
Simulation in der Spritzgießtechnik
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Content
- Intro
- Inhaltsverzeichnis
- Vorwort
- Geleitwort
- Der Autor
- 1 Grundlagen des Spritzgießprozesses
- 1.1 Komponenten einer Spritzgießmaschine
- 1.2 Der Zyklusablauf beim Spritzgießen
- 1.3 Das Spritzgießwerkzeug
- 1.4 Die Prozessphasen des Spritzgießprozesses - der Formteilbildungsprozess
- 1.4.1 Die Einspritzphase
- 1.4.2 Die Kompressionsphase
- 1.4.3 Die Nachdruckphase
- 1.4.4 Die Abkühlphase
- 1.5 Formteilfehler beim Spritzgießen
- 1.5.1 Glanzunterschiede
- 1.5.2 Bindenähte
- 1.5.3 Deformation
- 1.5.4 Verzug
- 1.5.5 Diesel-Effekt (Brenner)
- 1.5.6 Werkzeugbelag (Formbelag)
- 1.5.7 Dunkle Punkte (Black Specks)
- 1.5.8 Auswerfermarkierungen
- 1.5.9 Verbrennungsschlieren
- 1.5.10 Einfallstellen
- 1.5.11 Schallplatteneffekt (Kaltfließlinien)
- 1.5.12 Unvollständige Werkzeugfüllung
- 1.5.13 Farbschlieren
- 1.5.14 Glasfaserschlieren
- 1.5.15 Feuchtigkeitsschlieren
- 1.5.16 Delamination
- 1.5.17 Schubmarkierungen (Tiger-Lines)
- 1.5.18 Spannungsrissbildung, Mikrorisse
- 1.5.19 Freistrahlbildung
- 1.5.20 Lunker
- 1.5.21 Grate und Schwimmhäute
- 1.5.22 Lufteinschlüsse
- 1.5.23 Kalter Pfropfen
- 1.5.24 Matte Stellen um Anschnitte oder hinter Querschnittsübergängen
- 1.5.25 Ungewöhnlicher Geruch
- 1.6 Spritzgießsimulation
- 1.6.1 Ablauf einer Simulationsrechnung - klassische Lösungsmethoden
- 2 Rheologische Grundlagen
- 3 Einführung in die Simulationstechnik
- 3.1 Grundlagen vereinfachter Spritzgießsimulation
- 3.2 Grundlagen der erweiterten Spritzgießsimulation
- 3.2.1 Unsicherheiten im Simulationsergebnis
- 4 Mathematische Grundlagen
- 4.1 Berechnungsphase der Spritzgießsimulation
- 4.2 Berechnungsvarianten
- 4.2.1 Finite-Differenzen-Methode (FDM)
- 4.2.2 Finite-Volumen-Methode (FVM)
- 4.2.3 Finite-Elemente-Methode (FEM)
- 5 Vernetzungsarten, Vernetzungsfehler und Vernetzungsqualität
- 5.1 Arten von Finiten Elementen
- 5.1.1 Vernetzungsarten Moldflow
- 5.1.1.1 Die Midplane (2D) Vernetzung
- 5.1.1.2 Die Dual Domain (2,5D) Vernetzung
- 5.1.1.3 Die dreidimensionale (3D) Vernetzung
- 5.1.2 Unterschied zwischen 2,5D- und 3D-Berechnung
- 5.1.3 Vernetzungsarten Moldex3D
- 5.1.4 Vernetzungsarten Cadmould
- 5.1.4.1 Cadmould 3D-F Vernetzung
- 5.1.4.2 Cadmould 3D-V Vernetzung
- 5.2 Einfluss der Vernetzung auf das Simulationsergebnis
- 5.3 Mögliche Netzfehler
- 5.3.1 Freie Kanten - Free Edges
- 5.3.2 Überlappungen - Overlappings
- 5.3.3 Schnittpunkte - Intersections
- 5.3.4 Dreieck-Seitenverhältnis - Aspect Ratio
- 5.4 Beurteilung der Vernetzungsqualität
- 6 Materialkarten der Simulationsprogramme
- 6.1 Einstell- und Prozessdaten
- 6.2 Rheologische Materialkarte
- 6.3 Thermische Materialkarte
- 6.4 Thermodynamische Materialeigenschaft - das pvT-Diagramm
- 6.5 Mechanische Kenngrößen
- 6.6 Erstellen einer Materialkarte
- 7 Einfache Grundlagenübungen für die Simulation von Spritzgießvorgängen
- 7.1 Vergleich von Angusssystemen im Hinblick auf den Druckbedarf
