Neue Kunststoffe richtig in der Simulation nutzen
Erstellung fehlerender Materialdaten für die Simulation
Per eigener Materialkarte Bauteile mit neuen Kunststoffe korrekt berechnen
Die Eigenschaften von Bauteilen aus Kunststoffen hängen neben den eigentlichen Materialeigenschaften und dem Bauteildesign zusätzlich maßgeblich von der Prozesstechnologie ab. Diese umfasst bspw. den Spritzgießprozess sowie das Spritzgießwerkzeug.
D.h. ohne zuvor festzulegen, wo sich die Angussposition befindet, wie effizient die Werkzeugtemperierung ist, welche Spritzgießparameter wie die Schwindung (Verzug) oder die Füllstoffstofforientierung beeinflussen, kann keine endgültig gesicherte Aussage über die Eigenschaften oder die Geometrie des finalen Spritzgießbauteils erfolgen.
Für die Simulation des Verarbeitungsverhaltens von Kunststoffen wie bspw. in einem Spritzgießwerkzeug sind am Markt diverse Softwarelösungen vorhanden. Um ein spezifisches Bauteil-Projekt simulieren zu können, braucht es neben dieser Software aber zusätzlich die jeweiligen „Materialdaten“.
Fehlende Materialdaten und Kunststofftypen in der Simulationssoftware
Je präziser und umfassender diese Materialdaten sind, desto realistischer wird auch das Simulationsergebnis gegenüber einem Realbauteil. Klassische technische Datenblätter enthalten nahezu keine relevanten Werte, welche für die Simulation der Werkzeugfüllung und des Schwindungsverhaltens notwendig sind. Mindestens vorhanden sein sollte dabei:
Wärmeleitfähigkeit
Wärmekapazität
Dichte
Viskositätsfunktion
Für viele „klassische“, häufig genutzte Kunststofftypen befinden sich in den Materialbibliotheken der Softwareprogramme diese Daten. Und oftmals werden in Projekten Materialdaten von „ähnlichen“ Materialien herangezogen, wenn vom spezifischen Material keine Daten vorhanden sind.
Wenn es sich jedoch um „neuartige“ Polymere handelt, die kein passendes Äquivalent besitzen, müssen diese Materialdaten ermittelt werden. Und solche Materialien sind und werden in Zukunft immer wichtiger:
Biopolymere
PIR- und PCR-Materialien (Recyclingmaterialien)
Duroplastische Werkstoffe
Wir simulieren mit der Verarbeitungssimulation Moldex3D und bestimmen unsere Materialdaten (Rheometer, DSC) selbst, um bei der Qualität dieser Daten ganz sicher zu sein. Darüber hinaus besitzen wir ein Netzwerk aus Universitäten und Industriepartnern, wenn es darum geht, die Simulationen noch genauer zu machen bspw. durch pvT-Daten um die Vorhersage der Schwindung/des Verzugs zu optimieren.
Die Simulation der Bauteilherstellung mit Hilfe verlässlicher Materialdaten bietet ein großes Potential, frühzeitig Optimierungsansätze zu erkennen, die dann in ein Prototypen- oder Serienwerkzeug eingebracht werden können.