Simulieren statt probieren

Weiss Kunststoffverarbeitung, Illertissen, investiert in Simulations-Tools für das Spritzgießen. Dies erlaubt es dem Unternehmen, nicht nur die Projektierungszeiten zu verkürzen, sondern auch die Präzision der Konstruktion und der Prozessplanung zu erhöhen. Damit stellt sich der Kunststoffverarbeiter u. a. auf die größer werdenden Auftragsumfänge der Automobilindustrie ein: Der Tier-1-Zulieferer wird immer häufiger mit Vergabepaketen für komplette Car Sets beauftragt, die aus bis zu 100 verschiedenen Bauteilen für das Interieur oder den Motorraum einer Modellbaureihe bestehen. Die Bearbeitung derartiger Anfragen und Ausschreibungen ist eine Herausforderung, weil die Angebotsphase extrem kurz ist und es zugleich in dieser frühen Phase großes Potenzial für die Verbesserung der Produktionskette und der Produkte gibt. Das gilt sowohl für die Qualität und die Gebrauchstauglichkeit der Spritzgussprodukte und –module (Stichwort: Funktionsintegration) als auch für deren Kosten. Aus diesen Gründen verfolgt der Kunststoffverarbeiter aus Illertissen stets das Ziel, mit dem Angebot nicht nur einen Preis abzugeben, sondern zugleich auch ein Fertigungskonzept bereitzuhalten. Zudem macht das Projektierungsteam – wenn erforderlich – Vorschläge zur Verbesserung z.B. der Geometrie oder der Integration von Funktionen.

Schritt für Schritt in schneller Iteration zum optimierten Spritzgussteil. Unterstützt wird dieser Prozess durch Simulation-Tools. (Bildquelle: Weiss)

Neues Softwarepaket

Um diese Aufgaben noch besser und in kürzerer Zeit realisieren zu können, hat das Unternehmen in neue, leistungsfähige Software investiert. Sie erlaubt die Simulation des Spritzgieß-Prozesses anhand von Werkzeug-, Maschinen- und Werkstoffdaten. Dieses Softwarepaket wird in der höchsten Ausbaustufe benutzt, die u.a. auch die Simulation der Kühlung und die Definition bzw. Optimierung des Angusspunktes einbezieht. Mit dieser Simulation lassen sich Korrekturschleifen beim Formenbau und beim Prototyping vermeiden. Das spart Zeit und zugleich Kosten. Vor allem entfällt die aufwändige Nacharbeit am Werkzeug, wenn nach dem Spritzen der ersten Teile noch Korrekturen nötig sind. Solche Problemstellungen werden nun schon erkannt, bevor der Bau des Werkzeugs beginnt. Zudem lassen sich mit dem Simulations-Tool verschiedene Varianten erproben und vergleichen. Ebenso kann der Formteilverzug vorausberechnet werden. Da die Software auch die Zykluszeit ermittelt, ist eine fundierte Basis für die Kalkulation von Zeit- und Kostenaufwand pro Bauteil gegeben.

Bei Weiss kommt diese Simulations-Software in Kombination mit einem Software-Paket für die Qualitätsüberwachung zum Einsatz. Diese Gesamtlösung ermöglicht es, Werkzeug und Bauteil bereits in der Konstruktionsphase zu optimieren sowie die geforderte Bauteilqualität sicher zu erreichen. Beliebige Prüfmaße lassen sich virtuell optimieren, was zu einer Verringerung der Iterationsschleifen im Werkzeugbau führt.

Konkret bedeutet die Nutzung dieser Softwarepakete im Produkt-Entstehungsprozess, dass die Ingenieure des Kunststoffverarbeiters zunächst – gemeinsam mit dem Kunden – die Qualitätsparameter des Endproduktes (z.B. Abmessungen, Kontur, Toleranzen, Rauigkeit, Glanzgrad) festlegen. Am Rechner lassen sich dann produktionsrelevante Parameter wie Spritzdruck und Angusspunkt verändern und somit schrittweise optimieren, noch bevor das Werkzeug gebaut wird. Dabei unterstützen die Programme den Konstrukteur bei der Suche nach dem bestmöglichen Betriebspunkt sowie nach stabilen Prozessfenstern.

Nach dem Motto „Simulieren statt probieren“ werden Entwicklungsschritte in die Software verlagert. Im Bild: Füllzeitsimulation eines Sensorgehäuses. (Bildquelle: Weiss)

Zeit gespart, Prozesse optimiert

Zu den Zielen, die das bayrische Unternehmen mit dem Einsatz der neuen Simulations-Tools verfolgt, gehört neben der rechnergestützten Optimierung von Werkzeug und Bauteil auch die Reduzierung der Projektierungszeit. Der messbare Erfolg: Statt wie bisher vier oder fünf Iterationsschleifen nach dem Spritzgießen der ersten Bauteile sind jetzt im Durchschnitt zwei Loops ausreichend. Damit leistet die Software einen Beitrag dazu, dass der Kunststoffverarbeiter deutlich komplexere und größere Projekte als bisher mit derselben Präzision, Genauigkeit und Kundenzufriedenheit abarbeiten kann.