Virtuelles Formen spart Kosten in der Elastomerverarbeitung

Afbeelding 1: De Sigmasoft® Virtual Molding Technologie kan de temperatuurverdeling in een elastomeren gereedschap betrouwbaar voorspellen. / Figuur 1: Virtual Molding Technologie, beschikbaar via Sigmasoft®, maakt het mogelijk de temperatuurverdeling in een volledige rubbermatrijs te voorspellen.

Figuur 2: door de analyse van de scheuringsgraad, de drukbehoefte en het vernettingsproces, maakt Sigmasoft® een optimalisatie van het spruitgietvolume in de elastomerenverwerking mogelijk. Het spruitgietvolume is met 47% verminderd. Links: oorspronkelijke ontwerp. Rechts: met Sigmasoft® geoptimaliseerd ontwerp. / Figure 2: door de analyse van de scheuringsgraad, de drukbehoefte en het verhitten, maakt Sigmasoft® het mogelijk om de afmetingen van de lopers in rubbergieten te optimaliseren. Een vermindering van 47% in het lopervolume werd bereikt. Links: initiële loperslay-out. Rechts: geoptimaliseerde loperslay-out.

Afbeelding 2: Door de analyse van de scheuringsgraad, de drukbehoefte en het vernettingsproces, maakt Sigmasoft® een optimalisatie van het spuitgietvolume in de elastomerenverwerking mogelijk. Het spuitgietvolume is met 47% verminderd. Links: oorspronkelijk ontwerp. Rechts: met Sigmasoft® geoptimaliseerd ontwerp. / Figure 2: door de analyse van de scheuringsgraad, de drukbehoefte en het vernettingsproces, maakt Sigmasoft® het mogelijk om de afmeting van de toevoer te optimaliseren in rubbergieten. Een vermindering van 47% in het volume van de toevoer is bereikt. Links: oorspronkelijke toevoerlay-out. Rechts: geoptimaliseerde toevoerlay-out.

In een gereedschap met 48-caviteiten kon de toepassing van de beschikbare Virtual Molding-technologie van Sigmasoft® het toevoervolume met 47% verminderen en de cyclustijd met 30 seconden verkorten.

De ontwerp van elastomeer gereedschappen is tot op heden verbonden met uitgebreide proeven. Aspecten zoals het temperatuursysteem of het toevoersysteem, evenals de materiaalkeuze, worden meestal gebaseerd op ervaring of veronderstelling vastgesteld, en de procesparameters worden pas bepaald nadat het gereedschap al is gebouwd. Vaak moet het gereedschap worden nabewerkt, en het proces is ver verwijderd van het optimum, wat energie en materiaal verspilt.

Sigmasoft® verandert dit fundamenteel met zijn Virtual Molding-technologie, omdat het het gehele gereedschap nauwkeurig afbeeldt over meerdere cycli, inclusief alle informatie over materiaal en gereedschapscomponenten. Virtual Molding is ontwikkeld ter ondersteuning van de onderdelen- en gereedschapsontwerp en procesontwikkeling, zodat alle iteraties op de computer plaatsvinden, zonder grondstoffen-, machine- of personeelskosten. De oorzaak van productieproblemen wordt transparant, en het verbeterpotentieel wordt duidelijk.

Het bedrijf Aspem Ferramentaria, Brazilië, kon met behulp van Virtual Molding een gereedschap met 48-caviteiten en een verwerkingsoppervlak van 700 x 550 mm² optimaliseren. Het doel was het temperatuursysteem te analyseren en mogelijkheden voor materiaalbesparing te ontdekken.

Allereerst werd het thermisch gedrag van het gereedschap bekeken. Het volledige gereedschapsconcept, met alle componenten en temperatuurelementen, werd in de simulatie met Sigmasoft® ingebracht en net als in de werkelijkheid werden over meerdere cycli virtueel onderdelen geproduceerd.

De effectiviteit van het temperatuursysteem wordt weergegeven in de temperatuurverdeling op afbeelding 1. Deze toont de temperatuurverdeling na 340 seconden cyclustijd. Het is duidelijk dat de caviteiten in alle vier de hoeken een lagere gemiddelde temperatuur hebben dan de andere. De onderdelen die in het midden van het gereedschap werden gemaakt, konden binnen 310 seconden een T90 bereiken; in dezelfde tijd zouden de onderdelen in de hoeken slechts 75% van de nettingsgraad hebben bereikt. Uiteindelijk werd besloten om deze vier caviteiten te elimineren om materiaalverspilling te voorkomen. Daarnaast kon de totale cyclustijd worden verkort van 340 naar 310 seconden.

Ten tweede werd geprobeerd het materiaalverbruik verder te verminderen. In dit geval werd een koudkanaal gebruikt en werd de mogelijkheid om de toevoerdiameter te verkleinen ingeschat. Bij het verkleinen van het toevoersysteem is het belangrijk op te merken dat met een kleinere diameter de drukbehoefte en de shear toenemen, wat kan leiden tot materiaalafbraak in de caviteit. Ook het netwerken speelt een kritische rol, omdat met een grotere verhouding tussen oppervlak en volume de benodigde reactietijd korter wordt.

Met Sigmasoft® werden in meerdere iteraties de parameters voor kritische shear, netwerking en drukbehoefte bekeken en uiteindelijk werd een toevoersysteem ontworpen met 47% minder materiaal. Het toevoervolume werd verkleind van 159 cm³ naar 75 cm³ (afbeelding 2). Het materiaalverbruik werd met 89 g per cyclus verminderd. Met een totale cyclus van 360 seconden over 24 uur en materiaalkosten van 4,95 EUR per kg, kon jaarlijks een besparing van 25.587 EUR worden gerealiseerd.

„De ervaring bewijst dat de projecten en processen vooraf kunnen worden geanalyseerd. Wanneer technische ervaring en simulatie samenkomen, kan een duurzame winst worden behaald“, legt Luciana Steuwe uit, de Sigmasoft®-ingenieur in Brazilië die het project heeft geleid. „Het hele project, van de thermische gereedschapsanalyse tot de verkleining van het toevoervolume en de keuze van het aantal caviteiten, kon binnen 4 dagen worden uitgevoerd.“