Dienstleistungen

Mit meinem Ingenieurbüro biete ich Ihnen verschiedene Dienstleistungen an. 

Simulation im Spritzguss

Mit Hilfe von Simulationen können Optimierungsschleifen im Werkzeugbau drastisch beschleunigt werden oder auch vollständig entfallen. Schwerpunkt dieser Simulationen sind die Fälle, bei denen mittels Simulation die Schwachstellen bestehender Werkzeuge analysiert werden und wie sich eine Optimierung auswirkt. Die Steigerung der Qualität und Senkung der Betriebskosten stehen hierbei im Vordergrund.

CFD-Simulationen

Werkzeuge mit variothermer Temperierung benötigen das richtige Temperiergerät, damit die geplante  Zykluszeit auch erreicht werden kann. Mit der CFD-Simulation wird die zu erwartende Durchflussmenge berechnet und somit auch die mögliche Heiz- und Kühlleistung. Nach diesen Daten kann das richtige Temperiergerät gewählt, was in einem technischen und betriebswirtschaftlichen Punkt arbeitet.
 

FEM-Simulation im Werkzeugbau und Produktion

Der Bruch eines Werkzeugeinsatzes, ob mit konventioneller oder konturnaher Temperierung, ist immer ärgerlich und gefährdet Liefertermine. Damit solch ein Bruch verhindert werden kann, sind FEM-Simulationen bei kritischen Einsätzen schon während der Artikelkonstruktionsphase sinnvoll, damit das Risiko weit vor Serienanlauf drastisch reduziert wird. Bei bestehenden Serien kann geprüft werden, was die Ursache ist und wie sie sich abstellen lässt.

Mit den etablierten Methoden der FEM-Analyse ist eine zuverlässige Aussage möglich und wie eine Lösung aussehen kann.

Konstruktion konturnaher Temperierung für Sonderfälle

Temperierungen mit Durchmesser von 0,8-1,5mm und mit großen Längen brauchen die richtige Erfahrung, wie sich noch ein zufriedenstellender und ausreichend hoher Volumenstrom realisieren lässt.

Dieser ausreichend hoher Volumenstrom ist auch für den variothermen Prozess notwendig, damit die Heiz- und Kühlphase möglichst kurz ausfallen und die gewünschte Homogenität auch erreicht wird. Dies wird mit Hilfe der CFD-Simulation überprüft.

Prozessoptimierung

Viele laufende Produktionen haben ein hohes Einsparpotential von 20-50% hinsichtlich der Betriebskosten. Wie und mit welcher Technologie sich die Betriebskosten einsparen lassen, welche weiteren Synergieeffekte diese haben und wie sich diese zukünftig bei weiteren Projekt nutzen lassen, sind Bestandteil der Prozessoptimierung. Mit einer stabilen Basis ist Industrie 4.0 das Ziel, was die Betriebskosten noch weiter senkt und den Produktionsstandort dauerhaft sichert.

Projektbegleitung

Ein neues Produkt mit ungewohnter Geometrie und neuem Material kann zu vielen vermeidbaren Fehlern führen. Häufig besteht nicht die Zeit sich in die neue Thematik ausreichend einzuarbeiten oder die Kapazitäten sind kurzfristig nicht verfügbar. Ein Partner, der sich mit der Verarbeitung verschiedener Kunststoffe und dem sinnvollen Einsatz verschiedener Technologien auskennt, ist unverzichtbar für einen schnellen und effizienten Serienstart. 

Die Nachhaltigkeit steht hierbei auch im Vordergrund. Wie lassen Material und Energie einsparen und wie sehen die Recyclingmöglichkeiten aus, damit die hergestellten Produkte ein zweites Leben erhalten können? Diese Fragen werden bei jedem Projekt berücksichtigt.

Schulungen zu Spritzguss und Qualität

Ein stabiler Spritzgießprozess ist das Ergebnis aus den Entscheidungen vieler vorhergehenden Stellen. Nicht nur der Verfahrensmechaniker hat einen Einfluss darauf, sondern auch der technische Einkauf, die Projektleitung, der Werkzeugbau und auch der Artikelkonstrukteur.