- 7.2 Fließweg-Wanddicken-Diagramme
- 7.3 Ermittlung des optimalen Prozessfensters beim Spritzgießen
- 7.4 Platte mit Durchbruch - Füllverhalten
- 7.4.1 Platte mit Durchbruch ohne Dünnstelle
- 7.4.2 Platte mit Durchbruch und anschnittnaher Dünnstelle von 2 mm
- 7.4.3 Platte mit Durchbruch und anschnittnaher Dünnstelle von 1,2 mm
- 7.4.4 Platte mit Durchbruch und anschnittferner Dünnstelle von 1,2 mm
- 7.5 Platte mit quer angeströmten Rippen
- 7.6 Platte mit zwei Strömungsrichtungen und einseitiger Dünnstelle
- 7.7 Parallele Fließwege mit unterschiedlicher Breite
- 7.8 Platte mit zentraler Dünnstelle
- 7.9 Kästchen mit umlaufenden dicken Rand
- 8 Simulation des Formteilbildungsprozesses im Spritzgießwerkzeug
- 8.1 Einspritzphase
- 8.1.1 Ermittlung der optimalen Einspritzgeschwindigkeit/-zeit
- 8.1.2 Vergleich des realen Einspritzdrucks mit dem simulierten Einspritzdruck anhand einer Fließspirale
- 8.1.2.1 Fließweg-/Wanddickendiagramm - Vergleich Realität/Simulation mit der Standardmaterialkarte
- 8.1.2.2 Fließweg-/Wanddickendiagramm - Vergleich Realität/Simulation mit der Kundenmaterialkarte
- 8.2 Nachdruckphase
- 8.3 Abkühlphase
- 9 Angusssysteme beim Spritzgießen
- 9.1 Allgemeines zu Angusssystemen
- 9.2 Kaltkanalsysteme bei Thermoplasten
- 9.3 Heißkanalsysteme
- 9.3.1 Simulation Einfachanspritzung offener Heißkanal
- 9.3.2 Mehrfachkavitätenwerkzeuge
- 9.3.2.1 Balancierungsmethoden von Mehrfachkavitätenwerkzeugen
- 9.3.2.2 Mathematisch rheologische Balancierung von Familienwerkzeugen
- 9.3.2.3 Natürliche rheologische Balancierung eines Vielfachspritzgießwerkzeugs
- 9.3.2.4 Thermische Balancierung eines 2+2-fach Espressobecher Familienwerkzeugs
- 9.3.3 Großwerkzeuge mit Mehrfachanspritzung
- 9.3.3.1 Interpretation der Simulationsergebnisse für Standard-Mehrfachanspritzungen
- 9.3.3.2 Kaskadenspritzgießen
- 9.3.4 Einfluss gescherter Randschichten in Heißkanalsystemen
- 9.3.5 Druckverluste an Querschnittsprüngen
- 9.3.6 Druckverluste an Umlenkungen
- 9.3.7 Simulation Nadelverschlusssystem
- 10 Temperiersysteme eines Spritzgießwerkzeugs
- 10.1 Beispiel einer Temperierung
- 10.2 Einflussgrößen auf Schwindung und Verzug
- 10.2.1 Einfluss des Temperiersystems auf Schwindung und Verzug
- 10.2.2 Einfluss von Füllstoffen auf Schwindung und Verzug
- 10.2.3 Vergleich der simulierten Schwindungswerte mit der Realität
- 10.2.4 Simulation von Schwindung und Verzug anhand von Beispielformteilen
- 10.2.4.1 Simulation von Schwindung und Verzug mit ausgeprägter Oberflächentemperatur und mit realem Kühlkreislauf
- 10.2.4.2 Möglichkeiten der Kühloptimierung
- 10.2.4.3 Variotherme Prozessführung
- 10.2.4.4 Vergleich des simulierten Formteilverzugs mit gemessenen Verzugswerten
- 10.2.5 Lunkerbildung beim Spritzgießen
- 11 Bindenähte und Fließlinien
- 11.1 Entstehung von Bindenähten und Fließlinien
- 11.2 Einflussgrößen auf die Bindenahtqualität
- 11.3 Auswirkungen der Bindenaht auf die mechanischen Eigenschaften des Formteils
