Inventor Tooling bringt Kunststoffteile in Form

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Einzelteilzeichnung hat ausgedient

Um die Wartezeit zu verkürzen, wurde Real-Technik Betatester für die Version 2009. Ausserdem führte man in der Zwischenzeit als weitere Massnahme zur Verbesserung der Prozessdurchgängigkeit die Software Edgecam ein, mit der ausgehend von den Inventor-Daten die mechanische Bearbeitung der Formen und Werkzeugaufbauten programmiert werden kann. «Dadurch hat sich unsere Arbeitsweise im Werkzeugbau grundlegend geändert», erläutert Bernhardt. «Wir erstellen heute eigentlich keine Fertigungszeichnungen mehr, sondern nur noch Zusammenstellungszeichnungen und Werkzeugstammformulare mit den wesentlichen Fertigungsparametern und Stücklisten.»

Nach Abschluss der Testphase führte Real-Technik als einer der ersten europäischen Kunden von Autodesk das neue Formenbaupaket in den produktiven Betrieb ein. Seit ein paar Monaten arbeiten die Anwender mit der Version 2010. Inventor Tooling wird auf mehreren HP-Maschinen eingesetzt, die mit Dual Core-Prozessoren von Intel, vier Gigabyte Hauptspeicher und einer leistungsstarken Nvidia-Grafikkarte ausgestattet sind. Implementiert hat die Software der Schweizer Autodesk-Vertriebspartner Cadiware, der auch die Anwender geschult hat und sie heute bei Supportproblemen unterstützt.

Automatismen für die Formtrennung

Für Konstrukteure, die ihre Kunden schon bei der Auslegung der Bauteile unterstützen, sind die kunststoffspezifischen Funktionen in Inventor Tooling eine enorme Arbeitserleichterung. Mit wenigen Mausklicks erzeugen sie Gitter, Durchbrüche, Dome, Rippen, Auflagen, Schnapphaken und andere kunststofftypische Konstruktionselemente. Wenn die Bauteile mit demselben CAD-System konstruiert werden wie Form und Werkzeugaufbau, hat das den Vorteil, dass man nachträgliche Bauteiländerungen sehr schnell durch den Prozess schleusen kann. Dank der Assoziativität zwischen Bauteil, Form und Werkzeug lassen sich abgeleitete Geometrien auf Knopfdruck aktualisieren. «Bei Änderungen an importierten Geometrien muss meist das Bauteil ausgetauscht werden, was dazu führen kann, dass die Form nicht mehr hundertprozentig funktioniert», erläutert Bernhardt.

Intelligente Automatismen

Inventor Tooling unterstützt die Anwender bei der Definition von Trennkurven und -flächen sowie bei Formtrennung in Kern- und Düsenseite durch verschiedene Automatismen, die bei Real-Technik intensiv genutzt werden, wie Bernhardt weiter ausführt: «Die Automatismen sind zumindest für unsere Teile ideal geeignet, weil wir kaum Übergänge mit Freiformflächen haben, die vielfach eine manuelle Definition der Trennlinie erfordern.» Das System erkennt mögliche Hinterschnitte bei der Entformung, die man durch konstruktive Änderungen oder eine andere Platzierung des Bauteils in der Form zu vermeiden versucht, um keine Schieber verwenden zu müssen.

Schieber sind bewegliche Komponenten, die beim Öffnen des Werkzeugs mechanisch durch einen Schrägbolzen oder hydraulisch aus der Form gefahren werden, um das Bauteil entnehmen zu können. Sie lassen sich in Inventor Tooling über die Eingabe von wenigen Parametern sehr komfortabel konstruieren, verteuern aber natürlich das Werkzeug. Deshalb versuchen die Konstrukteure nach Möglichkeit ohne sie auszukommen, was aber aufgrund der komplexen Bauteile nicht immer möglich ist. Bernhardt schätzt, dass etwa jedes dritte Werkzeug mit mindestens einem Schieber ausgestattet ist.

