Entwicklung und Fertigung für technische Kunststoffe optimieren
Technische Kunststoffmaterialien bieten der Industrie die nötige Gestaltungsfreiheit, um Leichtbau- und Kostenanforderungen für komplexe Teile zu realisieren. Zwar können diese Materialien schnell und in hohen Stückzahlen verarbeitet werden, jedoch ist eine ganzheitliche Simulation notwendig, um die Werkstoffe und Prozesse an die individuellen Produktanforderungen anzupassen. Altair bietet ein umfassendes Angebot an Lösungen für technische Kunststoffe, um innovative Kunststoffbauteile schnell, zuverlässig und nachhaltig zu entwickeln und zu produzieren.
Nachhaltigkeit und Klimaschutz durch Digitalisierung
Eine Investition in Digitalisierung bedeutet eine Investition in den Erfolg! Die Kunststoffindustrie benötigt leistungsstarke Werkzeuge für den Entwicklungsprozess und darüber hinaus. Altairs breites und leistungsstarkes Technologieportfolio ermöglicht eine KI-optimierte Entwicklung und Produktion. So gelingt Unternehmen eine ganzheitliche, nachhaltige Produktentwicklung. Wir unterstützen Sie bei der Neugestaltung Ihrer Kunststoff-Wertschöpfungskette und der Erreichung der geforderten Nachhaltigkeits- und Klimaschutzziele. Insbesondere ermöglichen wir Ihnen:
- Materialien zu substituieren
- Den Recyclinganteil zu erhöhen
- Den CO2-Fußabdruck zu beurteilen und zu minimieren
Kunststoffbauteile optimieren
Simulation wird oft genutzt, um das Verhalten eines ausgereiften Bauteils abzusichern. Wenn ein Teil jedoch die falsche Form hat, kann dies auch das beste Material nicht kompensieren. Moderne Werkstoffe entfalten ihr Potenzial erst in Kombination mit einer optimalen geometrischen Auslegung, die auf die im Betrieb auftretenden Beanspruchungen zugeschnitten ist.
Bei der Topologieoptimierung werden ideale Bauteile entworfen, indem die effektivste Materialverteilung und die effektivsten Lastpfade ermittelt werden. In späteren Entwicklungsphasen kann eine Formoptimierung für die Dimensionierung verwendet werden, wobei lokale Materialeffekte berücksichtigt werden und das Bauteildesign weiter verbessert werden kann.
Prozessabhängiges Materialverhalten beherrschen
Die moderne Entwicklung von thermoplastischen Bauteilen erfordert die Berücksichtigung des Herstellungsprozesses, der Bauteilgeometrie und des Materials in einem integrierten Simulationsansatz.
Mit Kurzglas- oder Carbonfasern verstärkte Kunststoffe haben anisotrope Eigenschaften, die von der Ausrichtung der Fasern während des Spritzgussvorgangs abhängen. Moderne Optimierungsmethoden unterstützen die Bauteilgestaltung und -entwicklung durch eine genaue numerische Materialbeschreibung, die die typischen Eigenschaften des Kunststoffs in der Simulation berücksichtigt.
Leistungsfähigkeit und Herstellbarkeit im Einklang
Simulation bietet einen besseren Einblick, wie sich verändernde Parameter des Herstellungsprozesses auf das Materialverhalten der Bauteile auswirken.
Modernes Spritzgießen ermöglicht eine Qualitätskontrolle des Produkts, um die Herstellbarkeit des Teils bereits während des Konstruktionsprozesses sicherzustellen. Ingenieure können das Bauteildesign analysieren und modifizieren und dabei Form, Passform und Funktion optimieren.
Mit Altairs Fertigungssimulationswerkzeugen können Anwender Werkzeug- und Verteiler- sowie Werkzeuglayouts für Ein- und Mehrkavitätenwerkzeuge analysieren. Sie können auch die Anguss-, Angusskanal- und Anschnittposition verbessern, um die Faserausrichtung zu beeinflussen und schwächende Bindenähte zu vermeiden.
