Transferprojekte

Maßnahmen für einen optimierten Materialeinsatz

Prozessoptimierung im Thermoformprozess durch Einsatz von Simulationssoftware

Das Ziel des Projektes war es anhand der Simulationssoftware „T-Sim“ den Einsatz von FEM-Simulationen im Thermoformprozess zu prüfen. Aus den Simulationsergebnissen sollten Maßnahmen für einen optimierten Materialeinsatz abgeleitet werden. In der Simulation wurde der Prozess, die Fehlerbilder und deren Abstellmaßnahmen dargestellt. Zudem lässt sich der Nutzen für die Produktion abschätzen.

Im Vordergrund des Projekts standen drei typische Fehlerbilder des Thermoformprozesses. Hierzu zählt die

  • ungleichmäßige Wanddickenverteilung des fertigen Bauteils
  • Faltenbildung während des Umformvorgangs
  • Abschreckmarken in kritischen Sichtbereichen

Jeder der genannten Bauteilfehler erfordert ein hohes Maß an Prozesswissen/ -verständnis des jeweiligen Anlagenbedieners, um diesen gezielt abzustellen. Aus diesem Grund wurde geprüft, inwieweit T-Sim in der Lage ist kritische Bauteilbereiche bereits im Vorfeld zu erkennen und welches die richtigen Prozessparameter für einen stabilen Produktionsprozess sind. Bei einer zuverlässigen Vorhersage durch die Simulation können langwierige und schwierige Einrichtvorgänge deutlich verkürzt werden. Neben der Zeitersparnis kann hierdurch auch der Materialeinsatz reduziert werden.

Fazit
Aus den bisherigen Simulationen und Versuchen lassen sich Schlüsse über die Anwendung von „T–Sim“ ziehen.

  • Die Voraussage von Wanddickenverteilungen an Bauteilen ist mit einer Toleranz von ungefähr +/- 10% als Zahlenwert abbildbar.
  • Ebenso ist es möglich Schreckmarken zu identifizieren, wenn bekannt ist wie diese im Programm gedeutet werden können.
  • Bei der Darstellung von Eckfalten sind diese in der Simulation nicht immer genau zu erkennen. Die Darstellung an sich ist jedoch möglich. Verschiedene Möglichkeiten Faltenbildung in „T-Sim“ zu identifizieren und zuverlässig darzustellen sind noch zu prüfen.

Evaluation der Software T-Sim für das Unternehmen Agoform
Aus den durchgeführten Versuchen zeigen sich folgende Punkte, die die Empfehlungsgrundlage für die Software „T-Sim“ bilden.

  • Über die Funktionen des Programmes lassen sich Strahlerbildeinstellungen generieren, die im Prozess verwendet werden können. Diese Funktion kann besonders in den ersten Produktionszyklen dabei helfen, schneller die richtigen Einstellungen zu finden und so die Zahl fehlerhafter Anfahrteile zu reduzieren.
  • Es ist möglich, bereits im Konstruktionsprozess neuer Werkzeuge kritische Bereiche am Bauteil zu erkennen. Mit dem Wissen über die Interpretation von Schreckmarken in „T-Sim“, können Werkzeuge hierauf bereits im Vorfeld geprüft werden. Sind diese identifiziert, können sie anschließend gezielt mit dem Werkzeugbau besprochen werden, damit dieser das richtige Temperierkonzept planen kann.

Obwohl bei jeder Simulation Annahmen zur Vereinfachung getroffen werden müssen, ist die Abbildungsgenauigkeit von Realprozessen zufriedenstellend. Die Fachhochschule Bielefeld sieht in „T-Sim“ ein hilfreiches Werkzeug bei der Konzeptionierung neuer Thermoformwerkzeuge sowie eine Unterstützung für den Einrichter hinsichtlich der Erstellung neuer Maschinenprogramme.