Qualitätssicherung für Spritzguss und Kunststoffe 

Mittels industrieller Computertomografie 

Qualitätssicherung für Spritzguss und Kunststoffe  

       

Spritzguss bietet die unvergleichliche Fähigkeit, hohe Stückzahlen komplexer Bauteile schnell in herausragender Qualität zu produzieren. Deshalb ist Spritzguss der Standard, um große Mengen langlebiger Produkte zu erzeugen. Doch mit einem weiter wachsenden Markt nimmt auch die Konkurrenz zu. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, muss ein Hersteller immer vielfältigere Qualitätsansprüche an seine Produkte erfüllen.

Die Herausforderung

Typische Spritzgussdefekte sind Lufteinschlüsse, Porosität, Einfallstellen, Bindenähte, Deformationen und falsche Faserausrichtungen. Ein gutes Beispiel sind Stecker aus dem Automobilbereich, bei denen die Komplexität größer wird, die Toleranzen enger und das Ziel eine Null-Fehler-Produktion ist. Gasunterstützte Schaum-Verfahren sowie Miniaturisierung führen zu Bauteilen, welche mit traditionellen Inspektionsmethoden kaum zu qualifizieren sind. 

Die Lösung von Volume Graphics: Die Nutzung von Computertomografie im Herstellungsprozess von Kunststoffbauteilen 

Computertomografie (CT) bietet die einzigartige Möglichkeit, die Qualität eines Bauteils vollständig zu analysieren. Sie hört nicht bei Oberflächendaten von leicht zugänglichen Geometrien auf, die auch herkömmliche Koordinatenmessmaschinen (KMM) oder optische Scanner liefern. Computertomografie gibt den tatsächlichen Einblick in Spritzgussdefekte, und die Möglichkeit alle Dimensionen selbst innerhalb des Bauteils zu vermessen. Flächenbeschaffenheit wie Farbe, Transparenz oder Reflektivität/Reflexionen sind kein Problem für CT-Scanner. Die vollständige Vermessung des Objekts bietet den schnellsten Weg von der Konstruktion in die Fertigung. 

Volume Graphics unterstützt alle Bereiche des Spritzgusses, vom Design und der Prozesssimulation bis hin zur Inline-Kontrolle. Die dimensionelle Kontrolle von Simulationsergebnissen kann helfen, den besten Parametersatz fürs das erste Werkzeug zu finden. Erstmusterprüfung von Abmessungen, Form und Lage werden durch die Fähigkeit ergänzt, Spritzgussdefekte wie Porosität, Einschlüsse oder auch Faserorientierung und -volumenanteile qualitativ und quantitativ auszuwerten. Die Ergebnisse von Porositätsanalysen und Faserorientierung können auf Volumennetze übertragen werden, um diese mit Simulationslösungen wie Digimat auszutauschen. 

Unser Werkzeugoptimierung  verbindet die Messtechnikabteilung mit dem Werkzeugbauer und bietet einen einfachen Weg zur Berechnung des Verzugs und zum Export kompensierter Geometrie zur Werkzeugoptimierung. Schließlich können alle Parameter wie Maße, Wandstärke, Form- und Lagetoleranzen oder Porosität und Einschlüsse durch unsere VGinLINE Lösung rund um die Uhr ausgewertet werden. Volume Graphics verbindet auf einzigartige Weise CAD- und PMI-Daten mit Simulation und Werkzeugbau.

Vorteile

Volume Graphics Software bietet maximale Funktionalität in einer Lösung, die alle Anforderungen aus Ihrem Arbeitsalltag erfüllt:

Die Volume Graphics Lösung im Detail

Koordinatenmesstechnik

Im Spritzguss müssen Verzug und Schrumpfung während der Design- und Produktionsphase vermessen werden. Vermessung sowie die Analyse von Form- und Lagetoleranzen können automatisiert und in flexiblen Berichtsformaten kommuniziert werden.   

Die Registrierungsmethoden beinhalten RPS-, 3-2-1-, Best-Fit-, sequentielle sowie merkmalbasierte Ausrichtung. Nadelplots in 2D und farbige 3D-Darstellungen bieten einen leicht verständlichen und umfassenden Überblick, der auch durch manuelle oder regelbasierte Analysemarker unterstützt wird.  

