Einstieg in die Spritzgießsimulation

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. 1. Einführung in die Methode der Finiten Elemente

   Ruben Schlutter

   Zusammenfassung

   Die verschiedenen Anwendungsgebiete wachsen durch den breiten Einsatz von CAx-Systemen mehr und mehr zusammen. So werden die Formgebung (Industriedesign) und das eigentliche Produkt zunehmend parallel entwickelt. Das spätere Nutzungsverhalten, die Wartungsfähigkeit und die Recyclingfähigkeit des Produktes stehen im Blickfeld der heute zunehmenden Diskussion um die Nachhaltigkeit von Produkten und werden zunehmend in Simulationen abgebildet. In der Mechatronik werden mechanische Elemente mit elektrischen, elektronischen und informationstechnischen Effekten und Objekten verbunden. Die Vielfalt und Anzahl mechatronischer Produkte nimmt stark zu, wie der Zuwachs an Produkten der Unterhaltungs- und der Kommunikationsindustrie eindrucksvoll zeigt.

3. 2. Simulation des Füllprozesses

   Ruben Schlutter

   Zusammenfassung

   Heute werden vielfältige Anforderungen an Kunststoffformteile gestellt. Sie haben immer eine Funktion zu erfüllen. Ein Beispiel dafür ist das Gehäuse einer Fernbedienung. Es muss die elektronischen Bauteile aufnehmen und diese von der Umgebung isolieren, sodass keine Schäden an der Elektronik entstehen. Außerdem darf der Benutzer nicht durch die Elektronik verletzt werden. Die Fernbedienung ist aber auch ein Designteil, das eine hohe Wertigkeit ausstrahlt und an das daher hohe Anforderungen an die Qualität gestellt werden, wie z. B. an die Oberflächengüte, die Lage und Sichtbarkeit von Bindenähten, daran, dass keine sichtbaren Einfallstellen auftreten, oder an den Verzug. Weiterhin müssen die beiden Formschalen des Gehäuses exakt zusammenpassen, um ein qualitativ hochwertiges Erzeugnis zu erhalten und um keine Probleme in der Fertigung zu bekommen. Daher müssen bei diesen Kunststoffformteilen die allgemeinen Konstruktionsregeln (15 goldene Regeln der Kunststoffkonstruktion) eingehalten werden. Gerade bei einer Fernbedienung oder noch extremer bei Handys werden die Endprodukte und damit die Bauräume für die Elektronik und das Gehäuse immer kleiner. Daher muss eine immer größere Funktionsintegration in das Gehäuse erfolgen. Die Konstruktionsregeln können aus bauraumtechnischen Gründen nicht immer eingehalten werden.

4. 3. Druckverluste im Spritzgießprozess

   Ruben Schlutter

   Zusammenfassung

   Der plastifizierte (geschmolzene) Kunststoff fließt nicht von selbst in die Kavität, da dieser durch Fließwiderstände (beispielsweise die Viskosität) gebremst wird. Durch das Erzeugen eines meist hydraulischen Druckes werden die Fließwiderstände überwunden. Dabei treten an jedem hydraulischen Element (Leitungen, Ventile, Hydraulikpumpe) Druckverluste durch Reibung der viskosen Medien auf. Diese setzen sich im plastifizierten Kunststoff fort. Die entstehenden Druckprofile für einen Spritzgießzyklus sind in Bild 3.1 dargestellt [SK04]. Dabei muss die Spritzgießmaschine einen wesentlich höheren Druck erzeugen (Pos. H1, Bild 3.1), um die Formteilkavität vollständig zu füllen (Pos. W2, Bild 3.1). Die Drücke an den Positionen H1 und H2 wurden auf Massedrücke umgerechnet, indem der hydraulische Öldruck mit dem Verhältnis der Kolbenflächen multipliziert worden ist. An den Messpositionen, die sich zwischen den H1 und W2 befinden, ist der Druckverlust durch die hydraulischen Verbraucher zu sehen.

5. Backmatter