- 11.4 Einflussgrößen auf die Bindenahtfestigkeit
- 11.4.1 Einfluss der Einstellparameter auf die Bindenahtfestigkeit
- 11.4.2 Einfluss der Entlüftung auf die Bindenahtfestigkeit
- 11.4.3 Einfluss des Glasfasergehalts auf die Bindenahtfestigkeit
- 11.5 Simulation der Bindenahtfestigkeit
- 11.5.1 Vergleich der simulierten Festigkeit eines Zugstabs ohne Bindenaht und mit Bindenaht
- 11.6 Beispiele Bindenähte
- 12 Mechanische Auslegung von Spritzgießwerkzeugen
- 12.1 Mechanische Werkzeugauslegung anhand von Beispielen
- 12.1.1 Beispiel Rahmenabdeckung Interieur
- 12.1.1.1 Das Spritzgießwerkzeug
- 12.1.1.2 Simulationsergebnisse
- 12.1.1.3 Mechanische Werkzeuganalyse
- 12.1.1.4 Folgen der Werkzeugbelastung
- 12.1.2 Beispiel Mittelkonsole
- 12.1.2.1 Formteil Mittelkonsole mit Heißkanal
- 13 Simulation von Einlegeteilen
- 13.1 Einfaches Grundbeispiel einer Simulation
- 13.2 Simulation eines hinterspritzten Einlegers aus Guss
- 14 Simulation von Kernversatz
- 14.1 Beispiele einer Simulation von Kernversatz
- 14.1.1 Beispiel Taster
- 14.1.2 Beispiel Fitting Automotive
- 14.1.3 Beispiel Pumpengehäuse
- 15 Integrative Simulation - Strukturanalyse
- 15.1 Entstehung von Orientierungen beim Spritzgießen
- 15.2 Eulersche und Lagrangesche Betrachtungsweise
- 15.3 Materialmodelle für die Orientierungsberechnung
- 15.4 Der Ablauf der integrativen Struktursimulation
- 15.5 Die Simulation des Spritzgießprozesses
- 15.6 Prozess-Strukturkopplung: Kenndatenermittlung und Erstellung der Materialkarte für Digimat
- 15.7 Mapping mit Digimat
- 15.8 Beispiel der integrativen Struktursimulation anhand eines Zugstabs ohne und mit Bindenaht
- 15.8.1 Prozesssimulation
- 15.8.2 Mapping mit Digimat
- 15.8.3 Struktursimulation mit Ansys Workbench
- 15.9 Beispiel der integrativen Simulation anhand eines mit Druck belasteten Behälters
- 15.10 Einfluss der Glasfaserlänge auf die mechanischen Eigenschaften
- 16 Sensorik beim Spritzgießen
- 16.1 Simulation der Forminnendruckkurve anhand des Schäfer-Kästchen-Werkzeugs
- 16.2 Simulation des Werkzeuginnendrucks und des spezifischen Schmelzedrucks anhand der Fließspirale
- 16.3 Prozessregelung mittels Sensorik
- 17 Prozessoptimierung mittels statistischer Versuchsplanung [Design of Experiments (DoE)]
- 17.1 Robust Design des Spritzgießprozesses
- 17.1.1 Problemstellung
- 17.1.2 Statistische Prozessmodelle
- 17.1.3 Verwendung von Matrixexperimenten zur Charakterisierung eines Prozesses
- 17.1.4 Unterscheidung von "Robust Design" und statistischer Versuchsplanung
- 17.1.5 Auswertung von Taguchi-Matrixexperimenten
- 17.1.5.1 Analyse der Mittelwerte
- 17.1.5.2 Varianzanalyse
- 17.2 Prozessoptimierung mittels Autodesk Moldflow
- 17.3 Prozessoptimierung mittels Cadmould Varimos
- 17.3.1 Auswahl der Qualitätsmerkmale
- 17.3.2 Definition der Faktoren/Inputparameter
- 17.3.3 Erstellung des teilfaktoriellen Versuchsplan mit Varimos
- 17.3.4 Analyse des statistischen Versuchsplans/Optimierung
- 17.3.5 Gewichtung und Reduzierung der Qualitätsmerkmale
