Embed Size (px)
© Fraunhofer LBF
SIMULATION VON SCHWINDUNG UND VERZUG MIT MOLDFLOW
Dipl.-Ing. Joachim Amberg, B.Eng. Markus FornoffFraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFwww.lbf.fraunhofer.de
© Fraunhofer LBF
Seite 2Seite 2
pT : Druck- undTemperatursensor
50pT1
85100
2,0
FormteilcharakteristikaLBF-
Kasten
relative Fließweglänge kürzer
relative Wandstärke kleiner
relativer Fülldruckbedarf höher
relativer Verzug größer
Experimentelle ArbeitenFormteilauswahl
LBF-Kasten
© Fraunhofer LBF
Seite 3Seite 3
Experimentelle ArbeitenSpritzgießen
ProzessparameterLBF-
Kasten
Schmelzetemperatur [°C] 270
Werkzeugtemperatur [°C] 80
Einspritzzeit [s] 3
Umschaltpunkt [%] 100
Nachdruckhöhe [MPa]20 ( 41 K )30 ( 42 K )40 ( 43 K )
Nachdruckzeit [s] 15
Restkühlzeit [s] 30
Zykluszeit [s] 60
Prozess-varianten
2K-SpritzgießmaschineDemag Multi 80-310h/200v
mit CQC-Messwerterfassungssystem
Formmasse PA6-GF40
© Fraunhofer LBF
Seite 4Seite 4
Experimentelle ArbeitenSchwindungs- und Verzugsmessung
Optisches Messsystem
SB1
SL1
SB2
SL2
LBF-Kasten
© Fraunhofer LBF
Seite 5Seite 5
0,54
0,50
0,490,
64
0,61
0,57
1,77
1,69
1,65
2,382,46
2,50
0,0
1,0
2,0
3,0
41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K
Ver
arbe
itung
ssch
win
dung
S
[%]
BreitenschwindungLängenschwindungBreitenschwindungLängenschwindung
B1L1B2L2
ProzessvarianteNachdruckhöhe
[MPa]
41 K 20
42 K 30
43 K 40
SB1
SL1 SL2SB2
PA6-GF40
Experimentelle ArbeitenSchwindungs- und Verzugsmessung
© Fraunhofer LBF
Seite 6Seite 6
� Formmasse: PA6-GF40
� Simulationssoftware: Autodesk® Moldflow® Insight
Stoffdatenermittlung
am LBF
Fitten der Moldflow®-
Materialmodelle
Eintrag in Moldflow®-
Materialdatenbank
LBF-Materialdaten
PA6-GF40 „Standard“
LBF-Materialdaten
PA6-GF40 „Optimiert“
Experimentelle ArbeitenStoffdatenermittlung
© Fraunhofer LBF
Seite 7Seite 7
Experimentelle ArbeitenStoffdatenermittlung
Beweglicher Kolbenmit Wegaufnehmer
Polymerprobe:Masse mTemperatur TDruck pVolumen V
Fester KolbenBeheizbare Zelle
Dichtungen
F
F
D
Hochdruck-Dilatometer
∆p∆pgem
∆pE
Druckaufnehmer
Druckaufnehmer
F,v
Beweglicher Kolben
PolymerprobeTemperatur T
Doppel-Kapillarrheometer
0,65
0,70
0,75
0,80
0 50 100 150 200 250 300Temperatur T [°C]
Spe
zifis
ches
Vol
umen
ν
[cm
3 /g] 0,1 MPa
20 MPa 40 MPa 80 MPa 120 MPa 160 MPa
10
100
1000
10000
10 100 1000 10000 100000Scherrate γ [s -1]
Vis
kosi
tät η
[Pa
s]
250°C260°C270°C280°C
© Fraunhofer LBF
Seite 8Seite 8
SpritzgießsimulationModell LBF-Kasten
LBF-Kasten
© Fraunhofer LBF
Seite 9Seite 9
SpritzgießsimulationNetz LBF-Kasten
3D-Volumennetz10 Tetraeder-Elementeüber Dicke
© Fraunhofer LBF
Seite 10Seite 10
SpritzgießsimulationWerkzeugtemperatur
116
107
98
89
80
MoldTemperature
[°C]
t = 0 s t = 3 s
Thermisch eingeschwungener Zustand
© Fraunhofer LBF
Seite 11Seite 11
SpritzgießsimulationSchwindung und Verzug
Deflection(all effects)
[mm]
1.24
0.93
0.62
0.31
0.00
42 KND = 30 MPa
43 KND = 40 MPa
42 KND = 30 MPa
43 KND = 40 MPa
LB
F-M
ate
rialk
art
ePA
6-G
F40 „
Sta
nd
ard
“
41 KND = 20 MPa
41 KND = 20 MPa
LB
F-M
ate
rialk
art
ePA
6-G
F40 „
Op
tim
iert
“
© Fraunhofer LBF
Seite 12Seite 12
0,75
0,61
0,54
1,85
1,66
1,52
0,68
0,63
0,60
1,72
1,78
1,81
0,54
0,50
0,49
1,65
1,69 1,77
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K
Bre
itens
chw
indu
ng
SB
[%]
Simulation Standarddaten
Simulation optimierte Daten
Messwerte
0,82
0,67
0,59
2,23
2,02
1,77
0,75
0,68
0,64
2,41
2,16
2,06
0,64
0,61
0,57
2,50
2,46
2,38
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K
Läng
ensc
hwin
dung
S
L [%
]
Simulation Standarddaten
Simulation optimierte Daten
Messwerte
SpritzgießsimulationSchwindung und Verzug
ProzessvarianteNachdruckhöhe
[MPa]
41 K 20
42 K 30
43 K 40
SB1
SL1 SL2SB2
SB2SB1
SL1SL2PA6-GF40
© Fraunhofer LBF
Seite 13Seite 13
Fazit
Schwindungs- und
Verzugssimulation mit
optimierten Materialdaten
Reduzierung der maximalen
Abweichung zwischen
Simulation und
Messung um 50 %
Korrekte Vorhersage des
Nachdruckeinflusses
0,82
0,67
0,59
2,23
2,02
1,77
0,75
0,68
0,64
2,41
2,16
2,06
0,64
0,61
0,57
2,50
2,46
2,38
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K
Läng
ensc
hwin
dung
S
L [%
]
Simulation Standarddaten
Simulation optimierte Daten
Messwerte
0,75
0,61
0,54
1,85
1,66
1,52
0,68
0,63
0,60
1,72
1,78
1,81
0,54
0,50
0,49
1,65
1,69 1,77
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K
Bre
itens
chw
indu
ng
SB
[%]
Simulation Standarddaten
Simulation optimierte Daten
Messwerte
SB2SB1
SL1SL2
© Fraunhofer LBF
Seite 14Seite 14
Ansprechpartner
Fraunhofer LBF Bereich Kunststoffe
Dipl.-Ing. Joachim Amberg
Schlossgartenstr. 6
64289 Darmstadt
E-Mail: [email protected]
Telefon: 06151 705-8737
Fax: 06151 705-8601
