13. CONNECT!

Moldflow Solver Research and Development Update

Franco Costa leitet das Moldflow Solver Entwicklungsteam. In dieser Präsentation wird er einen Überblick über die jüngsten Entwicklungen zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit in den Moldflow-Solvern geben, insbesondere im Bereich der Vorhersage der Verformung von 3D-Geometrien. Außerdem wird er neue Funktionen und Möglichkeiten vorstellen, die derzeit entwickelt werden, wie z. B. eine neue Vorhersage von visuellen Defekten durch Brandmarken und die Beseitigung von Modellgrößenbeschränkungen für 3D-Verformungsanalysen. Es wird außerdem ein kurzer Überblick über laufende externe Forschungskooperationen vermittelt.

Wenn ich das nur schon vorher gewusst hätte…

Wenn wir mit Kunden sprechen, werden wir sehr oft nach Dingen gefragt, die vielleicht schon seit ein paar Jahren in der Software sind. Wir sehen auch Anwender, die Workflows verwenden, die auf dem Stand der Technik von vor 10 Jahren basieren und die enorm verbessert werden können. In dieser Präsentation werde ich eine Reihe von Workflows und Funktionen hervorheben, die in den letzten Jahren eingeführt wurden, die vielleicht übersehen wurden und von denen Sie vielleicht nicht profitiert haben.

Ich werde Ihnen auch einen sehr frühreifen Einblick in eine neue Fusion-Integration geben, die derzeit entwickelt wird und die wir voraussichtlich gegen Ende des Sommers in Form einer Vorschau zur Verfügung stellen werden. Dabei geht es nicht um eine direkte Neuimplementierung der Produkte, die wir in den letzten 20 Jahren verwendet haben, sondern darum, die Funktionalität auf dem aktuellen Stand der Technik aufzubauen und intelligenter zu gestalten. Vieles davon ist Grundlagenarbeit, die es uns ermöglichen wird, sehr kostspielige, häufige und allgegenwärtige Probleme in der Branche zu lösen.

Herausforderungen bei der Simulation hochgefüllter Kunststoffe bei dickwandigen Bauteilen

Die Simulation der Verarbeitung von gefüllten Kunststoffen, z. B. glasfaserverstärkter Kunststoffe, gehört zum absoluten Standard in der Kunststoffbranche.

Trotz der hohen Durchdringung im Mark sowie der stetigen Weiterentwicklung der Simulationsmethoden, gibt es immer noch Bereiche, in denen die Vorhersagegenauigkeit der bekannten Modelle nicht die gewohnte hohe Güte erreicht. Bei hochgefüllten Werkstoffen (Füllgraden über 40 %) in Kombination mit dickwandigen Bauteilen treten Effekte auf, die für die üblichen Simulationsmethoden auch noch heute eine Herausforderung darstellen.

Dieser Vortrag will anhand eines Beispiels kurz auf Effekte hochgefüllter Kunststoffe bei dickwandigen Bauteilen eingehen und mögliche Maßnahmen zur Steigerung der Vorhersagegüte benennen.

Verbesserung der Verzugsvorhersage durch integrative Simulation mit Moldflow & Ultrasim®

Für Kunststoffteile, die im Spritzgießverfahren hergestellt werden, ist es heutzutage zwingend erforderlich, den Verzug bereits im Vorfeld genau vorherzusagen. Die bestehende Methode der Prozesssimulation mit Moldflow hat jedoch einige Einschränkungen und basiert auf mehreren vereinfachten Annahmen, z.B. ignoriert sie temperaturabhängige mechanische Eigenschaften.
Um diese Einschränkungen zu kompensieren, hat die BASF ein neues Modul für ihr Ultrasim®-Tool eingeführt, das auf einer integrativen Simulationstechnologie basiert. Dabei werden zunächst Moldflow-Ergebnisse für die Füll- und Nachdruckphase verwendet, die dann aber auf ein FEM-Modell mit einem komplexeren Materialmodell abgebildet werden, um die Abkühl- und Schwindungsphase zu simulieren.
Dieses thermo-mechanische Materialmodell wurde sorgfältig entwickelt, indem temperaturabhängige, nichtlineare mechanische Eigenschaften und Spannungsrelaxationsverhalten berücksichtigt wurden. Das Modell beinhaltet auch eine zeitabhängige Beschreibung des Verzugs, beginnend mit der Nachdruckphase des Formprozesses, gefolgt von der realen Abkühlung und dem Entformen. In dieser Studie wurden Polybutylenterephthalat (PBT)-Polymer (ungefüllt – Ultradur® B4520 und 30 % glasgefüllt – Ultradur® B4300G6) und Polyamid (Ultramid® A3WG10, das zu 50 % glasgefüllt ist) für die Untersuchung der Verzugskorrelation berücksichtigt. Die Genauigkeit der Vorhersage wurde zwischen dem klassischen Simulationsansatz mit Moldflow, dem neuen Ultrasim® -Ansatz und den tatsächlichen experimentellen Prüfergebnissen verglichen.

