Spuitgietmatrijzen optimaal ontwerpen met simulatie

De temperatuurverdeling op de kern van de mal voor het aanvankelijk geplande gangbare vormstaal (links), evenals met de kerninzetten van CuBe B2 (midden) en Moldmax HH (rechts).

Voor hoogtechnische componenten is de optimale gereedschapsconfiguratie van het hoogste belang om kwalitatief hoogwaardige producten in stabiele processen te produceren. Met behulp van SIGMASOFT® Virtual Molding testen gereedschapsfabrikanten hun concepten vooraf op een virtuele spuitgietmachine. Op deze manier bepalen ze de ideale gereedschapsconfiguratie nog voordat het staal wordt bewerkt.

Op de Moulding Expo 2019 (21-24 mei 2019 in Stuttgart) presenteert SIGMA Engineering GmbH uit Aken de SIGMASOFT® Virtual Molding technologie. In hal 7 op stand 7E15 toont SIGMA hoe de software in een vroege ontwerpfase helpt om spuitgietgereedschappen en tempereringsconcepten te analyseren en te evalueren. Zo ondersteunt het de gebruiker bij het vinden van de optimale combinatie van gereedschapslegering en tempereringsconcept. Hierdoor stelt de software de gereedschapsfabrikant in staat om gereedschappen te produceren die vanaf het begin goede onderdelen afleveren op de machine.

In een casestudy voor een automotive-toepassing werd het gereedschap aanvankelijk gepland met een gangbare vormstaal. Om dure nabewerkingen van het gereedschap te voorkomen, werd de gehele configuratie – inclusief alle gereedschapsonderdelen en hun bijbehorende legeringen – in SIGMASOFT® opgezet. De simulatie functioneert als een virtuele spuitgietmachine en berekent een opwarmfase en meerdere spuitcycli om een thermisch stabiele toestand te bereiken. De analyse van het thermisch gestabiliseerde gereedschap onthulde hotspots in enkele gereedschapskernen (zie afbeelding 1, links), waar de temperatuur tot 30°C hoger was dan in de rest van de holte. Om een gelijkmatiger verdeling te bereiken, werden verschillende mogelijke oplossingen gesimuleerd en geëvalueerd met SIGMASOFT® Virtual Molding.

Op basis van het totale concept voor het gereedschap was de voorkeursoplossing om de gebruikte vormstaal te vervangen door een hooggeleidingslegering, in plaats van extra koelkanalen aan te brengen. Hiertoe werden virtuele tests uitgevoerd met gereedschapselementen van CuBe B2 en Moldmax HH. Net als bij de eerste analyse werden deze tests berekend met een verwarmingsfase en meerdere injectiefasen om een thermisch gestabiliseerde toestand te bereiken. Tot slot werd de temperatuurverdeling aan de kernen vergeleken bij alle drie de materialen. Beide hooggeleidingslegeringen tonen een significant verbeterde en gelijkmatiger temperatuurverdeling (afbeelding 1, midden en rechts). Aangezien de behaalde temperaturen van beide alternatieven binnen hetzelfde bereik liggen, vormen ze beide een bevredigende oplossing om hotspots te voorkomen. Dankzij de simulatiegegevens kon het gereedschap direct worden gebouwd met hooggeleidingskernen, wat de basis vormt voor een stabiel proces.

SIGMASOFT® stelt gebruikers in staat om op eenvoudige wijze hun geplande gereedschapsconfiguratie te analyseren en te evalueren nog voordat het gereedschap wordt gebouwd. Met behulp van de software identificeren gebruikers thermisch kritische gebieden en controleren ze verschillende oplossingsrichtingen om het gereedschap te verbeteren en het spuitgietproces stabieler te maken. Op deze manier besparen ze kosten en voorkomen ze nabewerkingen aan het gereedschap tussen de machineproeven.