Normteile auch parametrisch assoziativ

Viel Zeit sparen die Konstrukteure dadurch, dass sie die Werkzeuge unter Verwendung der Normalien-Kataloge von führenden Lieferanten wie DME, Hasco, Meusberger, Futawa oder Strack automatisch zusammenstellen können. Inventor Tooling bietet die Möglichkeit, Standardaufbauten für häufig wiederkehrende Formgrössen beziehungsweise Formeinsätze als Vorlage zu definieren und wieder zu verwenden. Da die Normteile ebenfalls parametrisch-assoziativ sind, passen sie sich bei Änderungen automatisch an die neue Bezugsgrösse an: «Wenn ich zum Beispiel einen Auswerfer platziere und hinterher die Plattendicke variiere, verändert sich die Länge von Auswerfer und Bohrung entsprechend», erläutert Bernhardt. Den Normteilen sind bestimmte Konstruktionsregeln hinterlegt, die den Anwender beispielsweise darauf aufmerksam machen, wenn ein Auswerfer zu nahe an einem Kühlkanal platziert wird.

Leistungsstarke Simulationsfunktionen

Zu den Stärken des Formenbaupakets gehören die Funktionen für die visuelle Simulation des Füllvorgangs, wie Bernhardt betont: «Noch bevor ich das Werkzeug aufgebaut habe, kann ich ausgehend von den möglichen Anspritzpunkten die Befüllung des Bauteils simulieren und sehen, wie sich das Material an den Zusammenflussstellen verhält, wo sich Lufteinschlüsse bilden und welche Wandstärken ich verändern muss, um ein besseres Füllbild zu erhalten oder mögliche Einfallstellen zu vermeiden.» Die Software ermittelt die Fliesswiderstände und schlägt Alternativen für die Positionierung des oder der Anspritzpunkte vor, die unter Fertigungsgesichtspunkten besser wären. Ob sie aus optischen Gründen dort platziert werden können, muss natürlich der Anwender im Dialog mit dem Kunden entscheiden.?Sehr wichtig ist aus Sicht von Real-Technik die Möglichkeit, den Füllvorgang im Werkzeug zu simulieren. Aus Kostengründen werden nämlich in einer Form oft unterschiedliche Teile gespritzt, so dass man die Angussgeometrie optimieren muss, um eine möglichst gleichmässige Befüllung zu gewährleisten. Inventor Tooling simuliert den Schmelzefluss im Werkzeug in Abhängigkeit von Materialeigenschaften, Temperatur und Druck. Mit weiteren Funktionen von Autodesk Moldflow kann man auch die Einflüsse von Werkzeugtemperatur und Kühlung berücksichtigen. Das ist für Grossserien wichtig, weil die Zykluszeiten dann möglichst kurz sein müssen, so dass die Teile nur wenig Zeit haben, auszukühlen.

Mehr Sicherheit im ganzen Prozess

Obwohl Inventor Tooling bei Real-Technik erst seit wenigen Monaten im produktiven Einsatz ist, macht sicht der Nutzen der durchgängigen Formenbau-Lösung schon bemerkbar. Erstens sind die Konstrukteure deutlich schneller; Bernhardt geht davon aus, dass sich der Zeitaufwand für die Konstruktion der Formen und Werkzeugaufbauten um mindestens 30 bis 40 Prozent reduzieren lässt, wenn erst alle firmenspezifischen Normalien in der Software abgebildet sind. Zweitens hat sich die Qualität verbessert, weil dank der visuellen Simulationsmöglichkeiten und des automatisierten Werkzeugaufbaus deutlich weniger Fehler gemacht werden. Laut Bernhardt hat sich die Fehlerrate um 50 Prozent reduziert, was sich natürlich auch auf die Durchlaufzeiten auswirkt: «Fehler an einem fertigen oder halbfertigen Werkzeug zu beheben, ist zeitaufwendig und teuer, insbesondere wenn dadurch der Liefertermin in Gefahr gerät. Insofern hat sich durch Inventor Tooling nicht nur die Prozessdurchgängigkeit, sondern auch die Prozesssicherheit verbessert.»

Autor

Michael Wendenburg

Sevilla

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