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SIMULATION VON SCHWINDUNG UND VERZUG MIT MOLDFLOW

Dipl.-Ing. Joachim Amberg, B.Eng. Markus FornoffFraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFwww.lbf.fraunhofer.de

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pT : Druck- undTemperatursensor

50pT1

85100

2,0

FormteilcharakteristikaLBF-

Kasten

relative Fließweglänge kürzer

relative Wandstärke kleiner

relativer Fülldruckbedarf höher

relativer Verzug größer

Experimentelle ArbeitenFormteilauswahl

LBF-Kasten

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Experimentelle ArbeitenSpritzgießen

ProzessparameterLBF-

Kasten

Schmelzetemperatur [°C] 270

Werkzeugtemperatur [°C] 80

Einspritzzeit [s] 3

Umschaltpunkt [%] 100

Nachdruckhöhe [MPa]20 ( 41 K )30 ( 42 K )40 ( 43 K )

Nachdruckzeit [s] 15

Restkühlzeit [s] 30

Zykluszeit [s] 60

Prozess-varianten

2K-SpritzgießmaschineDemag Multi 80-310h/200v

mit CQC-Messwerterfassungssystem

Formmasse PA6-GF40

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Experimentelle ArbeitenSchwindungs- und Verzugsmessung

Optisches Messsystem

SB1

SL1

SB2

SL2

LBF-Kasten

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0,54

0,50

0,490,

64

0,61

0,57

1,77

1,69

1,65

2,382,46

2,50

0,0

1,0

2,0

3,0

41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K

Ver

arbe

itung

ssch

win

dung

S

[%]

BreitenschwindungLängenschwindungBreitenschwindungLängenschwindung

B1L1B2L2

ProzessvarianteNachdruckhöhe

[MPa]

41 K 20

42 K 30

43 K 40

SB1

SL1 SL2SB2

PA6-GF40

Experimentelle ArbeitenSchwindungs- und Verzugsmessung

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� Formmasse: PA6-GF40

� Simulationssoftware: Autodesk® Moldflow® Insight

Stoffdatenermittlung

am LBF

Fitten der Moldflow®-

Materialmodelle

Eintrag in Moldflow®-

Materialdatenbank

LBF-Materialdaten

PA6-GF40 „Standard“

LBF-Materialdaten

PA6-GF40 „Optimiert“

Experimentelle ArbeitenStoffdatenermittlung

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Experimentelle ArbeitenStoffdatenermittlung

Beweglicher Kolbenmit Wegaufnehmer

Polymerprobe:Masse mTemperatur TDruck pVolumen V

Fester KolbenBeheizbare Zelle

Dichtungen

F

F

D

Hochdruck-Dilatometer

∆p∆pgem

∆pE

Druckaufnehmer

Druckaufnehmer

F,v

Beweglicher Kolben

PolymerprobeTemperatur T

Doppel-Kapillarrheometer

0,65

0,70

0,75

0,80

0 50 100 150 200 250 300Temperatur T [°C]

Spe

zifis

ches

Vol

umen

ν

[cm

3 /g] 0,1 MPa

20 MPa 40 MPa 80 MPa 120 MPa 160 MPa

10

100

1000

10000

10 100 1000 10000 100000Scherrate γ [s -1]

Vis

kosi

tät η

[Pa

s]

250°C260°C270°C280°C

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SpritzgießsimulationModell LBF-Kasten

LBF-Kasten

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SpritzgießsimulationNetz LBF-Kasten

3D-Volumennetz10 Tetraeder-Elementeüber Dicke

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SpritzgießsimulationWerkzeugtemperatur

116

107

98

89

80

MoldTemperature

[°C]

t = 0 s t = 3 s

Thermisch eingeschwungener Zustand

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SpritzgießsimulationSchwindung und Verzug

Deflection(all effects)

[mm]

1.24

0.93

0.62

0.31

0.00

42 KND = 30 MPa

43 KND = 40 MPa

42 KND = 30 MPa

43 KND = 40 MPa

LB

F-M

ate

rialk

art

ePA

6-G

F40 „

Sta

nd

ard

“

41 KND = 20 MPa

41 KND = 20 MPa

LB

F-M

ate

rialk

art

ePA

6-G

F40 „

Op

tim

iert

“

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0,75

0,61

0,54

1,85

1,66

1,52

0,68

0,63

0,60

1,72

1,78

1,81

0,54

0,50

0,49

1,65

1,69 1,77

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K

Bre

itens

chw

indu

ng

SB

[%]

Simulation Standarddaten

Simulation optimierte Daten

Messwerte

0,82

0,67

0,59

2,23

2,02

1,77

0,75

0,68

0,64

2,41

2,16

2,06

0,64

0,61

0,57

2,50

2,46

2,38

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K

Läng

ensc

hwin

dung

S

L [%

]

Simulation Standarddaten

Simulation optimierte Daten

Messwerte

SpritzgießsimulationSchwindung und Verzug

ProzessvarianteNachdruckhöhe

[MPa]

41 K 20

42 K 30

43 K 40

SB1

SL1 SL2SB2

SB2SB1

SL1SL2PA6-GF40

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Fazit

Schwindungs- und

Verzugssimulation mit

optimierten Materialdaten

Reduzierung der maximalen

Abweichung zwischen

Simulation und

Messung um 50 %

Korrekte Vorhersage des

Nachdruckeinflusses

0,82

0,67

0,59

2,23

2,02

1,77

0,75

0,68

0,64

2,41

2,16

2,06

0,64

0,61

0,57

2,50

2,46

2,38

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K

Läng

ensc

hwin

dung

S

L [%

]

Simulation Standarddaten

Simulation optimierte Daten

Messwerte

0,75

0,61

0,54

1,85

1,66

1,52

0,68

0,63

0,60

1,72

1,78

1,81

0,54

0,50

0,49

1,65

1,69 1,77

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

41 K 42 K 43 K 41 K 42 K 43 K

Bre

itens

chw

indu

ng

SB

[%]

Simulation Standarddaten

Simulation optimierte Daten

Messwerte

SB2SB1

SL1SL2

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Ansprechpartner

Fraunhofer LBF Bereich Kunststoffe

Dipl.-Ing. Joachim Amberg

Schlossgartenstr. 6

64289 Darmstadt

E-Mail: joachim.amberg@lbf.fraunhofer.de

Telefon: 06151 705-8737

Fax: 06151 705-8601