Prozesssimulation

Für die Entwicklung und Optimierung von Extrusionswerkzeugen setzt das IKT moderne analytische und numerische Simulationsmethoden ein. Die Auslegung umfasst unter anderem Wendelverteiler-, Profil-, Platten- und Folienextrusionswerkzeuge. Abhängig von der Komplexität der Geometrie werden analytische Berechnungsverfahren oder dreidimensionale Strömungssimulationen eingesetzt. Auf diese Weise können Druckverlust, Temperatur- und Verweilzeitverteilungen sowie eine gleichmäßige Materialverteilung bereits in der Entwicklungsphase bewertet und optimiert werden. Darüber hinaus unterstützt das IKT die Auslegung von Scher- und Mischteilen durch detaillierte Strömungssimulationen, bei denen Mischgüte, Druckverbrauch, Temperaturentwicklung und Verweilzeitverteilungen analysiert werden.

Das IKT unterstützt die Entwicklung von Spritzgießwerkzeugen und Bauteilen durch umfassende rheologische Prozesssimulationen. Bereits vor der Fertigung können Füllverhalten, Nachdruck- und Kühlphase sowie potenzielle Verzugseffekte analysiert werden. Neben dem klassischen Spritzgießverfahren lassen sich auch zahlreiche Sonderverfahren wie Schaumspritzguss, Mehrkomponentenspritzguss oder Spritzprägen abbilden. Die Simulation ermöglicht zudem die Optimierung von Anspritz- und Kühlkonzepten sowie die Vorhersage von Faserorientierungen und Faserlängen bei faserverstärkten Werkstoffen. Dadurch können Entwicklungszeiten verkürzt und kostenintensive Werkzeuganpassungen reduziert werden.

Die Thermoformsimulation ermöglicht die Vorhersage von Umformprozessen sowie der daraus resultierenden Bauteileigenschaften bereits in der Entwicklungsphase. Das IKT bietet hierfür simulationsgestützte Analysen mit der Software T-Sim® der Firma Accuform an. Auf Basis der Simulation können Materialverhalten, Wanddickenverteilungen und Bauteileigenschaften realitätsnah vorhergesagt sowie Prozess- und Werkzeugkonzepte bewertet und optimiert werden. Ergänzend verfügt das IKT über eine Vielzahl an Methoden zur Materialcharakterisierung, mit denen simulationsrelevante Werkstoffdaten ermittelt und für die Modellbildung bereitgestellt werden können.

Durch die Kopplung von Prozess- und Struktursimulation ermöglicht das IKT eine ganzheitliche Auslegung von Kunststoffbauteilen und Werkzeugen. Hierbei werden Ergebnisse der Prozesssimulation, beispielsweise lokale Faserorientierungen, Faserlängen, Drücke, Temperaturen und Eigenspannungen, direkt in die Strukturberechnung überführt. Auf Basis dieser anisotropen Materialeigenschaften können Bauteilverhalten, Belastbarkeit und Versagensmechanismen realitätsnah bewertet werden. Die integrative Simulation schafft damit die Grundlage für eine zuverlässige und ressourceneffiziente Entwicklung leistungsfähiger Kunststoffbauteile.