Worauf es bei der Spritzgiesssimulation ankommt

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Konkrete Vorteile des Simulationseinsatzes

«Ein wesentlicher Vorteil des rechtzeitigen Einsatzes von Simulationsprogrammen ist insbesondere die Verkürzung der Entwicklungszeit», verrät T. Wittmann. Dabei sei der Vorteil in der Regel umso grösser, je früher in der Designphase damit begonnen werde. In diesem Zusammenhang habe ein Kunde – Leiter Simulation bei einem global agierenden Tier-1-Zulieferer – kürzlich erwähnt, dass man für jede in der Konstruktionsphase investierte Stunde Simulationszeit rund 30 Stunden Werkzeugänderungen in der Reifmachungsphase einsparen könne.

Konkrete Sparpotenziale ergeben sich auch aufgrund der Optimierung des Artikeldesigns mithilfe präziser Simulationsberechnungen. Eine besondere Rolle spielt hierbei das Auffinden bzw. die Vermeidung unnötig hoher Wanddicken. Wanddickenverringerungen wirken sich gleich zweifach positiv aus, einmal mit Blick auf die Materialkosten und zusätzlich auch aufgrund der zugleich möglichen Verkürzung der Produktionszyklen. So könne man z.B. für ein branchentypisches mittelständisches Unternehmen annehmen, dass dieses im Jahr mit 50 Spritzgiesswerkzeugen jeweils 100 000 Teile mit einer durchschnittlichen Zykluszeit von 40 Sekunden produziert. Geht man von einem Maschinenstundensatz von 35 Euro pro Stunde aus und gelingt es durch Einsatz der Spritzgießsimulation, die Zykluszeit pro produziertem Teil um 15 Prozent auf 34 Sekunden zu verkürzen, so summiert sich die jährliche Einsparung auf beachtliche 300 000 Euro.

Vergleichbare Vorteile sind auch in anderen Bereichen wie z.B. Materialeinsatz und Formenhaltbarkeit erzielbar, so dass der Gesamtvorteil des Einsatzes von Simulationsprogrammen schnell zu beachtlichen Grössenordnungen aufsummiert. Kumuliert können diese Vorteile schon innerhalb weniger Jahre auf Beträge im mittleren bis oberen sechsstelligen Bereich anwachsen.

Ein weiterer wesentlicher, aber nicht leicht quantifizierbarer Effekt betrifft die Begrenzung von Risiken schon vor der Abgabe eines Angebots. Dank des Einsatzes von Simulationsprogrammen ist es vielfach möglich, Machbarkeiten und mögliche Risiken vorab abzuklären und so unangenehme Überraschungen einzugrenzen.

Was wann simulieren?

«In der Prozesskette, die sich vom Erhalt einer Anfrage bis zur laufenden Produktion erstreckt, gibt es vier Phasen, in denen der Einsatz von Simulationsprogrammen zu empfehlen ist», weiss T. Wittmann. Die erste ist die Angebotsphase, in der man die Simulation zur Risikoabschätzung (und gegenüber dem Kunden zum Imagegewinn) einsetzen kann. Von entscheidender Bedeutung ist nach Auftragserhalt dann die Designphase: Solange die Geometrie des Teils noch nicht endgültig festgelegt ist, kann man hier durch geeignete Einflussnahme die Besonderheiten des Herstellprozesses – Stichwort «Product by Process» – optimal berücksichtigen. Durch die prozessgerechte Anpassung der Teilegeometrie lassen sich hierbei besonders hohe Kostensenkungspotenziale erschliessen. In dieser Phase werden zudem auch der Werkstoff und die grundlegende Prozessführung festgelegt.

Die nächste Phase ist dann das Werkzeugdesign, in welcher die Werkzeugeinflüsse, das Anbindungssystem und die Formtemperierung festgelegt werden. Hier werden Kenngrössen wie Schliesskraftbedarf, Zykluszeit und Werkzeuglebensdauer definiert, die wesentliche Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit des Produktionsprozesses haben.

Eine letzte Simulationsphase kann nach der Abmusterung erfolgen, um den gefundenen Prozess ggf. noch weiter zu optimieren und im Rahmen einer Fehleranalyse mögliche Massnahmen zur Beseitigung von Restmängeln virtuell zu überprüfen.

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