Met Virtual Molding snel en nauwkeurig naar maskervoor productie

De vaste (linker) en de beweegbare plaat (rechter) bij 180 °C na stabilisatie binnen tien cycli.

Sinds begin april werkten SIGMA Engineering, Arburg en vele andere partners van de samenwerking aan een nieuw project tegen de verspreiding van het coronavirus. Nu draait de productie van de spuitgegoten maskers van LSR (Liquid Silicone Rubber) op volle toeren. Met SIGMASOFT® Virtual Molding werden onder andere de aanspuitpunten, drukbehoefte, temperatuurverdeling, luchtinsluitingen en de netvorming van het LSR-materiaal vastgesteld en geoptimaliseerd.

De SIGMA Engineering GmbH („SIGMA“) uit Aken, Duitsland, nam deel aan het bedrijfsoverstijgende project van een multifunctioneel mond- en neusmasker tegen de verspreiding van het coronavirus.

„De grote vraag van het publiek en ook van onze eigen medewerkers naar beschermmaskers maakte deze samenwerking tot een welkom project“, zegt Thomas Klein, directeur van SIGMA over de huidige situatie. „Door de succesvolle en gerichte samenwerking met partners zoals Arburg en Polar-Form konden we in korte tijd de ontwerp van de volledige LSR-vorm simuleren en de constructie voor een veilige en efficiënte proces optimaliseren.“

Meer dan alleen een haalbaarheidsanalyse

Voor een soepele productie van de maskers werkte Tobias Sonntag, projectingenieur bij SIGMA, met SIGMASOFT® Virtual Molding de vraag uit naar het beste aanspuitpunt op het artikel, het ontluchtingssysteem en de thermische afstelling al voordat de matrijs werd gemaakt. Ook de voorspelling van de procesparameters en de benodigde netvormingstijd was vooraf al een belangrijk resultaat van de simulatie.

„Er werden veel verschillende factoren onderzocht. De kwaliteit van het onderdeel, optische eigenschappen en natuurlijk de veiligheid van de gebruiker door een perfect onderdeel, vrij van luchtinsluitingen en fouten, stonden centraal. Maar ook een snelle en hulpbronnenefficiënte productieplanning was ons belangrijk“, aldus Sonntag over de eisen aan het project en het onderdeel.

Energie-efficiënt en hulpbronnenschonend door simulatie

De productiecijfers voor het inregelen van een gereedschap worden niet meer geschat, maar met SIGMASOFT® Virtual Molding nauwkeurig berekend. Door de precieze voorspelling van de productiecijfers tot de thermisch stabiele toestand van het gereedschap kon het serieproces worden gewaarborgd. Voor een exacte controle van de temperatuurverdeling werd op basis van de resultaten het aantal temperatuursensoren in de matrijs verhoogd tot zes en hun positie geoptimaliseerd. Dit maakte een gerichte regeling van de verwarmingspatronen mogelijk. Daarnaast verminderde een optimale isolatie van de vorm de benodigde energie tot een minimum – energieverspilling werd voorkomen.

Van het opzetten van de matrijs, via de berekeningen van de vulling en thermiek, realiseerde SIGMA het project in 24 uur. In totaal worden vier onderdelen per cyclus uit het temperatuurvrije LSR Elastosil LR 5040 van Wacker gespoten bij 180 °C. Het hiervoor benodigde symmetrische temperatuurbeeld van de vier holtes werd eerst simulerend gecreëerd en geoptimaliseerd door middel van ideale isolatie, zes temperatuursensoren en regelbare verwarmingspatronen en vervolgens door Polar-Form in de matrijsproductie gerealiseerd.

„Het onder druk veilig ontwerpen van een vorm zonder onderdeel- en procesreferenties is de kracht van SIGMASOFT® Virtual Molding“, vat Thomas Klein samen. „De partners stonden onder enorme druk, want alles moest meteen goed werken. Hoe meer we konden voorkomen dat fouten zich voordeden door de vorm eerst op de computer te testen, des te sneller ontstond een efficiënt proces. Dank aan alle partners voor het gezamenlijke succes.“