In der Serienfertigung von Kunststoffbauteilen gibt es einen Punkt, ab dem jede Korrektur ein Vielfaches dessen kostet, was sie in der Konstruktionsphase gekostet hätte. Dieser Punkt ist die Bearbeitung der ersten Formeinsätze. Die Moldex3D-Simulation ist unser Werkzeug, um diesen Punkt so weit wie möglich nach rechts zu verschieben - damit beim Aufspannen des Werkzeugs auf die Maschine die überwiegende Mehrheit der Entscheidungen bereits getroffen und dokumentiert ist.

Im Folgenden sechs Bereiche, in denen die Simulation Zeit und Kosten eines Projekts tatsächlich beeinflusst. Das sind keine Lehrbuchfloskeln - alle Beispiele stammen aus Projekten, die wir in den letzten zwölf Monaten durchgeführt haben.

01 · Lage des Anspritzpunkts

Der Kunde hat nicht immer freie Wahl, wo der Anschnitt liegen soll. Die Sichtseite schließen wir oft von vornherein aus, ebenso Funktionsflächen. Mit Moldex3D lassen sich Anordnungsszenarien iterativ prüfen - mit Schwerpunkt auf Füllbilanz und Faserorientierung bei verstärkten Werkstoffen.

In einem unserer letzten Projekte für die Busbranche beseitigte eine Verlegung des Anspritzpunkts um 38 mm die Bindenaht im Bereich der Schraubbefestigung - ohne dass die Verrippung technisch geändert werden musste.

02 · Schwindung, Verformung und Verzug (Warpage)

Das ist vermutlich der am häufigsten genannte Nutzen der Simulation. In der Praxis liegt ihr Wert nicht in der bloßen Berechnung einer Zahl - sondern im Verständnis, woher ein bestimmter Verzug kommt und welche Prozessgröße man verändern muss, um ihn zu minimieren.

Für ein typisches Bauteil aus PA6.6 GF50 prüfen wir mindestens vier Szenarien:

  • verschiedene Einspritzrichtungen (Effekt der Faserorientierung)
  • vier Kühlkonfigurationen (unterschiedliche Kanalanordnung)
  • zwei Nachdruckprofile (Zeit und Höhe)
  • zwei Wandstärkenvarianten in den kritischen Bereichen

Vier Szenarien · vier Entscheidungen. Jede davon vor der Stahlbearbeitung.

03 · Lufteinschlüsse und Bindenähte

Bindenähte an Sichtbauteilen sind ein offensichtliches Thema. Weniger offensichtlich sind Lufteinschlüsse unter Rippen in tiefen Taschen - sie können den Verfahrenstechniker zwingen, den Nachdruck über jedes vernünftige Maß anzuheben, und verkürzen dadurch die Lebensdauer des Werkzeugs.

„Die günstigste Entlüftung ist die, die man nicht konstruieren muss, weil man weiß, dass sie nie gebraucht wird.“ - Senior-Verfahrenstechniker · MS-PROGRESS-Team

04 · Maschinenauswahl und Voreinstellungen

Die Simulation liefert uns schon vor der ersten Abmusterung ein realistisches Prozessfenster. Wir wissen, welche Schließkraft benötigt wird, in welchem Bereich sich das Einspritzgeschwindigkeitsprofil bewegen muss und wie viel Zykluszeit die Kühlung der kritischen Bereiche beansprucht. So können wir die Maschine aus unserem Park (36 Maschinen von 25 bis 650 t) ohne das Risiko auswählen, das Werkzeug nach den Versuchen auf eine größere Maschine umsetzen zu müssen.

Diagramm · Prozessfenster (Druck × Geschwindigkeit)
In Moldex3D ermitteltes Prozessfenster - die Schraffur markiert den Bereich mit Bindenahtrisiko.

05 · Kühloptimierung

Je größer der Anteil der Kühlzeit am Zyklus, desto wichtiger ist es, dass diese Zeit tatsächlich wirkt. In unserer Praxis ist bei Bauteilen für Verteidigung und Automotive eine Überprüfung der Kühlkanäle mit Analyse des Temperaturgradienten in den Werkzeugwänden Standard - denn acht Sekunden Zyklusunterschied bei einer Serie von 12 Mio. Stk./Monat bedeuten konkretes Geld und konkrete Aufträge noch in diesem Quartal.

06 · Dialog mit dem Werkzeugbau

Dieser Punkt ist nicht technisch - aber er ist der wichtigste. Der Moldex3D-Bericht ist die gemeinsame Sprache zwischen unserem Konstrukteur und dem Werkzeugbau (im Inland oder in Asien). Entscheidungen werden auf Basis von Daten getroffen, nicht nach dem Bauchgefühl eines „Formenbaumeisters“. Die Diskussionszeit für Werkzeugänderungen sinkt um Tage - manchmal um Wochen.

Was das in Zahlen bedeutet

Im Durchschnitt reduziert die Simulation bei Projekten, die wir vom Briefing bis zum PPAP begleiten:

  1. die Zahl der Werkzeugiterationen um ~30 % (meist von 3 auf 2 Testeinsätze)
  2. die Zeit „erste Abmusterung → akzeptable Abmusterung“ um ~25 %
  3. das Risiko einer größeren Werkzeugänderung nach dem PPAP - drastisch

Das sind Zahlen, auf die wir im Projektverlauf gern mit dem Kunden zurückkommen - und die das beste Argument im Gespräch über Anlaufkosten sind.

Wann es sich nicht lohnt

Simulation kostet Ingenieurzeit und Lizenzen. Bei einfachen Spritzgussteilen - einheitliche Wand, ein Anspritzpunkt, unverstärkter Werkstoff - kann man bewusst darauf verzichten. Aber für alles mit dünnwandigen Details, faserverstärktem Werkstoff, Sichtanforderungen oder kritischen Montagetoleranzen gibt es nur eine Antwort.