Auslegung und prozessspezifische Optimierung komplexer 3D-Temperiersysteme zur Effektivitätssteigerung einer High Speed Gießzelle

Dr. W. Sokolowski, R. Aspacher, N. Clauss (Oskar Frech GmbH + Co. KG)

Dr. G. Hartmann, H. Rockmann, Dr. H. Bramann (MAGMA GmbH)

Kurzfassung

Jede Optimierungsmaßnahme im Druckguss hat das Ziel die Verfügbarkeit, die Prozessgeschwindigkeit und die Bauteilqualität positiv zu beeinflussen. Das Thema der Temperierung von Druckgussformen ist so alt wie der Druckguss selbst. Die Zykluszeit, die Werkzeughaltbarkeit, die Mikrostruktur und der Verzug der Teile sowie andere technische und wirtschaftliche Aspekte hängen stark von den Temperaturen im Werkzeug ab. Das Layout und die prozessspezifische Optimierung der Werkzeugtemperierung sollten daher einen Schwerpunkt für das gesamte Werkzeug- und Prozessdesign bilden.

Tatsächlich stellen komplexe dreidimensionale, konturangepasste Temperiersysteme, wie sie mit generischen AM-Verfahren hergestellt werden können, den neuesten Stand der Technik im Polymerspritzguss dar. Auch im Druckguss machen sie  auf sich aufmerksam: Das Annähern von Temperiersystemen an das Bauteil erhöht die Kontrollierbarkeit der Gießprozesse drastisch und macht sie robuster, nachhaltiger und kostengünstiger. Zur Erzielung robuster, zuverlässiger Gießprozess ist die Auslegung konturnaher Temperierungen zwingend im Kontext mit dem Gesamtsystem aus Druckgießzelle, Werkzeug und Fertigungsparametern zu betrachten.

In diesem Beitrag geht es um das virtuelle Layout komplexer dreidimensionaler, konturangepasster Temperiersysteme und die Ermittlung optimale angepasster Prozesseinstellungen. Die Methodik und Beispiele für einen Frontloading-Ansatz, bei dem die Konstruktion der  Werkzeugtemperierung parallel zur Teilekonstruktion entwickelt und verifiziert werden, werden demonstriert. Dieser Ansatz basiert auf virtuellem Formen, das durch automatisierte virtuelle DOEs und Optimierungsalgorithmen unterstützt wird - alles anwendbar in der Entwicklungsumgebung der Druckgussbauteile. Die Bewertung der virtuellen Prozessvarianten orientiert sich dabei an der realen produktionstechnischen Kennzahl OEE.

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