Kostengünstiger Spritzgießen

Virtuell optimierte Kühlkanäle

Die thermische Auslegung des Werkzeugs geschieht optimalerweise bereits während der Designphase des Bauteils, um die Einflüsse der Lage und Größe der Kühlkanäle auf die Verformung und Erstarrung des Bauteils zu verstehen.

Oben: Konventionelles Kühllayout und die resultierende Temperaturverteilung im Werkzeug. Unten: Konturnahe Kühlung (mit freundlicher Genehmigung durch IPC) und die verbesserte Temperaturverteilung. (Bild: Sigma)

Per Simulation lassen sich verschiedene Konzepte ausprobieren und vergleichen. So lässt sich auch der Nutzen vergleichsweise teurer Konzepte wie der konturnahen Kühlung bewerten, bevor das Werkzeug gebaut wird.

Das Temperiersystem beeinflusst maßgeblich die Leistung des Spritzgießwerkzeugs. Das französische Unternehmen IPC, Innovation Plasturgie Composites führt für verschiedene Kühlkonzepte eine virtuelle Analysen durch, um herauszufinden, welches die Anforderungen am besten erfüllt. Dazu kombiniert das Unternehmen traditionelle Kühlsysteme mit konturnahen Kühlungen. Die Analyse mit der Software Sigmasoft Virtual Molding liefert Informationen über die Einflüsse jeder Änderung auf die Werkzeugleistung hinsichtlich der Zykluszeit und die Bauteilqualität in punkto Verzug und Eigenspannungen.

IPC setzt seit zehn Jahren im ALM-Verfahren hergestellte konturnahe Kühlungen zur Verbesserung der thermischen Homogenität von Spritzgießbauteilen ein. Jedes System werde nach dem Entwurf mit der Simulationssoftware getestet, um die Kühlleistung gegenüber dem Standardsystem zu bewerten.

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Das System folge dem Ansatz, wie eine virtuelle Spritzgießmaschine zu arbeiten, die alle Effekte reproduziert, die in der Realität auftreten. Das Werkzeug werde mit allen Komponenten für die Berechnung berücksichtigt. Jede Komponente ist mit ihren individuellen Materialeigenschaften definiert und der komplette Spritzgießprozess imitiere die Realität. Dazu gehören das Einspritzen, der Nachdruck und die Nachkühlzeit sowie alle Nebenzeiten und der Stillstand zwischen den Zyklen, die ebenfalls maßgeblich Einfluss auf die Werkzeugthermik haben.

Die Verformung und das Abkühlverhalten des Bauteils entstehen durch Wechselwirkungen aller Faktoren, die die Werkzeugthermik beeinflussen. Die Leistung des Kühlsystems ist einer dieser Faktoren. Durch dickwandige Bereiche im Bauteil oder durch unzureichende Kühlung verursachte Hotspots führen zu einem stärkeren Verzug und ändern so auch den Gesamtverzug des Bauteils. Außerdem verzögern Hotspots die Erstarrung des Bauteils.

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