Alle Arten von Form- und Lage-Analysen werden unterstützt. Die Messtechnikvorlagen sind universell und können auf CAD- und CT-Daten sowie auch auf Netzen aus optischen Scannern oder der Simulation angewendet werden. Den Austausch unterstützen kostenfreie Viewer und flexible Excel-Berichte.

Mit VGSTUDIO MAX überprüft Hirschmann Automotive den Stecker mit seinen 1200 Merkmalen

Wandstärkenanalyse

Die Wandstärke beeinflusst die Eigenschaften der Fließfront und Homogenität der Temperaturverteilung während des Füllprozesses und des Abkühlens. Eine eingehende Analyse der tatsächlichen Wandstärke liefert mehr Informationen zu potentiellen Problemen, welche zu Verformungen führen können. 

Volume Graphics bietet zwei Optionen zur Analyse der Wandstärke. 

  1. Richtungsbasierte Analyse zur Berechnung des Abstandes gegenüberliegender Wände mit geringer Toleranz bei Winkelabweichungen 
  2. Kugelbasierte Berechnung, welche das Volumen mit maximal großen Kugeln füllt und selbst bei komplexer Geometrie ein vollständiges Ergebnis liefert

VGSTUDIO MAX zeigt die Wandstärke farblich kodiert direkt auf der Oberfläche des Kolbens

Porosität- und Einschlussanalyse

Die Schmelzfront kann Luft einschließen, was zu Poren führt, und verbranntes, unverschlossenes oder verunreinigtes Material kann Einschlüsse in spritzgegossenen Bauteilen verursachen. 

Die Porositäts-/Einschlussanalyse lokalisiert Poren, Löcher und Einschlüsse und dokumentiert quantitative Informationen und Statistiken über diese Defekte. Die durchschnittliche Porosität kann in existierende PATRAN ®- oder NASTRAN ®-Netze geladen werden, um diese in einer FEM-Simulation zu nutzen. 

Die Analysen können als .emv-Datensatz zu MAGMASOFT ® exportiert werden.

Die Porositäts-/Einschlussanalyse lokalisiert Poren, Löcher und Einschlüsse

Faseranalyse

Der Spritzguss von faserverstärkten Bauteilen erfordert die Kontrolle der Orientierungen der Fasern, die die mechanischen Eigenschaften der Komponente bestimmen.  Faserrichtungen und -volumenanteile können aus CT-Scans ermittelt werden und auf existierende Volumennetze im PATRAN ®- oder NASTRAN ®-Format übertragen werden – entweder für eine direkte FEM-Simulation oder zur Validierung der Faserverteilung der Spritzgusssimulation. Ein spezielles Austauschformat für Digimat ist verfügbar.

VGSTUDIO MAX macht in den Rotorblättern aus einem faserverstärkten Kunststoff-Verbundwerkstoff die Orientierung der Fasern deutlich sichtbar

Werkzeugoptimierung

Spritzgegossene Bauteile schrumpfen und verformen sich auf Grund der Wärmeverteilung und des Abkühlprozesses. 

Das Modul Fertigungsgeometriekorrektur analysiert die Abweichungen, um kompensierte Oberflächen für den Werkzeugmacher zu erzeugen. Durch die Addition der Verformung zur Schrumpfung kann das Ergebnis genutzt werden, um das Werkzeug mit minimalem Aufwand zu ändern und zu optimieren. Die Flächenkontrolle beinhaltet unter anderem eine Entformungs- und Krümmungsanalyse. Flächen können auch rekonstruiert und an die Scandaten oder Werkzeugdaten angepasst werden.  

Das Modul Fertigungsgeometriekorrektur schafft einen digitalen Arbeitsablauf und ermöglicht die Kommunikation zwischen Konstruktion, Test, Qualitätssicherung und Fertigung.

Das Modul Fertigungsgeometriekorrektur liefert eine farbkodierte Visualisierung, die Ihnen auf einen Blick Abweichungen des gefertigten Bauteils vom Zielmodell aufzeigt

Evaluierung

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