Holistic Carbon Footprint Assessment and Reduction Technology Demonstrator
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Präzise Leistungsvorhersage
Wie lässt sich der Fertigungsprozess berücksichtigen?
Das endgültige Material entsteht während der Herstellung, so auch die endgültigen Eigenschaften und Abweichungen davon. Altairs integrierter simulationsgetriebener Designansatz beginnt mit dem Spritzgießen des Kunststoffbauteils, um die Vorhersage der mechanischen Leistungsfähigkeit zu verbessern. Auf der Basis einer modernen Spritzgusssimulation wird die anisotrope Faserorientierungsverteilung an jedem Punkt des Bauteils auf die entsprechenden Bereiche im mechanischen Bauteil übertragen. Dies wird durch eine neue Beschreibung des Materials ermöglicht, die die kunststofftypischen Eigenschaften in die mechanische Analyse mit einbezieht, wie z.B.: Anisotropie, Nichtlinearität, Dehnratenabhängigkeit, Zug-Druck-Asymmetrie, Versagensverhalten und Temperaturabhängigkeit.
Effiziente Materialmodellierung
Der Altair® Multiscale Designer® erhöht die Genauigkeit, indem er mikromechanische Effekte eines faserverstärkten Materials in einer makroskopischen FEM-Darstellung mit vertretbarem numerischen Aufwand erfasst. Basierend auf der richtungsabhängigen Faserverteilung, die durch den Spritzgießprozess entsteht, wird die mechanische Leistungsfähigkeit durch einen integrierten Simulationsansatz anisotrop beschrieben.
Durch die Kombination eines 3D-Modells einer einzelnen Faser im Kunststoff, der Plastizitäts- und Schädigungsgesetze der Faser und des Kunststoffs sowie der statistischen Verteilung der Fasern im Kunststoff kann das Verhalten des verstärkten Kunststoffs genau beschrieben werden. Die benötigte Faserorientierungsverteilung im gesamten Bauteil wird durch eine vorherige Analyse des Spritzgießprozesses ermittelt. Die Materialmodelle des Multiscale Designers können in impliziten und expliziten Analysen in Altair® OptiStruct® und Altair® Radioss® sowie in anderen FEM-Solvern von Drittanbietern wie ABAQUS, Ansys und LS-Dyna verwendet werden.
Versagen vorhersagen
Kunststoffteile verhalten sich sehr unterschiedlich, wenn sie auf Druck oder Zug beansprucht werden. Ihre Eigenschaften sind nichtlinear elastisch und abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit. Zyklische Belastungen können zu Erhitzung und Erweichung führen. Das Gleiche gilt für Belastungen entlang und senkrecht zur Faserrichtung: Kunststoff versagt anisotrop. Diese Effekte erfordern eine spezielle, auf den Kunststoff zugeschnittene Modellierung des Versagens.
Die Ermüdungsvorhersage für Kunststoffteile ist ebenfalls entscheidend für den Konstruktionsprozess und muss Faktoren wie lokale Bauteilfestigkeit, Mehrachsigkeit, Alterung, Zustand, Temperatur und Belastungsdauer berücksichtigen. S-Life Plastics von PART Engineering führt eine Kurzzeit-, Langzeit- und Ermüdungsfestigkeitsbewertung für Kunststoffbauteile durch.
Benötigen Sie eine einheitliche Basis von Materialdaten für Ihr Team?
Hier ist sie!
Durchgängiger Designprozess
Altair bietet einen offenen Prozess für die gesamte Entwicklung von Spritzgussteilen. Die Verwendung der Multiskalentechnologie für die Materialmodellierung gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Ergebnisse. Alle notwendigen Simulationsschritte können mit Altair Werkzeugen innerhalb von Altair One™ durch den Einsatz des patentierten Altair Lizenzsystems durchgeführt werden. Proprietäre Lösungen für den Spritzguss oder die Strukturbewertung können nahtlos integriert werden. So unterstützt der Altair Workflow Ihren bestehenden Prozess und bietet nahtlose Schnittstellen zu Moldflow, Moldex3D, sowie Abaqus, LS-Dyna oder Ansys.
