Wissensbasierte Produktplanung und Konstruktion spritzgegossener Formteile

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Köhler; Professor Dr.-Ing. Johannes Karl Wortberg
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284157356

Die Motivation für dieses Vorhaben ist in dem Fehlen eines ganzheitlichen Ansatzes zur Unterstützung des Konstrukteurs bei der Konstruktion von Spritzgießformteilen begründet. Beginnend bei der Produktplanung bis zur Optimierung der Formteilgeometrie wird der Konstrukteur durch die in diesem Forschungsvorhaben entwickelten Verfahren und Methoden, die multidisziplinäres Wissen verbinden, unterstützt. Im Rahmen der Produktplanung wird dem Konstrukteur durch die Anwendung wissensbasierter Systeme eine objektive Fertigungsverfahrens- und Werkstoffauswahl ermöglicht. Zum Erreichen dieser Zielsetzung wird eine Methode entwickelt, bei der das vorhandene Expertenwissen in Form einer Datenbank abgelegt wird. Durch den verfahrensgestützten Vergleich von Produktanforderungen mit dem Expertenwissen können die zur Auswahl stehenden Fertigungsverfahren beurteilt und eine objektive Wahl getroffen werden. Die Datenbank wird um Randbedingungen, die sich durch die Wahl eines bestimmten Fertigungsverfahrens ergeben, erweitert. Aus diesen Informationen werden dem Konstrukteur Werkstoffeigenschaften vorgeschlagen, die ein Werkstoff erfüllen sollte, um die geforderten Produkteigenschaften realisieren zu können und die eine Verarbeitung mittels des gewählten Fertigungsverfahrens erlauben. Anhand dieser Informationen kann eine Rangfolge der in Frage kommenden Werkstoffe erstellt werden. Die abschließende Werkstoffauswahl wird durch den Benutzer durchgeführt. Eine weitere Zielsetzung beinhaltet die Entwicklung einer integrativen Produktsimulation zur Reduzierung notwendiger Optimierungsschritte während der Formteilgestaltung und -auslegung. Die integrative Produktsimulation umfasst zum einen die wissensbasierte Formteilgestaltung. Dies bedeutet, dass während der Modellierung des Formteils in der CAD-Umgebung die Einhaltung von werkstoff-, fertigungs- und beanspruchungsspezifischen Randbedingungen überwacht und ggf. hinweisend in den Konstruktionsprozess eingegriffen wird. Hierzu werden Lösungen zur Wissensformalisierung und Implementierung in die CAD-Umgebung entwickelt. Die Implementierung soll in Form von Konstruktions- und Analysefeature umgesetzt werden. Abgesichert werden diese durch die Einbindung von Regelwerken und eine Anbindung an die erstellten Datenbanken. Zum anderen werden Verfahren zur wissensbasierten Analyse von Spritzgießsimulationen entwickelt, die eine automatisierte rheologische und zykluszeitoptimierende Formteilauslegung ermöglichen. In der rheologischen Auslegung wird verfahrensgestützt die optimale Anschnittposition bestimmt. Darüber hinaus wird durch die wissensbasierte Analyse ermittelt, ob es zur weiteren Verbesserung des Formfüllverhaltens erforderlich ist, in die Formteilgeometrie Fließhilfen bzw. -barrieren zu ergänzen. Das Verfahren zur zykluszeitoptimierten Auslegung ermöglicht die Optimierung der Formteilgeometrie dahingehend, dass eine gleichmäßige und damit schnelle Abkühlung im späteren Spritzgießprozess erreicht wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen