Modul zur Berechnung der Kühlzeit

Berechnung von Temperaturprofilen und Kühlzeiten beim Spritzgießen

Die Kühlzeit bei der Verarbeitung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit eines Produktes. Daher kann die Information über die zu erreichenden Kühlzeiten bei der Werkstoffauswahl eine wichtige Rolle spielen. Ein neues Zusatzprogramm von Material Data Center verbindet die umfangreiche Werkstoffdatensammlung von CAMPUS direkt mit einer Lösung des häufigsten Wärmeübertragungsproblems der Kunststoffverarbeitung. Die eindimensionale Lösung der Energiegleichung kann insbesondere auf die thermischen Vorgänge beim Spritzgießen angewandt werden. Das Problem wird gelöst durch einen Finite Differenzen Ansatz. Die Berechnung benötigt nur Sekunden und kann daher durch die direkte Verbindung mit der Werkstoffdatenbank helfen, interaktiv eine optimale Kombination von Werkstoffparametern und Verarbeitungseigenschaften zu finden.

 

Nachdem in Material Data Center ein Material markiert wurde, kann man sofort die Kühlzeit berechnen und eine graphische Darstellung der Durchschnittstemperatur des Bauteils über der Zeit sowie Temperaturprofile über der Wanddicke zu festen Zeiten darstellen.

 

Um die Evaluierung möglichst flexibel zu halten hat der Nutzer die Möglichkeit, alle Parameter zu variieren und weitere Rechnungen durchzuführen. Das gilt für alle Prozessparameter (Werkzeugtemperatur, Massetemperatur, Entformungstemperatur, Wandstärke).

 

Die folgenden Annahmen und Vereinfachungen werden bei der Kühlzeitberechnung getroffen:

  • Es wird von einer ebenen, plattenförmigen Geometrie mit konstantem Querschnitt ausgegangen, Wärmetransport findet nur in Dickenrichtung statt, jeglicher Wärmeaustausch in der Ebene wird vernachlässigt. Diese Annahme erlaubt eine eindimensionale Betrachtung
  • die thermischen Werkstoffeigenschaften der Schmelze werden aus CAMPUS übernommen und als konstant angenommen, d. h. sie sind nicht temperaturabhängig
  • der Einfluss des Druckes wird vernachlässigt
  • bei Beginn der Berechnung wird von einer konstanten Schmelzetemperatur in dem gesamten Bauteil ausgegangen
  • die Werkzeugtemperatur wird während des gesamten Prozesses als konstant angenommen, dabei wird auf beiden Seiten des Bauteiles die gleiche Werkzeugtemperatur vorausgesetzt
  • zwischen Werkzeugwand und Schmelze wird keinerlei Widerstand gegen den Wärmetransport angenommen
  • die Kühlzeit wird vom Beginn des Zyklus (Werkzeug vollständig gefüllt) bis zu dem Zeitpunkt berechnet, wo die durchschnittliche Materialtemperatur die vorgegebene Entformungstemperatur erreicht hat.

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