Moldflussanalyse ist eine softwarebasierte Simulation, die vorhersagt, wie ein Kunststoffharz in eine Spritzgießform fließen und diese ausfüllen wird. Sie berücksichtigt auch die Teilekühlung und Prozessoptimierung. Es gibt andere Möglichkeiten, den Spritzgießprozess zu analysieren, aber die Modellierung ist schneller, kostengünstiger und effizienter als das Bearbeiten von Metallplatten, das Bau einer Spritzgießform, das Herstellen von Musterteilen und anschließendes Modifizieren des Werkzeugs.
Moldflussanalyse hilft Designern auch, Fehler zu vermeiden, die zu Spritzgießfehlern wie Kurzschuss, Sinkstellen und Verzug führen können. Durch frühzeitige fundierte Entscheidungen in der Konstruktionsphase können Sie qualitativ hochwertigere Spritzgussteile mit geringeren Kosten und kürzeren Durchlaufzeiten erzielen. Formenbauer und Spritzgießer können ebenfalls davon profitieren, Moldflussdaten zu überprüfen.
Dieser Artikel erklärt, wie Moldflussanalyse die Ergebnisse beim Spritzgießen durch die frühzeitige Erkennung und Behebung potenzieller Probleme verbessert. Er beginnt mit einer Diskussion über Moldfluss-Analysetools, beschreibt Moldfluss DFM für qualitativ hochwertige Kunststoffteile und endet mit einer Erfolgsgeschichte eines Medizingeräteunternehmens.
Autodesk Moldflow ist die am weitesten verbreitete Software zur Simulation des Kunststoffspritzgießprozesses. Dieses Produkt hat zwei Hauptversionen: Mold Flow Adviser und Mold Flow Insight. Mold Flow Adviser ist in den Premium- und Ultimate-Versionen erhältlich, und Mold Flow Insight gibt es in Standard- und Premium-Versionen. Jede Anwendung verfügt über charakteristische Funktionen, aber alle können CAD-Dateien mit geometrischen Daten importieren.
Es gibt auch andere Arten von Moldfluss-Analysetools. Optionen umfassen SolidWorks Plastics, Moldex3D und CoreTech Moldex3D, Sigmasoft und Simcon simFLOW. Creo Moldflow und ANSYS Moldflow-Software sind ebenfalls verfügbar. Dieser Artikel empfiehlt keine Software oder gibt keine Gebrauchsanweisungen, sondern erklärt, wie eine robuste Moldflussanalyse die Qualität der Spritzgussteile verbessern kann.
Es ist auch möglich, ganz auf die Investition in Moldfluss-Analysetools zu verzichten, indem man während des Angebotsprozesses eine kostengünstige Moldflussanalyse bei XTJ anfordert. Beginnen Sie noch heute mit dem Hochladen Ihres Designs.
Mold Flow DFM für qualitativ hochwertige Kunststoffteile
Moldfluss-Analysetools unterstützen das Design for Manufacturability (DFM) auf sechs wichtige Weisen.
Materialauswahl
Optimierung des Formenbaus
Füllanalyse
Flussanalyse
Verzuganalyse
Prozessoptimierung
Die folgenden Abschnitte erklären.
Materialauswahl
Moldflusssoftware ermöglicht es Anwendern, das Verhalten verschiedener Kunststoffharze während des gesamten Spritzgießprozesses zu modellieren. Als Designer können Sie diese Informationen nutzen, um das Kunststoffmaterial auszuwählen, das wahrscheinlich die besten Spritzgussteile liefert. Zum Beispiel neigen Harze wie Polycarbonat (PC) dazu, schlecht zu fließen, sodass Sie bei komplexen Formen und Bauteildesigns möglicherweise Acryl verwenden.
Materialdatenbank
Moldflusssoftware enthält oft eine Datenbank mit rheologischen Eigenschaften, thermischen Eigenschaften und anderen flussbezogenen Merkmalen verschiedener Kunststoffmaterialien. Da es Tausende von verschiedenen Harzen gibt, einschließlich Commodity-Kunststoffen, Spezialkunststoffen und Polymermischungen, ist eine umfassende Datenbank ein wertvolles Werkzeug für Bauteildesigner.
Materialanalyse
Moldflusssoftware mit Materialanalysefunktionen ermöglicht es, einzelne Eigenschaften (wie Rheologie) zu spezifizieren oder Materialien anhand dieser Merkmale auszuwählen. Die Software nutzt diese Informationen, um zu simulieren, wie sich das Kunststoffharz in den einzelnen Phasen des Spritzgießprozesses verhält, von dem Spannen und Injizieren bis hin zu Verweilzeit und Abkühlung.