Wie dieser Einfluss aussieht und wie sich die Entscheidungen auf den Prozess auswirken, wird in den jeweiligen Schulungen erläutert. Dabei wird das Verständnis für Kunststoffe für Bereiche außerhalb der Produktion geschaffen und die Kommunikation verbessert.

Zur Reduktion der Musterphase ist es relevant zu wissen, welche Einstellungen einen direkten Einfluss auf die Qualität haben und wie sich mit Hilfe von Sensorik die Musterphase beschleunigen lässt und reproduzierbar wird. 

Weitere Informationen zu dem Schulungsangebot finden Sie hier

 

Lebensdauersteigerung von Einsätzen mit konturnaher Kühlung für den Aludruckguss

Seltene Probleme aus dem Spritzguss treten im Aludruckguss regelmäßig auf. Konkret geht es dabei um folgende Schadensfälle:

  • Kaviation
  • Korrosion
  • Thermische Spannungen

Kavitation ist im Schiffsbau sehr bekannt. Hierbei werden die Antriebsschrauben angegriffen. Physikalisch gesehen verdampft lokal das Wasser, weil die Wassertemperatur die Verdampfungstemperatur übersteigt. Dies ist abhängig vom vorliegenden Druck. Fällt diese kleine Dampfblase zusammen, belastet sie das Gefüge ähnlich zu einer Mikroexplosion. Über die Zeit wird das Korngefüge jeder Stahllegierung angegriffen und das Material "löst" sich auf. Passiert dies in den Kühlkanäle von Einsätzen mit einer konturnahen Kühlung, wird das wenige Material abgetragen und irgendwann versagt der Einsatz.

Neben der Kavitation gibt es noch die Korrosion. Kaltes Wasser beinhaltet schon sehr viel gelösten Sauerstoff, der mit steigenden Temperaturen ausgast und mit dem Stahl reagieren will. Eine höhere Wassertemperatur im Einlass sorgt für weniger Sauerstoff, kann jedoch deutlich weniger Wärme aufnehmen. Hinzu kommt noch die spontane Spaltung des Wassermoleküls in H+ und OH-. Ersteres migriert mit Vorliebe in den Stahl und sorgt für eine Wasserstoffversprödung. Der Stahl wird also weniger elastisch und die Körner brechen bevorzugt weg. Das OH- reagiert auch sehr gerne mit dem Stahl und sorgt für rotbraunen Rost. Sind nun die Wassertemperaturen sehr hoch, erfolgt diese spontane Spaltung sehr viel häufiger als bei Raumtemperatur.

Kommt nun noch die thermische Spannung hinzu, bilden sich durch die zyklische Belastung Risse im Stahl. Dieser Riss resultiert aus den starken Temperaturunterschieden innerhalb weniger Millimeter. In diesen Riss dringt nun das Wasser ein und die ersten zwei Schadensbilder werden verstärkt. Das beruht darauf, dass die Abstände zwischen der heißen Aluschmelze und dem Wasser reduziert sind und somit noch mehr Wärme in das nun stehende Wasser übertragen wird. Sobald dies passiert, ist das Versagen der Einsätze nicht weit.

Wie lässt sich dies nun verhindern? Im ersten Schritt ist es die Konstruktion der Kühlung so geschickt zu wählen, dass die Durchflussmenge des Wassers möglichst hoch ist. Dies ist häufig der erste Flaschenhals. Ist die Durchflussmenge hoch genug, wird weniger Energie pro Liter Wasser zugeführt und somit sinkt die Wassertemperatur. Dies sorgt dafür, dass die Wahrscheinlichkeit für Korrosion sinkt und auch die Korrosionsgeschwindigkeit wird reduziert. Kann die Kavitation ausgeschlossen werden, greifen Korrosionsschutzbeschichtungen mit ihrer Wirkung und werden nicht über die Kavitation zerstört. Die ersten beiden Fehlerbilder sind somit ausgeschlossen. Durch die hohe Durchflussmenge sinken auch die Temperaturunterschiede und zeitgleicht sinkt auch die thermische Spannung. Bleibt diese unter einem gewissen Grenzwert, entsteht kein Riss. Der gesamte Kühlkanal bleibt intakt und nur noch der Oberflächenverschleiß an der Kontaktfläche zwischen Stahl und Aluminium besteht. Mittels Trennmittel lässt sich dieser begrenzen und die Lebensdauer der Einsätze steigt massiv an.