CAMPUS® Werkstoffdatenbank
Altair GmbH ist der offizielle Softwarelieferant für CAMPUS (Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards), die erfolgreichste Werkstoffdatenbank weltweit unter Einhaltung strenger internationaler Normen.
CAMPUS ist die einzige Datenbank, die ausschließlich ehrlich vergleichbare Werkstoffdaten anbietet, die entsprechend bindender internationaler Vorschriften ermittelt werden. Das Programm bietet wertvolle Materialdaten mit Einzelpunktkennwerten für alle relevanten Bereiche und umfangreiche Multi Point Daten (Diagramme) zu technischen Daten, Chemikalienbeständigkeiten und Alterungsdaten. Weiterhin bietet CAMPUS mächtige Such- und Vergleichsfunktionen sowie den Datenblattdruck in zehn Sprachen.
CAMPUS ist eine eingetragene Marke der Chemie Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH (CWFG), Frankfurt/Main.
Ausgewählte Ressourcen
Sustainability and Climate Protection Through Digitalization
How to choose the right material, the right design, and the right process to develop solutions that minimize carbon emissions and bolster your bottom line.
A step-by-step guide for transforming your plastics engineering value chain to develop solutions that optimize performance, minimize carbon emissions, and gain a competitive edge.
What you will learn:
- Material selection and testing to minimize carbon emissions with Global Warming Potential evaluations alongside traditional performance and cost metrics
- A step-by-step simulation-driven approach to accelerate design space creation, explore variants, and better optimize lightweight plastic parts
- Ways to predict and prevent critical problems such as injection mold core fractures or failures to optimize production operations
- Improve manufacturability using multiscale material modeling
- How to gain a competitive edge with faster time to market through first-time-right injection molding methods, simulation and rapid variant analyses to optimize part, mold and parameters for manufacturing
Designer and Simulation: A Perfect Fit for Sustainable Products
When it comes to plastics, the topic of sustainability is increasingly coming into focus in the industry. The packaging solutions and recycling specialist ALPLA Group, an Austrian company operating internationally has set itself high standards in this regard. To achieve its goals, the company relies on virtual product design to drive its development, with Altair’s adaptive simulation solutions playing a vital role. This article features an actual customer solution to demonstrate the value of simulation and provides an outlook on ALPLA’s future virtual product development strategy, within which the democratization of simulation is particularly important.
Lighter, Stronger, Quieter Vehicles - New Design Space Workflow for Structural Inserts at Sika
Sika is a specialty chemicals company, and a leader in developing and producing systems and products for bonding, sealing, damping, reinforcing, and protecting in the building sector and automotive industry. Offering a wide range of BIW noise reduction and vibration damping solutions and addressing problems encountered in automotive development, Sika is a key development partner for OEMs and suppliers. Sika’s structural systems team focuses on solutions reinforcing the customer’s BIW and NVH issues.
Using the Altair design space workflow, Sika engineers eliminated time-consuming steps in their workflow. This let them make faster decisions - instead of hours in the prior standard workflow, it now only takes minutes. Modeling time was reduced by 70%, giving the team to spend more time gaining a deeper knowledge of the part and its improvement.
Sika won the 2018 Altair Enlighten Award with its ultra-lightweight constrained layer material composite for structure-borne noise reduction.
From Metal to Plastics: Sustainability, Lighter Weight at Lower Costs
Altair solutions enable X-Plast to improve a structural part for Knorr-Bremse Rail Systems. Owing to its low environmental impact, rail is one of the most sustainable means of transportation. To ensure a safe and reliable operation of railway components for more than 30 years these parts have to be strong and durable to meet the many requirements. They must withstand extreme temperature and climate conditions, as well as vibrations and high mechanical loads, even impact from stones.