Vergleichsanalyse
Je nach Art der Spritzgießsoftware können Benutzer, die mehrere Materialien simulieren, die Ergebnisse nebeneinander vergleichen. Dies unterstützt fundierte Entscheidungen basierend auf Faktoren wie Bauteilqualität, Produktionseffizienz und Stückkosten. Wenn eine Moldflussanalyse einen potenziellen Fehler anzeigt, kann die Suche nach einem geeigneten Ersatzmaterial Zeit und Geld sparen.
Spritzgießwerkzeug
Ein Spritzgießwerkzeug bauen
Optimierung des Formenbaus
Spritzgießwerkzeuge bestehen in der Regel aus Stahl oder Aluminium. Stahlschmiedewerkzeuge sind teurer, halten jedoch länger, produzieren Teile mit engeren Toleranzen und sind in weichen, halbharten und gehärteten Qualitäten erhältlich. Die Optimierung des Werkzeugdesigns beginnt mit der Auswahl des Werkzeugmaterials, berücksichtigt aber auch Läufer, Angüsse und Kühlkanäle. Diese drei Komponenten sind ebenfalls entscheidend für Ihren Erfolg beim Spritzgießen.
Werkstoffauswahl für das Werkzeug
Moldflussanalyse simuliert den Wärmetransfer während des Spritzgießprozesses. Da verschiedene Kunststoffe bei unterschiedlichen Temperaturen schmelzen und übermäßige Hitze die Polymere abbauen kann, ist es essenziell zu verstehen, wie die thermische Leistung eines Werkzeugs Ihre Teile beeinflussen könnte. Bei zu hohen Werkzeugtemperaturen kann Kunststoff am Werkzeug haften bleiben. Bei zu niedrigen Temperaturen können Schrumpfmarken entstehen.
Design des Läufersystems
Läufer sind Netzwerke von Kanälen, die geschmolzenen Kunststoff zur Kavität des Werkzeugs leiten. Sie sind entweder beheizt (Heißläufer), ungehizt (Kaltläufer) oder isoliert. Moldflussanalyse hilft dabei, den optimalen Läufertyp, -größe, -form und -layout für eine gleichmäßige Füllung und reduzierte Druckverluste zu bestimmen. Heißläufer bieten eine bessere Fließkontrolle, sind jedoch möglicherweise nicht für hitzeempfindliche Polymere geeignet.
Optimierung der Angussposition
Angüsse sind Öffnungen im Werkzeug, die den geschmolzenen Kunststoff in die Kavität einlassen. Sie steuern auch die Richtung und das Volumen des Flusses. Durch die Analyse potenzieller Angusspositionen kann die Moldflusssoftware vorschlagen, wo Angüsse platziert werden sollten, damit das Werkzeug gleichmäßig und vollständig gefüllt wird. Eine Moldflussanalyse berücksichtigt auch das Angussfrost und die erforderliche Zeit, um Rückfluss zu verhindern.
Analyse der Bauteilkühlung
Kühlleitungen leiten ein Kühlmedium durch das Werkzeug. Luftkühlung verwendet einen Verdampfer, um Wärme zu entfernen. Wasserkühlung pumpt Kühlmittel durch Leitungen außerhalb der Kavität. Moldflusssoftware simuliert die Kühlphase des Spritzgießprozesses und prognostiziert Temperaturverteilungen und Zykluszeiten. Da 80% des Spritzgießzyklus die Kühlung umfasst, hilft eine schnellere Kühlung, die Kosten zu kontrollieren.
Kühlleitungen
Kühlleitungen in einem Spritzgießwerkzeug
Füllanalyse
Eine Füllanalyse bestimmt, wie das geschmolzene Kunststoffmaterial die Kavität während des Einspritzens füllt. Diese Informationen können potenzielle Probleme wie Lufteinschlüsse oder unvollständiges bzw. ungleichmäßiges Füllen anzeigen. Ein Werkzeugbauer kann das Design des Werkzeugs anpassen, um das Risiko von Kurzschüssen und das Versagen des geschmolzenen Kunststoffs, die gesamte Kavität zu füllen, zu minimieren.
Flussanalyse
Der führende Rand einer Moldflussanalyse kann auf Hindernisse stoßen, die dazu führen, dass der Fluss sich trennt. Beispiele sind die Kernstifte, die verwendet werden, um Löcher in Formteile zu produzieren. Wenn die beiden Flussfronten wieder zusammenkommen, könnten sie sich nicht vermischen, weil eine teilweise Abkühlung stattgefunden hat. Flow-Analysen berücksichtigen Flussmuster und können helfen, Spritzgießfehler wie Schweißnähte zu vermeiden.
