Extrusion 4-2021

Bild 2: (links) Vier mögliche Varianten, die innerhalb der autonomen Optimierung gerechnet werden und (rechts) tabellarische Ergebnisdarstellung mit der optimalen Variante an Rang 1 Bevor ein Extrusionswerkzeug gefertigt wird, müssen wesentliche Prozessfragen beantwortet werden. Die analytische Herangehensweise der Berechnung des Druckverlustes in einem Excel-File ist Gang und Gebe, denn dieser Ansatz ist schnell, einfach und günstig. Oft werden dafür Annahmen getroffen, in denen die Temperatur und die Visko- sität als konstant angenommen werden. Diese Annahmen stimmen aber in der Regel nicht mit der Realität überein. Um zu verstehen und genau sichtbar zu machen, was im Extrusionswerkzeug passiert, eignet sich der Einsatz von Simulation. Simulation in der Extrusion – Gar nicht so kompliziert wie bisher gedacht 30 Computersimulation Extrusion 4/2021 I nsgesamt ist das Thema Simulation im Allgemeinen sehr kom- plex. Aber entgegen der existierenden Meinung, dass nur FEM-Experten in der Lage seien, eine Simulation durchzufüh- ren, zeigt die Software SIGMASOFT ® , dass es auch anders geht. Jeder, der ausreichend Prozesswissen und eine Affinität zu CAD-Programmen hat, wird nach Schulungen in der Lage sein, SIGMASOFT ® zu bedienen. Dennoch scheuen sich viele Produ- zenten und Werkzeugbauer davor, sich mit dem Thema Simula- tion auseinander zu setzen. Über kurz oder lang wird der Ein- satz von Simulation jedoch nicht mehr wegzudenken sein, denn heutzutage tendiert die Entwicklung zu immer kürzeren Entwicklungszeiten, sodass Fehler in Anbetracht der Zeit nicht toleriert werden können: Das perfekte Produkt soll bestenfalls im ersten Anlauf stehen. Wer mittelfristig konkurrenzfähig blei- ben möchte, wird sich zwangsläufig mit dem Thema Simulation auseinander setzten müssen. Parallel zum Konkurrenz- und Zeitdruck wachsen die Anforde- rungen an Bauteile und Prozesse stetig. Die Tolerenzbereiche werden immer kleiner, aber gleichzeitig nimmt die Komplexität weiterhin zu. Abschätzungen aus Erfahrung und aus dem Bauch heraus sind ein wertvolles Gut, aber durch den zuneh- menden Fachkräftemalgel wird dieses Wissen in Betrieben im- mer weniger. Das Vorgehen der Simulation beginnt mit dem Import der CAD- Daten, der Anpassung und Kontrolle der Geometrie sowie der anschließenden Vernetzung. Nachdem die Bauteilgeometrie in- klusive des Werkzeuges vernetzt sind, müssen die Prozesspara- meter definiert werden, bevor die Simulation gestartet wird. Obwohl auch vor und nach dem Extrusionswerkzeug im Pro- zess viel passiert, hilft es mit SIGMASOFT ® das Innere des Extru- sionswerkzeuges sichtbar zu machen. Aus diesem, sonst im Verborgenen ablaufenden Prozess, lassen sich Details über die Vorgänge im Extrusionskopf ableiten. Die Frage, wie lange es dauert bis sich der Prozess im stationären Zustand befindet, kann abgeschätzt und beantwortet werden. Zudem lässt sich das Materialverhalten genau betrachten: Beispielsweise wird deutlich, wie das Geschwindigkeitsprofil des Polymers (siehe Bild 1 ) oder die inhomogene Temperaturverteilung innerhalb Bild 1: Geschwindigkeitsprofil des Polymers dargestellt mit Flow Tracern