Figure 1 – Distribution of pressure while filling in the original design, the runner system causes a distinct unbalanced filling.
Druckverteilung während der Füllung im ursprünglichen Design. Das Angusssystem verursacht eine deutliche Unbalanciertheit beim Füllen.
Elastomerbauteile werden zunehmend komplexer und stellen Verarbeiter vor immer neue Herausforderungen. Gleichzeitig sollen Zykluszeiten und Ausschuss aus ökonomischen und ökologischen Aspekten möglichst gering sein. Unterstützt durch neue Simulationsansätze von Sigmasoft Virtual Molding legen Verarbeiter ihre Bauteile, Werkzeuge und Prozesse bereits in der Entwicklungsphase aus. Daraus ermitteln sie ein Konzept aus Bauteil- und Werkzeugdesign sowie die Prozesseinstellungen, um allen Anforderungen gerecht zu werden.
Im vorliegenden Beispiel stellte sich bereits zu Beginn der Entwicklungsphase die Frage nach dem idealen Füllen des Bauteils und einem möglichen Entwurf für Anbindung und Angussverteiler. Gleichzeitig sollte das Bauteil bei einem möglichst geringen Druck gefüllt werden. Ein erstes Design von Bauteil und Angusssystem ließ sich zwar mit niedrigem Druckbedarf realisieren, zeigte jedoch eine Unbalanciertheit in der Bauteilfüllung.
Virtuell Werkzeugschleifen einsparen
Als Maßnahmen für eine gleichmäßigere Füllung wurden eine geänderte Anzahl von Anbindungen, andere Dicken für den Anschnitt und unterschiedliche Positionen für den Angussverteiler zu den einzelnen Anbindungen in Erwägung gezogen. Anstatt die zahlreichen möglichen Kombinationen dieser Maßnahmen in einem Trial-and-Error am Computer zu testen, führten die Entwickler ein virtuelles Design of Experiments (DoE) durch. Gleichzeitig konnten sie anhand der Füllzeitdifferenz der Bauteilenden und des Druckbedarfs jede mögliche Kombination bewerten.
Die zuerst überprüften Anzahl- und Dickenvariationen der Anbindungen führten nicht zum gewünschten Erfolg, da für beide keine klare Korrelation zu Druckbedarf und besonders zur balancierten Füllung erkennbar war. Mit einer Lageänderung des Angussverteilers im Verhältnis zu den einzelnen Anbindungen variiert der Druckbedarf deutlich und es ergibt sich eine Differenz der Füllzeit an den Bauteilenden. Da sich die beiden Korrelationen gegensätzlich verhalten, müssen die beiden Bewertungskriterien jedoch gegeneinander abgewogen werden, um das bestmögliche
Druckverteilung in der mit virtueller DoE optimierten Version; bei leicht erhöhtem Druckbedarf zeigt die optimierte Version ein gleichmäßigeres Füllverhalten.
Design festzulegen.
DoE vermeidet Werkzeugänderungen
Im vorliegenden Beispiel wurde die gleichmäßige Bauteilfüllung als wichtiger eingestuft und dementsprechend das finale Design trotz eines höheren Druckbedarfs festgelegt. Sigmasoft Virtual Molding half so, mit virtueller DoE den besten Kompromiss zwischen verschiedenen Kriterien zu finden und unter den gegebenen Einschränkungen das beste Design festzulegen. Durch das Auslegen am Computer zu einem frühen Zeitpunkt in der Entwicklung wurden Werkzeugänderungen vermieden und die Bauteilqualität verbessert.