Entwicklung eines Spritzgießwerkzeugs

Transkript

1 1 Entwicklung eines Spritzgießwerkzeugs zur Herstellung eines dreidimensionalen Schaltungsträgers aus Kunststoff SMT 2013, Nürnberg

2 2 Thomas Mann Dipl. Ing. (FH) Kunststofftechnik Dipl. Ing. (FH) Maschinenbau / Informatik 1994 rheologische Berechnungen 1996 MOLDFLOW 1997 C-MOLD 1999 Simcon, REM-3D D-Sigma 2005 Simpoe, NASTRAN 2006 Geschäftsführer PLEXPERT GmbH

3 3 PLEXPERT GmbH - Rheologische Berechnungen - Strukturanalysen - Prozessbetrachtung - Software - Hardware

4 4 Übersicht Aufgabenstellung Spritzgießprozess Werkzeugaufbau / Simulation Produktion / Qualitätssicherung Diskussion

5 5 Aufgabenstellung Herstellung eines MID-Trägerteils Aufgaben: Schaltungslayout Formteilkonstruktion Fertigungsverfahren wählen Werkzeugkonstruktion Fertigung Kompaktspritzguss Zweikomponentenspritzguss Folien hinterspritzen Heißprägen Primertechnologie Siebdruckverfahren Selektive PVD Metallisierung Spritzguss: Hohes Potential Geringe Stückkosten Hohe Stückzahl Neue Marktsegmente

6 6 Prozesskosten 100% Kostenverantwortung Kostenverursachung Konstruktion Entwicklung Beschaffung Materialwirtschaft Planung und Steuerung Fertigung Montage Verwaltung Vertrieb VDI 2234: Mit 10% der Ausgaben werden ca. 70% der Kosten verantwortet! Siehe auch: Zehner-Regel, Fehlerkosten (Qualitätsmanagement)

7 7 Verantwortung Hohe Qualität des Trägerteils Funktionssicherheit im Einsatz Kostenreduktion (Materialeinsparung, Funktionsdichte...) Keine Bindenähte Keine eingefrorenen Spannungen Wandstärke reduzieren, keine Masseanhäufung Kurze Zykluszeit

8 8 Spritzgießwerkzeug Ein ideales Werkzeug liefert bei geringsten Herstellkosten ein Kunststoffteil mit den geforderten Abmessungen und Eigenschaften in kürzester Zeit. Um dieses Ziel zu erreichen ist es erforderlich die komplexen physikalischen Vorgänge beim Fertigungsprozess bei der Herstellung von Werkzeugen zu betrachten.

9 9 Einflussgrößen Viskosität Füllstoffe Abmessung Wanddicke Zeit Temperatur Anbindung Temperierung

10 10 Spritzgießprozess Granulat Werkzeug Aufschmelzen Energieeintrag Energieabfuhr

11 Prozesszeiten Zykluszeit wird durch die Kühlzeit bestimmt (bis zu 70%) Seite 16 11

12 12 Anzahl Kavitäten Material: Vectra LCP E840i Anzahl Formteile ca Keine Bindenähte, Lufteinschlüsse, etc.

13 13 Simulation = Abbild der Wirklichkeit Massetemperatur Schneckendurchmesser Schneckengeschw. Einspritzzeit Geometrie Material Verrundungen Anschnittdurchmesser Umgebungstemperatur Zugluft, usw. Entformungsschrägen

14 14 Vernetzung Hexaeder Prisma Tetraeder Prisma Dreiecke Oberfläche Volumen

15 15 Simulation Start Ende Formteil Daten J Struktur? N Geometrieänderung N OK? Verzug J Vernetzung Parameteränderung N J Geometrie? N OK? J Formfüllung OK? N N N Temperierung J J OK? J Verteilersystem OK? J Nachdruckphase

16 16 Füllbild - 1 Anbindung an der Seite

17 17 Füllbild - 2 Anbindung Rückseite

18 Druckbedarf 18

19 Temperaturverteilung 19

20 20 Verteilersystem Art der Anbindung Heißkanal, Kaltkanal Anschnittdurchmesser Scherung/Schubspannung

21 21 Temperierung Auswahl Temperiermedium Verlauf der Temperierkanäle Bohrtechnik / Konturnah?

22 Effizienz 22

23 Temperaturverteilung 23

24 24 Werkzeugrahmen Lage der Trennebene Werkzeugmaterial (Normalien) Einsätze, Kerne

25 25 Auswerfer Sicher Entformung, Entlüftung Schieber Markierungen Einfluss auf Temperierung

26 26 Schwindung / Verzug Verformte Geometrie

27 Schwindung 27

28 Seite Qualitätskontrolle Auswertung Kommunikationsmodul Zentrale Datenerfassung

29 IR Überwachung Seite 11 29

30 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 30