Vezeloriëntatie bij spuitgieten: Meer inzicht

Afbeelding 1 – Voorspelling van de vezelrichting in SIGMASOFT® .

Met de toenemende vraag naar vezelversterkte kunststofonderdelen, groeit ook de behoefte aan nauwkeurige materiaalmodellen om hun mechanische prestaties te voorspellen. Deze modellen zijn ook afhankelijk van de nauwkeurigheid van de voorspelde vezelrichting uit de spuitgietsimulatie. SIGMASOFT® productmanager Timo Gebauer legt op de Kunststoffe + SIMULATION uit welke voorwaarden nodig zijn voor een nauwkeurige voorspelling van de vezelrichting.

De vraag naar vezelversterkte kunststoffen neemt gestaag toe, voornamelijk gedreven door de auto-industrie. Met de toenemende behoefte aan lichtere voertuigen met een lager brandstofverbruik, zoeken ontwerpers naar metalen vervangers die een betere stijfheid bieden in verhouding tot het gewicht.

Met het gewicht als kritische factor ligt de hoogste prioriteit bij het ontwerp van vezelversterkte onderdelen op het voorkomen van overdimensionering. Om deze reden zijn betrouwbare materiaalmodellen voor de structurele simulatie, die het gedrag van een onderdeel onder statische en dynamische belasting nauwkeurig voorspellen, bijzonder belangrijk.

Dit gedrag wordt grotendeels beïnvloed door de procesgeïnduceerde vezelrichting. De mechanische eigenschappen van een spuitgietonderdeel veranderen lokaal afhankelijk van de vezelrichting, die wordt bepaald door het vulgedrag. Ook de positie van bindnaden in het onderdeel is relevant, omdat de sterkte daar lager is. De dimensionering hangt ook af van de spuitgietsimulatie en het vermogen om de vezelrichting te voorspellen.

Vezelrichting is een resultaat dat tegenwoordig in de meeste commerciële simulatiepakketten wordt opgenomen. Soms wijkt de voorspelde richting echter zonder duidelijke reden af van de gemeten waarden.

Op de vakgerichte conferentie Kunststoffe + SIMULATION 2015, georganiseerd door Hanser Verlag en gehouden van 22 tot 23 april in München, behandelt SIGMASOFT® productmanager Dipl.-Ing. Timo Gebauer het onderwerp van vezelrichting in zijn lezing getiteld “Berekening van de vezelrichting – Kan dat werken?”

„De modellen die worden gebruikt in de processimulatie voor het berekenen van de oriëntatie, worden vaak niet volledig begrepen. Bovendien worden zelden alle invoerparameters en gemeten waarden van het model consequent meegenomen“, legt Gebauer uit. „Dit leidt tot misinterpretaties en onnauwkeurigheden.“

In de presentatie worden de uitdagingen besproken die zich voordoen bij het berekenen van de vezelrichting in de spuitgietsimulatie. De klassieke modellen voor voorspelling en hun invoerparameters worden net zo behandeld als de gemeten materiaaldatapunten en de invloed daarvan op de simulatie-uitkomsten.

„De presentatie geeft de gebruiker een beter overzicht van de spuitgietsimulatie en illustreert de noodzakelijke voorwaarden voor een nauwkeurige voorspelling van de vezelrichting“, aldus Gebauer.