- 18 Sonderverfahren des Spritzgießens
- 18.1 Grundlagen Sandwichspritzgießen
- 18.2 Simulation Sandwichspritzgießen
- 18.3 Grundlagen Gasinnendrucktechnik (GID)
- 18.3.1 Simulation Gasinnendrucktechnik (GID): Beispiel Griff einer Kettensäge
- 18.3.2 Simulation Gasinnendrucktechnik (GID): Beispiel Luftfiltergehäuse
- 18.3.3 Simulation Gasinnendrucktechnik (GID): Beispiel großflächige Abdeckhaube
- 18.3.4 Simulation Gasinnendrucktechnik (GID): Großflächiges, dickwandiges Formteil
- 19 Vernetzende Formmassen
- 19.1 Allgemeines zu vernetzenden Formmassen
- 19.2 Strömungsverhalten vernetzender Formmassen
- 19.3 Beispiel einer Simulation eines Liquid Silicon Rubbers (LSR)
- 19.3.1 Werkzeugtechnik für LSR-Formmassen
- 19.3.2 Vernetzungskinetik von LSR- Formmassen
- 19.3.3 Optimierung der Anspritzposition des Topflappens
- 19.3.4 Formteiloptimierung des Topflappens im Hinblick auf die Vernetzungszeit
- 19.3.5 Entlüftung des Topflappenwerkzeugs
- 19.3.6 Optimierung des Heizsystems des Topflappenwerkzeugs
- 19.3.7 Simulation des thermischen Einsschwingprozesses des Topflappenwerkzeugs
- 20 Vernetzungsfreundliche Optimierung von CAD-Modellen mit CATIA V5
- 20.1 Bewertung der Eingangsdaten
- 20.2 Anleitung zur Optimierung der Daten
- 20.3 Analyse der Eingangsdaten
- 20.3.1 Baugruppe oder Einzelteil
- 20.3.2 Geschlossenes Volumen in einem Verbundkörper im Einzelteil
- 20.3.3 Mehrere Körper im Einzelteil
- 20.3.4 Flächenverband mit einzelnen Fehlstellen im Einzelteil
- 20.3.5 Positionierung mehrerer Bauteile passt nicht zueinander
- 20.4 Aufbereitung eines Flächenverbandes mit Fehlstellen
- 20.4.1 Funktionen des Generative Shape Designs
- 20.4.2 Hinweise zur Organisationsstruktur in Generative Shape Design
- 20.4.3 Vorhandene Flächen zusammenfügen
- 20.4.4 Zerlegen des Verbandes in Teilbereiche
- 20.4.5 Fehlstellen (Begrenzungen) lokalisieren
- 20.4.6 Flächensegmente (Unterelemente) entfernen
- 20.4.7 Vorhandene Flächen vergrößern
- 20.4.8 Offene Flächen an Randkurven trennen
- 20.4.9 Geschlossenen Flächenverband an Randkurven trennen
- 20.4.10 Allgemeines zur Flächenerzeugung mit Hilfe der Nachbargeometrie
- 20.4.11 Übergang erzeugen
- 20.4.12 Füllen erzeugen
- 20.4.13 Geschlossenen Flächenverband herstellen
- 20.4.14 Flächenverband zum Volumen schließen
- 20.5 Vereinfachung der Geometrie zur Reduzierung des Rechenaufwandes
- 20.5.1 Symmetrien ausnutzen
- 20.5.2 Komfortables Entfernen von Radien
- 20.5.3 Manuelles Entfernen von Radien
- 20.5.4 Schriftzug entfernen
- 20.5.5 Designelemente entfernen
- 20.6 Dateiausgabe
- 20.6.1 Stp-Format
- 20.6.2 Stl-Format
- 20.7 Optimierungs-Historie entfernen
- 20.8 Körper mittels Boolescher Operatoren zusammenfügen
- 20.9 Kollisionsanalyse als Kontrollmittel
- 20.10 Verschneidung von Flächen als Kontrollmittel
- 20.11 Verbindung von Heißkanaldüsen mit der Kavität
- 20.12 Positionierung und Skalierung von Kern und Formteil
- Index
- Leere Seite
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