen und die Effizienz in der Produktion steigern lässt. Zusätzlich reduziert der in der Simulation erarbeitete Einstelldaten-Vorschlag die Anzahl der notwendigen Einstellzyklen. Das führt zu weniger Ausschuss und einem niedrigeren Energieverbrauch bei der Bemusterung.
Über das Projekt selbst und viele zusätzliche Details berichten Markus Kralicek, Business Development Manager bei Borealis, Michael Fischer, Head of Business Development Automotive Technologies bei Engel, und Stephan Berz, Vice President Sales bei Oerlikon HRS-Flow und General Manager DACH in einem kostenlosen, off-line zugänglichen Webinar. Dieses erfordert lediglich eine Registrierung. Darüber hinaus werden die Vortragenden die Ergebnisse während der K 2022, am Donnerstag, den 20.10.2022 um 16:30 Uhr und am Dienstag, den 25.10.2022 um 16:00 Uhr, am Stand von Oerlikon HRS-Flow (Halle 1, Stand D10) präsentieren.
