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SoftwarelösungNeuer Standard im Voxel-gesteuerten 3D-Druck

„Monkey“ aus dem Stop-Motion-Film „Kubo – Der tapfere Samurai“

Stratasys stellt die Softwarelösung GrabCAD Voxel Print für ihre J750 3D-Drucklösung vor, die während des Design- und 3D-Druckvorgangs eine echte Voxel-Steuerung bietet.

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Spritzguss-SimulationAlles im Fluss

Enge Terminpläne zu halten, ist das oberste Ziel von HTM High Tech Materials. Für die Spritzguss-Simulation von Baugruppen vertraut das österreischische Unternehmen auf die Autodesk-Lösung Moldflow. Im Zuge der Bauteilentwicklung hilft die Lösung, einige Korrekturschleifen einzusparen und so die Kosten für die Entwicklung und Herstellung der teuren Werkzeuge zu verringern.

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Spritzguss-Simulation: Alles im Fluss

Die digitale Produktentwicklung ist bei HTM High Tech Materials tägliche Praxis. Das österreichische Unternehmen fokussiert die Zukunftstechnologie Leichtbau und kombiniert ihr material- übergreifendes Know-how, um optimale Lösungen zu entwickeln. Gut zwei Drittel der Projekte sind dem Automobilbereich zuzuordnen. Dazu gehören Bauteile für die Innenausstattung mit qualitativ hochwertigen Oberflächen, aber auch Funktions- sowie Strukturbauteile für den Motorraum und Antriebsstrang, wie etwa Luftführungen, Abdeckungen und Trägerelemente, oder Elemente für den Außenbereich, beispielsweise Scheinwerfergehäuse mit farbigen Gläsern und besonderen optischen Anforderungen. Das verbleibende Drittel der Entwicklungsprojekte teilt sich in Produkte und Lösungen für die Elektronik- und die Luftfahrtindustrie auf. So hat HTM unter anderem die Fenstersysteme für den Airbus A380 mitentwickelt.

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Neben diversen CAD-Systemen nutzen die Fohnsdorfer Entwickler Applikationen für die Berechnung, so etwa die Autodesk Inventor FEM-Software und andere Analyse-Programme für Festigkeitsuntersuchungen. Ihre Spritzgussbauteile und -prozesse simulieren und optimieren die HTP-Entwickler mit Moldflow. Diese komplexe Software erlaubt es, CAD-Modelle der Konstruktionssysteme zu übernehmen, FE-Netze zu generieren und das Fließverhalten des Werkstoffs in den diversen Formen und bei unterschiedlichen Randbedingungen zu simulieren und zu analysieren. Sie zeigt Probleme am virtuellen Modell vorab auf und liefert Hinweise für die Abhilfe. „In der Anfangszeit des Einsatzes von Moldflow half uns die Software vor allem problematische Werkzeuge für dünnwandige Produkte und deren Kühlkreisläufe zu simulieren, auf denen teilweise mit unterschiedlichem Material produziert wurde“, erzählt Ewald Dörflinger, FE-Fachmann und Entwickler bei HTP, dem Kunststoff verarbeitenden Geschäftsbereich des Unternehmens in Fohnsdorf. „Zunächst führte ein externes Ingenieurbüro diese Berechnungen und Simulationen durch. Wir haben damals großes Vertrauen in Moldflow erworben und schließlich die Software selbst beschafft, um die Kosten für die externen Analysen einzusparen.“ Seit 2006 setzt die HTM-Entwicklung die Lösung intern ein und schulte zunächst nur einen Kollegen aus der Entwicklungsabteilung in der Handhabung der Software. Allerdings wollten bald weitere Kollegen die überzeugenden Analyse-Möglichkeiten nutzen, die Moldflow bot. Heute sind drei Mitarbeiter mit der Software vertraut.

Schön anzuschauen

Bei der Spritzgusssimulation mit Moldflow In Sight und Moldflow Synergy geht es den Entwicklern vor allem um die Bestimmung der optimalen Randbedingungen und Geometrien für die Produktion der gespritzten Teile, die Vermeidung von Qualitätsmängeln und die Absicherung von Freigaben für die Fertigung der Formen. Die spritzgussgerechte Auslegung von Bauteilen beginnt mit einem ersten Konzeptentwurf, der auf der Erfahrung der HTM-Entwickler basiert. Danach hilft Moldflow dabei, in einer ersten Entwurfsschleife die richtige Position der Anspritzpunkte zu bestimmen. In einer weiteren Iteration nähern sich die HTM-Experten dann dem endgültigen Bauteildesign an, untersuchen Verzug und Prozessparameter wie Zykluszeit, Schließkräfte, Materialtemperatur und die Verteilung der Werkzeugoberflächen-Temperatur.

„Wir achten besonders auf die Vorhersage von Bindenähten, die beim Zusammentreffen von Fließfronten entstehen. Entscheidend ist die Massetemperatur des Kunststoffes in Zusammenflussbereichen, die nicht zu niedrig sein darf, damit sich das Material möglichst gut verbinden kann. Durch geschickte Platzierung von Angussstellen können wir die Lage von Bindenähten beeinflussen. Denn in kritischen Bauteilbereichen und kraftführenden Teilen müssen Nähte vermieden werden“, erläutert Dörflinger. Bindenähte sollen möglichst nicht in den sichtbaren Bereichen liegen. Die Simulationen zeigen, welche Veränderungen an der Geometrie oder an anderen Parametern zur gewünschten Position der Bindenaht führen.

Im Zuge der Bauteilentwicklung hilft die Lösung, einige Korrekturschleifen einzusparen und so die Kosten für die Entwicklung und Herstellung der teuren Werkzeuge deutlich zu verringern. In der Regel gibt es im Werkzeugbau mit Hilfe der Software nur noch eine Korrekturschleife. Früher – ohne die Software – waren gravierendere und größere Korrekturen sowie bis zu vier Korrekturschleifen nötig. Die Werkzeugauslegung wäre ohne Moldflow nicht mehr vorstellbar, denn die engen Terminschienen würden es den Fohnsdorfer Kunststoffexperten nicht erlauben, so viele Verbesserungsschleifen durchzuführen. ee

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