Die Auslegung von Familienwerkzeugen stellt Konstrukteure und Werkzeugbauer vor besondere Herausforderungen, denn eine gleichmäßige Füllung der unterschiedlichen Kavitäten lässt sich nur mittels eines durchdachten Angusskonzept erreichen. Mit Hilfe eines neuen Simulationsansatzes ermittelt der Anwender für Werkzeuge mit sehr unterschiedlichen Kavitäten mit nur einer Berechnung das ideale Angusskonzept, ohne aufwändige Trial-and-Error-Versuche.

Beim neuen Simulationsansatz Sigmasoft Autonomous Optimization, innerhalb der SIGMASOFT Virtual Molding Technologie, gibt der Anwender ein konkretes Ziel vor, wie zum Beispiel die balancierte Füllung mehrerer Kavitäten, und die Simulation ermittelt automatisch in einer einzigen Rechnung aus einer Vielzahl von Varianten die optimale Konfiguration. Der Anwender vergleicht dabei verschiedene Konfigurationen anhand konkreter Werte und verkürzt so den Weg zum besten Ergebnis. Somit werden die Trial-and-Error-Versuche nicht nur von der Maschine auf den Computer verlagert, sondern auf ein Minimum reduziert, da die Software dem Anwender die Entscheidungen für Geometrie- oder Prozessänderungen vereinfacht.

Bestandteil der Autonomous Optimization ist die Möglichkeit, eine virtuelle DoE (Design of Experiments) durchzuführen. Diese kam auch für die Optimierung eines Angusssystems eines Familienwerkzeugs zum Einsatz. Dabei sollte eine balancierte Füllung der verschiedenen Bauteile erreicht werden. Diese unterscheiden sich in Volumen und Wandstärken. Zunächst erfolgte dazu die Bestimmung der zu variierenden, geometrischen Parameter. Als Freiheitsgrade wurden die Länge der Aufdickung des Hauptanguss, der Radius des im Bild unteren Anguss und die jeweiligen Startpunkte der seitlichen Angussarme, an denen sie vom Hauptanguss abzweigen, variiert. Zusätzlich wurden bereits die gewünschten Zielgrößen festgelegt. Diese sind geringe Differenzen in den Füllzeiten der einzelnen Kavitäten sowie ein niedriger Fülldruck. Nach der Berechnung aller Geometrievarianten in der virtuellen DoE, werden diese mit Blick auf die Unterschiede in den Füllzeiten verglichen und bewertet. Das so ermittelte Angussdesign zeigt eine deutlich balanciertere Füllung der einzelnen Kavitäten. Die Geometrie wird im Anschluss als Ausgangspunkt für detailliertere Optimierungen des Werkzeugs und der Prozesseinstellungen genutzt.

Mit Hilfe der in SIGMASOFT Autonomous Optimization enthaltenen virtuellen DoE lassen sich auch geometrische Änderungen mit geringem Aufwand überprüfen. Gleichzeitig wird ihr Einfluss auf definierte Ziele, wie die Differenzen in den Füllzeiten mehrerer Kavitäten oder den Fülldruck, bewertet. Auf diese Weise finden Anwender auch für Werkzeuge, die sehr unterschiedliche Bauteile kombinieren, sicher und schnell das optimale Angusskonzept, um ihre Anforderungen zu erfüllen.

 

Fact & Figures

SIGMA Engineering ist ein 100%iges Tochterunternehmen der MAGMA Gießereitechnologie GmbH; mit Sitz in Aachen, und verantwortlich für Engineering und Vertrieb der Simulations-Software Sigmasoft in D, A, CH, Europa und weltweit. Die MAGMA Gießereitechnologie GmbH wurde 1988 gegründet und ist in mehr als 60 Ländern vertreten sowie durch Tochtergesellschaften in den USA, Singapur, Brasilien, Korea, Türkei, China und Betriebsstätten in Indien und Tschechien. Darüber hinaus unterstützen 30 qualifizierte Partner MAGMAs weltweite Präsenz. Von Beginn an wurde das Simulationstool Magmasoft ausschließlich als 3D-Simulation implementiert. Dabei wurden das Werkzeug, das Fließen der Schmelze und alle relevanten thermischen Effekte vollständig 3-dimensional in der Gießprozess-Simulation berücksichtigt.

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Das beste Angussdesign zeigt eine balancierte Füllung mit annähernd gleichen Füllzeiten in allen Kavitäten

Bildquelle: SIGMA Engineering