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Der Ablauf eines Simulationsprojektes sieht in den meisten Fällen wie folgt aus:
Die Durchlaufzeit für ein Simulationsprojekt liegt bei ca. 2 Wochen je nach Anzahl der Bauteile, Anzahl der Optimierungsschleifen und Bauteilkomplexizität. Ist im Rahmen einer rheologischen Simulation die Ermittlung von Schwindung und Verzug erforderlich, so ist mit Durchlaufzeiten von ca. 3 Wochen bis 4 Wochen ab Auftragserteilung zu rechnen. Erste Ergebnisse liegen im Allgemeinen nach 1 Woche vor.
Mit Hilfe der FINITE ELEMENTE METHODE werden Bauteile hinsichtlich Festigkeits- und Verformungsverhalten analysiert. Je nach Bedarf und Anforderungen werden 2D-Modelle bis hin zu Volumenmodellen mit Multiederelementen eingesetzt.
Erforderliche Basisdaten für die Durchführung von FE-Berechnungen sind:
Die Abbildung zeigt das Bauteil REAR WING STABILIZER. Dargestellt sind die Vergleichspannungen nach Mises.
Die linke Abbildung zeigt das FE-Netz für das Bauteil SCHEINWERFERABDECKUNG. Das Bauteil wird im CLEAN SHOT VERFAHREN, einem horizontalen Drehverfahren, gefertigt. Im Rahmen der Fertigung im 2K-Spritzguss kommt es zu Bauteilverformung (Verzug) durch Schwindungsdifferenzen zwischen den beiden Komponenten. Die errechneten Verzugsverformungen sind in der rechten Abbildung in mm dargestellt.
Bei der Rheologischen Simulation wird der Spritzgießprozess mittels FINITE ELEMENTE METHODE analysiert. In Abhängigkeit der spezifischen Anforderungen werden 2½-dimensionale Modelle als Mittelflächennetz oder Oberflächennetz sowie vollständige 3D-Modelle eingesetzt.
Bei 2½-dimensionalen Modellen wird die zu berücksichtigende Bauteildicke automatisch ermittelt und als Parameter zugewiesen. Für die Vernetzung kommen ausschließlich Dreieckselemente zum Einsatz. Für 3D-Netze erfolgt die Netzerstellung mit Tetraederelementen. 3D-Netze finden vorwiegend bei Bauteilen mit großen Wandstärken bzw. großen Wandstärkenunterschieden Anwendung.
Die Berechnung kann für nahezu alle thermoplastischen Werkstoffe erfolgen, sofern der geforderte Materialtyp in der Datenbank vorhanden ist. Eine Mitberücksichtigung der Anisotropie bei faserverstärken Kunststoffen hinsichtlich Schwindung und Verzug ist gegeben. Neben konventionellem Spritzguß können Mehrkomponenten Lösungen, Spritzprägen sowie Reaction Injection Moulding (RIM) berechnet werden.
Die oben dargestellte Animation zeigt die Bauteilfüllung anhand der Druckverteilung für ein Flugzeuginnenfenster (FRONT COVER / WINDOW ASSY) der BOEING 717 (Material PEI, Massetemperatur +390 °C).
Die Fertigung des Bauteils HECKABLAGEWANNE sollte auf einer 32 MN Spritzgussmaschine möglich sein. Die Ergebnisse mit dem ersten Angusssystem ergaben Schliesskräfte im Bereich von 50 MN (siehe obere Abbildungen).
Durch Optimierung des Verteilersystems und Einbringen der Fließhilfen wird eine Reduktion des Druckbedarfs und damit eine Senkung der Schliesskraft auf 29 MN erreicht (siehe untere Abbildungen)