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Spritzgießen Kunststoffteile-Fertigung durch Design of Experiments optimieren

| Redakteur: Peter Königsreuther

Mit Sigmasoft Virtual Molding inklusive virtuellem DoE gibt es die Möglichkeit, Ressourcen zu sparen und die Bauteilqualität zu verbessern.

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Mit Autonomous Optimization von im Programm Sigmasoft Virtual Molding kann die für ein Bauteil kleinste benötigte Zykluszeit ermittelt werden, mit der das Teil noch prozesssicher spritzgegossen werden darf (hier von anfangs 40 s auf 30 s gesunken). Das System hat jetzt außerdem ein virtuelles DoE (Design of Experiments) aufgesetzt bekommen, um noch effektiver zu werden, sagt Sigma Engineering.
Mit Autonomous Optimization von im Programm Sigmasoft Virtual Molding kann die für ein Bauteil kleinste benötigte Zykluszeit ermittelt werden, mit der das Teil noch prozesssicher spritzgegossen werden darf (hier von anfangs 40 s auf 30 s gesunken). Das System hat jetzt außerdem ein virtuelles DoE (Design of Experiments) aufgesetzt bekommen, um noch effektiver zu werden, sagt Sigma Engineering.
(Bild: Sigma Engineering)

Die Verringerung der Zykluszeit ist eines der entscheidendsten Ziele bei der Auslegung eines Spritzgießprozesses, wie der Praktiker weiß. Gleichzeitig muss die nötige Bauteilqualität in Hinsicht auf die Formbeständigkeit sichergestellt sein, fügt Sigma Engineering an. Viele Prozessveränderungen, die eine möglichst geringe Bauteilverformung erreichen sollen, bedeuten jedoch längere Kühlzeiten. Eine angemessene Auswahl der Werkzeugmaterialien und eine gute Positionierung der Kühlkanäle kann das Problem aber entschärfen und die Zykluszeit auch in diesem Fall deutlich zu verkürzen, während gleichzeitig das erwartete Formverhalten des Bauteils erreicht wird, so Sigma Engineering.

Hier ein Beispiel: Ein Automobilbauteil wurde mit einer unerwartet langen Zykluszeit gespritzt. Das beeinträchtigte natürlich die Rentabilität des Herstellungsprozesses. Bei näherem Hinsehen wurde festgestellt, dass das Bauteil nach dem Spritzgießen mehrere Hotspots aufwies und dass die Verkürzung der Kühlzeit stets auf Kosten der Sollgeometrie des Bauteils ging.

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Virtuelles Design of Engineering hilft bei der Lösung

Der Verarbeiter hat danach zwei mögliche Lösungen ersonnen, um die Hotspots zu vermeiden: Die Verbesserung der Kühlkanalverläufe und den Einbau von Einlegern aus hochleitfähigen Legierungen an bestimmten Stellen im Werkzeug. Das Werkzeug dementsprechend abzuändern trieb jedoch die Kosten in die Höhe, sodass es wichtig war, im Vorhinein die bestmögliche Konfiguration herauszufinden und gleichzeitig den ökonomischen Nutzen der Modifikation abzuschätzen.

In Sigmasoft Virtual Molding wurde deshalb eine virtuelle DoE (Design of Experiments) mit der Autonomous Optimization Technologie aufgesetzt. In diesem Fall wurden zwei Ziele gleichzeitig verfolgt: Die Zykluszeit zu reduzieren und die Werkzeugkosten möglichst gering zu halten. Um dies zu erreichen wurden die Kühlkanalverläufe in mehreren Iterationen verändert und das Material der Einleger variiert.

Zykluszeit um 25 % gesenkt

„Der Iterationsprozess beinhaltete in Summe 176 Designs, die in rund 50 h berechnet wurden“, erklärt Gabriel Geyne, der verantwortliche Sigmasoft Virtual Molding Ingenieur. Davon waren nur 3 Stunden tatsächliche Ingenieursarbeit, der Rest war reine Computerrechenzeit. Anschließend konnte das optimale Design bestimmt werden, ergänzt der Experte. Durch die Untersuchung aller möglichen Varianten konnte die Zykluszeit von 40 auf 30 s reduziert werden. Obwohl die Einleger die Kosten des Werkzeugs erhöhten, konnten für den Spritzgießprozess mit 250.000 Bauteilen in Summe 48.930 USD eingespart werden.

(ID:45992831)