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Zunchst mchte ich einige Worte zu Qualittsmerkmalen verlieren, dies soll gewiss keine vollstndige Auflistung werden, sondern ich mchte nur einige wenige Merkmale anfhren, die in den nachfolgenden Beispiele besonders betroffen sind. Die Beispiele sollen aber vor allem zeigen, welche Mglichkeiten sich heute durch die 3D Simulation mit dem Produkt AUTODESK MOLDFLOW Insight bieten.

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Wenn wir von Qualitt sprechen, meinen wir an erster Stelle die Qualitt des Bauteil. Hier geht es zunchst darum, die Fllbarkeit des Artikels sicher zu stellen.

Ungleichmige Oberflchenabbildung z.B. bei genarbten Bauteilen, Glanzgradunterschiede, aber auch Gratbildung sind nur einige mgliche Fehler, die im Spritzgu hufig auftreten.

Und bei technischen Formteilen spielen masslicheAnforderungen wie Ebenheits- oder Rundheitsanforderungen eine sehr wichtige Rolle.

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Zum Werkzeug gehrt entsprechend auch das Verteiler- und Anbindungssystem, auf das ich nachfolgend im Detail eingehen mchte.

Die Aufgabe des Verteilersystems liegt darin, die Schmelze schonend den Kavitten zuzufhren, so dass alle Kavitten mglichst zeitgleich fllen. Dann spricht man von einem balancierten Fllvorgang.

Ist dies nicht gegeben, erhht sich der Druckverlust und daraus resultierend die bentigte Schliekraft, andererseits trgt ein unbalancierter Fllvorgang zu breiterer Streuung in den Eigenschaften zwischen den Kavitten bei.

Der Druckverlust im System, aber auch die thermische und mechanische Beanspruchung der Schmelze sind wichtige Aspekte bei der Auslegung und Dimensionierung von Verteilerquerschnitten.

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Wenn wir von einem natrlich balancierten Kaltkanalverteiler sprechen, gehen wir davon aus, dass aufgrund gleicher Flieweglngen und Verteilerquerschnitte die Kavitten gleichmig gefllt werden.

Mit der in der Simulation auch heute noch hufig blichen Abbildung von Verteilersegmenten durch BEAM-Elemente werden diese Annahmen auch scheinbar besttigt. Unabhngig von der Prozesseinstellungen ergibt sich immer ein balanciertes Fllbild.

In der Praxis treten jedoch Flle auf, bei denen der Fllvorgang nicht balanciert erfolgt. Dies ist umso wahrscheinlicher, je grer die Fachzahl im Werkzeug ist. Ursache hierfr ist meist der so genannte Melt flipper- Effekt.

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Verwenden wir fr die Simulationsberechnung ein vollstndig in 3D aufbereitetes Berechnungsmodell, knnen wir den Melt flipper-Effekt darstellen. Dann lsst sich auch die Abhngigkeit z.B. von Prozessparametern wie der Einspritzgeschwindigkeit sichtbar mach.

Das vorliegenden Beispiel zeigt, wie sich aufgrund einer Aufteilung des Schmelzestromes innerhalb der nachfolgenden Kanle ber den Querschnitt ungleiche Temperaturen einstellen. In den unteren Verteilerabschnitten liegen deutlich hherer Temperaturen vor, die eine Viskostittsabsenkungund damit ein leichteres Flieen des Materials bewirken. In der Folge fllen die unteren Kavitten schneller als die oberen.

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Reduzieren wir die Einspritzgeschwindigkeit, wirkt sich dies auf die Scher- und Temperatursituation in den Kanlen aus. In der Folge fllen jetzt die oberen Kavitten schneller als die unteren.

Fazit: Nur durch eine echte 3D Simulation von Bauteil UND Verteiler lassen sich Fliephnomene wie der Melt flipper-Effekt praxisnah darstellen.

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Durch einfache geometrische Umgestaltung, z.B. durch Hhensprnge im Verteiler, knnen die Auswirkungen des Melt flipper-Effekts auf das Fllen der Kavitten kompensiert werden.

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Die Auswirkungen des Melt flipper-Effekts sind bei Kaltkanlen besonders anschaulich, aber auch bei Heikanlen ist dieser Effekt ber die Simulation nachweisbar, sofern man ein vollstndiges 3D Berechnungsmodell verwendet.

Das Beispiel eines 16fach Preform-Werkzeuges zeigt, dass z.B. bei kurzen Einspritzzeiten die inneren Kavitten etwas frher gefllt sind als die ueren.

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Die bliche Modellierung mit BEAM-Elementen kann den eben gezeigten Effekt im Heikanal nicht abbilden und wrde zu einer fehlerhaften Aussage fhren.

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Bei der Verwendung von BEAM-Elementen verluft die Berechnung von einem einzelnen Knotenpunkt zum Nchsten. Dabei werden geometrisch nur die Lnge und der Durchmesser erfasst. Unterschiedliche Winkel aufeinanderfolgender oder abzweigender Kanalabschnitte knnen hierbei nicht bercksichtigt werden.

Am Beispiel dieser drei unterschiedlichen Kanalverlufe zeigt sich in einer Berechnung mit BEAM-Elementen kein Unterschied im Fllverhalten.

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Die 3D-Berechnung kann hingegen den Geometrieeinfluss praxisnah dargestellen. Je spitzer eine Umlenkung ausgefhrt ist, umso grer werden die Unterschiede zwischen den Sektionen des Verteilers und entsprechend in den Kavitten.

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Durch einen Hhenversatz im Verteiler lsst sich die Problematik mit unterschiedlichen Kreuzungswinkeln beheben, und eine Berechnung ist in diesem Fall auch unter Verwendung von BEAMElementen wieder aussagekrftig. Eine typische Anwendung, bei der diese Art der Verteilergestaltung eingesetzt wird, sind z.B. Werkzeuge fr Fensterrahmen.

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Die Temperaturzunahme innerhalb der Schmelze schon im Heikanal konnte bis vor kurzen nur ber eine echte 3D-Simualtion erkannt werden. Deutlich sieht man den kontinuierlichen Temperaturanstieg bis zum Erreichen des maximalen Druck. Mit dem Umschalten auf Nachdruck und dem damit verbunden, geringen Massedurchsatz, nhern sich die Temperaturen im Heikanal sehr schnell wieder den Vorgabewerten.

Besonders bei thermisch sensiblen Materialien knnen hier Ursachen fr eine thermische Schdigung nachgewiesen werden, die in der Praxis zu reduzierten mechanischen Eigenschaften oder sichtbaren Oberflchenschden fhren.

Mit dem aktuellen Release von AUTODESK Moldflow Insight ist dies auch bei Verwendung von Beam-Elementen fr den Verteiler mglich, der Artikel muss jedoch 3D vernetzt sein.

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Unter Verwendung von BEAM-Elementen knnen unterschiedliche Strmungseffekte innerhalb des Querschnitts nicht erfasst werden. Erst mit einer echten 3D Berechnung lassen sich Scherungs- oder Temperaturunterschiede ber den Querschnitt nachweisen. Insbesondere bei Bauteilen mit sehr hohen Toleranzanforderungen, als typisches Beispiel wren hier Lfterrder zu nennen, haben diese geringen Temperaturschwankungen eine massive Beeintrchtigung der Rundheit und damit der Laufeigenschaften (Unwucht) zur Folge.

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