Automatisierte Temperierkanalpositionierung mittels Methoden der Künstlichen Intelligenz 

Thema
Werkzeug- und Formenbau
Projekttitel Automatisierte Temperierkanalpositionierung mittels Methoden der Künstlichen Intelligenz  (NeuroTemp)
Laufzeit 01.07.2009 – 30.07.2011
Video
Projektwebseite http://www.neurotemp.iph-hannover.de
Pressemitteilung
Kunststoffverarbeitende Prozesse, z. B. das Spritzgießen, benötigen stabile und homogene Werkzeugtemperaturverteilungen, um eine hohe Prozessstabilität und -wirtschaftlichkeit zu erreichen. Wichtige Formteileigenschaften wie die mechanische Festigkeit, die Oberflächengüte und die Maßhaltigkeit werden durch die Qualität der Werkzeugtemperierung bestimmt. Die Wirtschaftlichkeit eines Spritzgießprozesses wird u. a. bestimmt durch seine Zykluszeit. Diese ist unter anderem abhängig von der Temperierzeit. Ein guter Wärmeaustausch zwischen dem eingespritzten Material und dem Werkzeug sowie eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Werkzeugwandung zwischen den Produktionszyklen sind Voraussetzungen für eine kurze Zykluszeit, eine hohe Bauteilqualität und Wirtschaftlichkeit. Für die Bestimmung der notwendigen Temperierzeit ist jeweils die höchste am Formteil vorliegende qualitäts- und prozessrelevante Temperatur anzusetzen. In der Praxis liegt selten ein über das gesamte Formteil gleichmäßig verteiltes Temperaturprofil vor. Die Ursache dafür liegt in der Regel in der Vorgehensweise bei der Auslegung und konstruktiven Gestaltung eines Werkzeugs, bei der thermodynamische Gesichtspunkte eine untergeordnete Rolle spielen. Aus einfachen Bohrungen und gefrästen Nuten bestehende Temperierkanäle erfüllen die Anforderungen an die Werkzeugtemperierung nur bedingt. Die Resultate sind in den meisten Fällen lange Temperierzeiten, eine eventuell unzureichende Teilequalität sowie eine ineffiziente Energienutzung. Die Temperierung mittels konventioneller Temperierkanäle ist aufgrund ihrer einfachen Herstellung jedoch industriell etabliert. Durch die Anwendung von innovativen Herstellungsverfahren für Werkzeuge besteht die Möglichkeit, Temperierkanäle konturnah zu positionieren und somit die Formqualität zu erhöhen und die Zykluszeit zu reduzieren. Die Entscheidung zur Positionierung der Temperierkanäle erfolgt heutzutage häufig manuell durch erfahrene Mitarbeiter, da eine automatisierte Methode zur Identifikation eines geeigneten Kanalverlaufs fehlt. Aufgrund der beschriebenen Auswirkungen der Temperierkanalpositionen auf die Temperierwirkung soll im Rahmen dieses Vorhabens eine Methode zur automatisierten Temperierkanalpositionierung auf Basis von Algorithmen der Künstlichen Intelligenz unter Berücksichtigung thermodynamischer Gesichtspunkte erarbeitet werden. Sie soll exemplarisch für Spritzgießwerkzeuge im Kunststoffbereich entwickelt werden. Durch die Ergebnisse des Vorhabens werden Unternehmen in die Lage versetzt, konturnahe Temperierkanäle zu planen und umzusetzen. Generative Herstellungsverfahren für Spritzgießwerkzeuge werden serientauglich.

Veröffentlichungen zum Projekt

Durch den Einsatz von Temperiersystemen in Spritzgießwerkzeugen wird die Reduzierung der Zykluszeit und die Erhöhung der Formteilqualität angestrebt. Neue Fertigungsverfahren wie das selektive Laserschmelzen ermöglichen den schichtweisen Aufbau von Temperiereinsätzen und erlauben die freie Gestaltung von Temperiersystemen nah an der Formteilgeometrie. Mit diesen konturnahen Temperiersystemen können z. B. die Zykluszeiten reduziert werden. Die Freiheitsgrade bei der Auslegung von Temperierkreisläufen steigen mit den neuen Fertigungsverfahren jedoch, was die manuelle Auslegung erschwert und die Simulationszeiten verlängert. Methoden zur dreidimensionalen Auslegung von konturnahen Temperiersystemen unter Berücksichtigung von Geometrie- und Prozessparametern sind derzeit nicht verfügbar. Unterstützung bietet eine neuartige Software, die die Kanäle konturnah auslegt und dadurch die Formteilqualität und die Zykluszeit bei minimiertem Konstruktionsaufwand verbessert.

Spritzgießen, konturnahe Temperiersysteme, Auslegung, naturanaloge Verfahren

Wirtschaftlichkeit und Qualität sind nach wie vor entscheidende Wettbewerbsfaktoren im produzierenden Gewerbe. So steht auch das Spritzgießen vor der Herausforderung, hochwertige Teile mit gleichbleibender Qualität zu geringeren Kosten zu liefern. Unterstützung dafür liefert eine neuartige Software zur automatischen und konturnahen Temperierkanalauslegung mittels künstlicher Intelligenz, die das IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH zusammen mit mehreren Unternehmen entwickelt.

Temperierkanalauslegung, Spritzgießen, Wirtschaftlichkeit und Qualität

Wirtschaftlichkeit und Qualität sind nach wie vor entscheidende Wettbewerbsfaktoren im produzierenden Gewerbe. Hochwertige Teile mit gleichbleibender Qualität zu geringeren Kosten zu liefern – diese Herausforderung besteht z. B. auch beim Spritzgießen. Unterstützung bietet eine neuartige Software, die die Kanäle konturnah auslegt und dadurch die Formteilqualität und die Zykluszeit bei minimiertem Konstruktionsaufwand verbessert.

Temperierkanalauslegung, Spritzgießen, Wirtschaftlichkeit und Qualität

Formteilqualität und Zykluszeiten werden bei Spritzgießprozessen durch das Temperiersystem im Werkzeug gesteuert. Bisher legen erfahrene Konstrukteure manuell konturnahe Temperiersysteme aus, um sie dann iterativ und versuchsbasiert zu simulieren. In dem vorliegenden Artikel wird eine Methode zur automatisierten Temperiersystemauslegung vorgestellt. In der Methode sind naturanaloge Verfahren verknüpft, die den Konstruktionsprozess beschleunigen und die Wirtschaftlichkeit des Spritzgießprozesses verbessern.

Spritzgießen, konturnahe Temperiersysteme, Auslegung, naturanaloge Verfahren

Wirtschaftlichkeit und Qualität sind nach wie vor entscheidende Wettbewerbsfaktoren im produzierenden Gewerbe. Hochwertige Teile mit gleichbleibender Qualität zu geringeren Kosten zu liefen – diese Herausforderung besteht auch im Spritzgießen. Unterstützung biete eine neuartige Software, die die Kanäle konturnah auslegt und dadurch due die Formteilequalität und die Zykluszeit bei minimierten Konstruktionsaufwand verbessert

Spritzguss, Temperaturführung, Softwareentwicklung

Förderer

Das ZIM-Vorhaben KU2098701 GZ8 wurde über die AiF im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing.

Jan Langner

Abteilungsleiter Prozesstechnik

Benjamin Küster
M. Sc.

Abteilungsleiter Produktionsautomatisierung

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