Additive Fertigung
Festigkeitsberechnungen bei der Werkzeugkonstruktion
Wenn in den Unternehmen der Kunststoffverarbeitenden Industrie die Rede von Simulation in der Produktentwicklung ist, geht es meist um Spritzgusssimulationen mit Programmen wie Moldflow. Weit weniger verbreitet sind hier noch „klassische“ strukturmechanische Berechnungen an den Werkzeugen. Spätestens mit der Verfügbarkeit CAD-naher, einfach anzuwendender Programme lassen sich aber genau hier wertvolle Zeit- und Kostenpotenziale erschließen. Ansys Design-Space, ein speziell auf die Anforderungen in der Konstruktion zugeschnittenes Programm, hat in verschiedenen Branchen bereits eine hohe Verbreitung erzielt. Der Anbieter Cadfem sieht auch für Formen- und Werkzeugbauern viel Potential für die Software.
Unregelmäßigkeiten bei der Festigkeit oder Dichtheit von Werkzeugkonstruktionen werden im Werkzeug- und Formenbau vielfach mit einer Mischung aus Erfahrungen und „Trial-and-Error“-Methoden korrigiert. Die Erfahrung der Entwickler wächst bei jeder Werkzeugänderung, die Iterationen aus Modell-Modifikation, Prototypenbau und Versuch sind allerdings meist sehr zeit- und kostenaufwändig. Die Alternative zu Realtests heißt konstruktionsbegleitende Berechnung. Dazu werden speziell für den Einsatz im 3D-CAD Umfeld entwickelte Berechnungsprogramme wie Ansys Design-Space herangezogen, die gezielt auf die Anforderungen von Konstrukteuren zugeschnitten sind, deren Hauptaufgabe die CAD-Konstruktion ist. Grundlage für eine effiziente Anwendung der konstruktionsbegleitenden Berechnung sind auch hier das vorhandene CAD-Modell und der Erfahrungsschatz des Entwicklers. Jetzt aber hat er die Möglichkeit, verschiedene Varianten in Minutenschnelle am Bildschirm „durchzuspielen“ und auf diese Weise ohne Umwege die Konstruktion zu finden, die den Qualitäts- und Wirtschaftlichkeitsanforderungen am besten entspricht. Durch diese Vorgehensweise wachsen auch die Erfahrung und das Verständnis für ein Werkzeug beim Anwender. Grund: Er ermittelt nicht nur, was zu tun ist, sondern er lernt auch, welche Ursachen verschiedene Konstruktionsprobleme haben. Werkzeugänderungen erfolgen im Wesentlichen „virtuell“, denn zeitintensiven Änderungen am realen Werkzeug wird wirksam vorgebeugt. Der Bau von Prototypen zur abschließenden Verifizierung ist nach wie vor notwendig, aber ihre Anzahl kann drastisch – manchmal auf einen einzigen – verringert werden.sg
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