Virtuelle Prozesssignale zur Prozessüberwachung beim Spritzgießen

Im Umfeld der Prozessüberwachung mit KI/ML-basierten Methoden wird die Datengenerierung zum Training solcher Netze (NN, CNN, etc.) mittels Simulation immer interessanter.
In einem ersten Schritt wird evaluiert, wie die simulierten Ergebnisse für Prozesssignale (Druck- und Temperaturverläufe, die von Sensoren in der Kavität erfasst werden) und Teilequalität (Abmessungen, Gewicht) mit den gemessenen Daten übereinstimmen. Es werden Korrelationen mit Prozessparametern ermittelt und zwischen virtuellen und experimentellen Daten verglichen. In einem zweiten Schritt wird entschieden, ob solche virtuellen Daten verwendet werden können und wie KI/ML-basierte Methoden zur Prozessüberwachung darauf hin trainiert werden können.

Erweiterung der Möglichkeiten von Moldflow durch die Verwendung von Python-Scripts

Das Synergy Application Programming Interface (API) ermöglicht es Arbeitsabläufe in Moldflow zu automatisieren. Die Möglichkeit Makros in Moldflow aufzeichnen zu können ist hierfür das wahrscheinlich augenscheinlichste Beispiel und erfolgt in der Skriptsprache Visual Basic Script (VBS). Hierbei werden Skripte durch Mitprotokollieren von Maus- und Tastaturanschlägen innerhalb der GUI von Synergy erstellt. Dieser Vorgang mag für einfache Problemstellungen der schnellste Weg sein, stößt jedoch bei komplexeren Aufgaben schnell an seine Grenzen: Einerseits weil nicht alle Funktionalitäten von Moldflow so erfasst werden können und anderseits weil VBS im Vergleich zu modernen Skriptsprachen wie Python sehr „starr“ und „umständlich“ wirkt.
Im Zuge der Präsentation wird ein kurzes Python-Skript Zeile für Zeile entwickelt, in dem ein Ablauf innerhalb von Moldflow automatisiert wird. Der Zuhörer kann sich so von den Vorzügen Pythons gegenüber VBS überzeugen lassen.
Für Python- und Programmier-Neulinge wird des Weiteren ein Weg aufgezeigt, wie in die Thematik einfach eingestiegen werden kann.

AuRhEO – Automatisierte Rheologische EffizienzOptimierung

SABIC und inpro haben AuRhEO entwickelt, ein Tool zur Optimierung des rheologischen Verhaltens komplexer (Automobil-)Teile durch die automatische Verwendung verschiedener Anschnittpositionen und Einspritzsequenzen. Die Optimierung des Bauteils erfolgt dabei für verschiedene CYQ gleichzeitig.

In dieser Präsentation werden die Ziele und die Vorteile des Programms erläutert.

Reverse Engineering von Materialdaten zur Verbesserung der Druckvorhersage

Mit steigenden Standards in der Prozessüberwachung fallen vor allem bei älteren Materialdatensätzen immer wieder größere Abweichungen zwischen simulativ vorhergesagtem Druckbedarf und tatsächlichem Druckbedarf einer Prozesseinstellung auf. Dies kann sowohl durch am Modell getroffene Vereinfachungen verursacht werden als auch durch unzureichend vermessene Datensätze.Eine akkurate Berechnung der Druckkurve ist Grundlage für eine genaue Verzugsberechnung.
Bauteilverzug und Druckbedarf sind die beiden wohl relevantesten Größen für den Komplexitätsgrad des Spritzgießwerkzeugs und daher auch ein entscheidender Faktor bei der Kostenkalkulation.Als Hersteller eines weitreichenden Produktportfolios in unterschiedlichsten Formen und Schussgewichten beschäftigen wir uns bei Gerresheimer ständig mit Neuentwicklungen, für die verläßliche Simulationsergebnisse eine entscheidende Grundlage sind. In diesem Vortrag soll gezeigt werden, welche Voraussetzungen für ein mit realen Ergebnissen vergleichbares Simulationsmodell notwendig sind und wie auf Basis eines solchen Modells und Prozessdaten aus der Fertigung ein Materialdatensatz modifiziert werden kann.

Verzugsberechnung von kohlefaserverstärkten Skelettbauteilen

Bei der hier vorgestellten Studie wurde anhand verschiedener Materialkennwerte das Verzugsverhalten von Skelettbauteilen simuliert. Bei Skelettbauteilen handelt es sich um Bauteile, bei denen zur Verstärkung Stäbe mit Carbonfasern eingelegt werden. Von zentraler Bedeutung ist der Einfluss des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) der Einlegeteile auf den Gesamtverzug des Skelettbauteils. Unter Zuhilfenahme mikromechanischer Ansätze zur Unterstützung von Moldflow wurde eine Methode entwickelt, um durch gekoppeltes Rechnen den Verzug des Bauteils besser vorherzusagen. Zur Validierung wurden die Simulationsergebnisse abschließend mit optischen Vermessungen am Originalbauteil abgeglichen.

Verarbeitungsbedingte Oberflächendefekte beim Spritzgießen

Hochwertige Oberflächenoptik, speziell bei großen Bauteilen, ist ein sehr wichtiges Thema beim Spritzgießen.  Oberflächendefekte wie Drucklinien, Fließmarken und Einfallstellen sind jedem Bauteilhersteller bekannt. Woher sie kommen und wie sie verbessert werden können, wird am Beispiel einer Automotive Exterior Anwendung aus Polypropylen gezeigt!