Bauteilqualität sichern und Ausschuss minimieren

Beispiel für ein Design of Experiments (Bild: SIGMA Engineering GmbH)

18.07.2018 Bauteilqualität sichern und Ausschuss minimieren

Mit der virtuellen DoE (Design of Experiments) innerhalb der SIGMASOFT® Virtual- Moulding-Technologie werden Angusssysteme für Gummibauteile optimal ausgelegt. Dadurch werden eine hohe Bauteilqualität und ein geringer Ausschuss in der Produktion schon in der Entwicklungsphase abgesichert.

Elastomerbauteile werden zunehmend komplexer und stellen die Verarbeiter so vor neue Herausforderungen. Gleichzeitig sollen Zykluszeiten und Ausschuss aus ökonomischen und ökologischen Aspekten möglichst gering sein. Mithilfe der neuen Simulationsansätze von SIGMASOFT® Virtual Molding legen Verarbeiter ihre Bauteile, Werkzeuge und Prozesse bereits in der Entwicklungsphase fest und ermitteln so das optimale Konzept aus Bauteil- und Werkzeugdesign sowie Prozesseinstellungen, um allen Anforderungen gerecht zu werden. Im vorliegenden Beispiel stellte sich bereits zu Beginn der Entwicklungsphase die Frage nach der idealen Bauteilfüllung und einem geeigneten Konzept für die Anbindung und den Angussverteiler. Gleichzeitig sollte das Bauteil bei einem möglichst geringen Druck gefüllt werden. Ein erstes Design von Bauteil und Angusssystem ließ sich zwar mit niedrigem Druckbedarf realisieren, zeigte jedoch eine Dysbalance in der Bauteilfüllung. Als Maßnahmen für eine gleichmäßigere Füllung wurden eine geänderte Anzahl von Anbindungen, andere Dicken für den Anschnitt und unterschiedliche Positionen für den Angussverteiler zu den einzelnen Anbindungen in Erwägung gezogen. Anstatt die zahlreichen möglichen Kombinationen dieser Maßnahmen in einem Trial-and-Error am Computer zu testen, wurde stattdessen eine virtuelle DoE durchgeführt. Gleichzeitig wurde anhand der Füllzeitdifferenz der Bauteilenden und des Druckbedarfs eine Bewertung jeder möglichen Kombination vorgenommen.

Die zuerst überprüften Anzahl- und Dickenvariationen der Anbindungen führten nicht zum gewünschten Erfolg, da für beide keine klare Korrelation zu Druckbedarf und besonders zu der balancierten Füllung erkennbar war. Mit einer Änderung der Position des Angussverteilers im Verhältnis zu den einzelnen Anbindungen gehen hingegen deutliche Änderungen von Druckbedarf und Differenz der Füllzeit an den Bauteilenden einher. Da sich die beiden Korrelationen gegensätzlich verhalten, müssen die beiden Bewertungskriterien jedoch gegeneinander abgewogen werden, um das bestmögliche Design festzulegen. Bei diesem Beispiel wurde die gleichmäßige Bauteilfüllung als wichtiger eingestuft und dementsprechend das finale Design trotz eines höheren Druckbedarfs festgelegt. Das Virtual Moulding half so, mittels virtueller DoE den besten Kompromiss zwischen verschiedenen Kriterien zu finden und unter den gegebenen Einschränkungen das beste Design festzulegen. Durch die Auslegung am Computer zu einem frühen Zeitpunkt in der Entwicklung wurden Werkzeugänderungen vermieden und die Bauteilqualität wurde optimiert.