Verzuganalyse
Eine Verzuganalyse kann potenzielle Probleme erkennen, die durch ungleichmäßiges Abkühlen und ungleichmäßiges internes Schrumpfen verursacht werden. Werkzeughersteller können diese Informationen nutzen, um Werkzeuge zu modifizieren, und Designer können sie verwenden, um Bereiche mit hoher Belastung zu minimieren oder Wandstärken bzw. Bauteilgeometrien zu ändern. Der Injection Molding Design Guide von XTJ ist voll mit Experteninformationen, die Sie für Ihr nächstes Kunststoffprojekt nutzen können.
Laden Sie den Injection Molding Design Guide herunter
Prozessoptimierung
Wie Bauteil-Designer und Werkzeugbauer können auch Spritzgießer von Moldflussanalysen profitieren. Zum Beispiel kann ein Spritzgießer Moldflussdaten bei der Anpassung des Einspritzdrucks, Haltepressung, Schmelztemperatur und Packdrucks für eine Produktionscharge berücksichtigen.
Der Einspritzdruck ist der Druck, mit dem das Spritzgießwerkzeug gefüllt wird.
Haltekraft ist der Druck, bei dem die gefüllte Form gehalten wird, bis die Gatter einfrieren.
Schmelztemperatur ist die Temperatur des geschmolzenen Kunststoffs, wenn er in die Form eintritt.
Verpackungsdruck komprimiert den Kunststoff vollständig, während er in der Form abkühlt und schrumpft.
Der letzte Abschnitt dieses Artikels enthält eine Erfolgsgeschichte einer Mold Flow Analyse mit einem XTJ-Kunden.
Erfolgsgeschichte der Mold Flow Analyse
Ein Hersteller medizinischer Geräte wollte Teile aus Nylon spritzgießen, einem beliebten Kunststoff mit guten mechanischen Eigenschaften und thermischer Leistung. Eine erste Produktion führte jedoch zu Teilen, die leicht verzogen waren. Nachfolgende Tests ergaben, dass die Ebenheit für die Funktion der Teile entscheidend ist. Die Designer des Herstellers medizinischer Geräte forderten dann technische Änderungen (ECs) vor einer zweiten Testproduktion.
Obwohl die zweite Produktion bessere Teile lieferte als die erste, bestanden die Teile der zweiten Charge die Tests immer noch nicht. Designänderungen, neue Kühlvorrichtungen und Modifikationen an den Spritzgießwerkzeugen reichten nicht aus. XTJ schlug dann eine Mold Flow Analyse vor, die das Spritzgießen von Nylon mit einem Polymerblend aus Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC+ABS) verglich.
PC/ABS ist eines der weltweit am häufigsten verwendeten technischen Thermoplaste. Es ist stark, steif und hitzebeständig mit hoher Schlagfestigkeit, sogar bei niedrigen Temperaturen. Während der Verarbeitung weist dieses Polymerblend eine geringe Schrumpfung auf, was zu weniger Spritzgießfehlern führt. Typischerweise wird PC/ABS in der Automobilindustrie für Handschuhfächer und in der Elektronikindustrie für Laptop-Monitorgehäuse verwendet.
Das Herstellerunternehmen medizinischer Geräte stimmte zu, PC/ABS in Betracht zu ziehen, sodass XTJ eine Mold Flow Analyse durchführte, die dieses Material mit Nylon verglich. Die Ergebnisse zeigten, dass Teile aus PC+ABS weniger Verformung aufweisen würden, ohne die Festigkeit der Teile zu beeinträchtigen. Basierend auf XTJs Rat modifizierte das Herstellerunternehmen medizinischer Geräte sein Design, um PC+ABS zu verwenden. Neue Werkzeuge waren erforderlich, aber der Kunde erhielt die präzisen Teile, die er benötigte.
XTJ ist ein führender OEM-Hersteller, der sich der Bereitstellung von Komplettlösungen für die Fertigung von Bearbeitung 6061 Aluminium vom Prototyp bis zur Produktion verschrieben hat. Wir sind stolz darauf, ein nach ISO 9001 zertifiziertes System für Qualitätsmanagement zu sein, und wir sind entschlossen, in jeder Kundenbeziehung Mehrwert zu schaffen. Das tun wir durch Zusammenarbeit, Innovation, Prozessverbesserungen und außergewöhnliche Handwerkskunst. Anwendung: Automobilindustrie, Fahrrad- und Motorradindustrie, Türen und Fenster sowie Möbel, Haushaltsgeräte, Gaszähler, Elektrowerkzeuge, LED-Beleuchtung, medizinische Instrumententeile usw.
