So wird das Spritzgieß-Design richtig digitalisiert

Die beiden Softwarehäuser Simcon und Volume Graphics raten Kunststoffverarbeitern, den Designprozess bei Spritzgießteilen konsequent zu digitalisieren.

Die erfolgreiche Digitalisierung des Design-Prozesses erfordert eine moderne, agile Arbeitsweise. Diese umfasst fünf grundlegende Eigenschaften. Grafik: Simcon

Um das Potenzial der Digitalisierung im Designprozess wirklich zu heben, müssen Unternehmen mehr tun als Software installieren und Trainings absolvieren, mahnen Simcon und Volume Graphics. Unternehmen müssen vielmehr ihre Arbeitsweisen grundlegend ändern. Auch die Interaktion zwischen Abteilungen und mit Kunden werde sich ändern. Es gehe um nicht weniger als eine ganzheitliche Transformation.

Was heißt das konkret für das Design von Spritzgießteilen sowie entsprechenden Werkzeugen und Maschinenparametern? Wie sehen sinnvolle digitale Arbeitsabläufe aus? Wie sollten Teams und Abteilungen in Zukunft anders miteinander zusammenarbeiten? Antworten darauf und praktische Tipps geben Simcon und Volume Graphics in einem gemeinsamen Whitepaper. Es sammelt und destilliert die Erfahrungen aus tausenden von Beratungsprojekten zur Einführung von digitalen Lösungen bei Kunden.

Hierbei haben sich bestimmte Dos und Don’ts herauskristallisiert, die für den Erfolg digitaler Transformation notwendig sind. Ein guter digitalisierter Prozess hat demnach fünf Eigenschaften: Er ist front-loaded, smart iterativ, cross-funktional, hat eine konsistente Definition von Qualität und ist durchgängig digitalisiert.

Design-Entscheidungen werden virtualisiert

Front-Loaded bedeutet, dass Design-Entscheidungen virtualisiert werden. Die Simulation wird genutzt, um auf Basis digitaler Zwillinge zu prüfen, welche Design-Alternativen Qualität, Kosten und Nachhaltigkeit optimieren. Anstatt erst bei der Bemusterung auf Fehler und Probleme zu stoßen, können sie antizipiert und gelöst werden, bevor der erste Span im Werkzeugbau fällt.

Smart Iterativ heißt: Um im Design-Review fundierte Entscheidungen zu treffen, sollten nicht nur eine Design-Variante, sondern systematisch viele alternative Varianten simuliert werden. Denn nur, wenn die Konsequenzen der Alternativen bekannt sind, kann man faktenbasiert entscheiden. Durch das systematische generieren und analysieren von Alternativen werden bessere Lösungen erkennbar, und zugleich auch die Robustheit von Lösungsansätzen testbar. Denn wenn kleine Änderungen an Maschinenparametern große Änderungen am Ergebnis verursachen, ist der Prozess nicht robust.

Viele Varianten prüfen – parallel, nicht sequentiell

Um diese Erkenntnisse zu erlangen, muss man eine Vielzahl von Simulationsdurchläufen durchführen. Damit das schnell und effizient vonstattengeht, sollte man diese Simulationen parallel statt nacheinander durchführen. Das ist mit smart iterativ gemeint: man prüft viele Varianten – und zwar parallel, nicht sequentiell. Deshalb ist es wichtig, dass die Simulationssoftware entsprechend schnell ist. Genau hierauf ist die Software Cadmould von Simcon optimiert. Auch das Aufsetzen und Analysieren von Simulationsvarianten lässt sich mit der Lösung Varimos von Simcon weitgehend automatisieren und beschleunigen.

Cross-Funktional bedeutet: Damit Front-Loading gut funktioniert, müssen die Perspektiven von Werkzeugmachern, Maschineneinrichtern sowie Messtechnik/Qualitätsmanagement bereits beim Formteil-Design einfließen. Das bedeutet, dass gemeinsame Design-Reviews stattfinden, bei denen die Simulationsergebnisse gemeinsam besprochen werden, um die wichtigsten Entscheidungen gemeinsam zu treffen. Um das zu ermöglichen, sollten produktbezogene, abteilungsübergreifende Teams frühzeitig zusammengestellt werden. Das heißt nicht, dass alle Parteien Vollzeit nur an einem Projekt arbeiten, aber sie sollten bei Design-Reviews dabei sein, eine Stimme im Engineering haben und gehört werden.

Qualitätsziele schon früh festlegen

Konsistente Erfolgsmaße: Damit Mitarbeiter funktionsübergreifend gut zusammenarbeiten können, ist es essentiell, dass alle Parteien am selben Strang ziehen. Das wird nur gelingen, wenn Einigkeit darüber besteht, wie der Erfolg gemessen werden soll. Deshalb empfehlen die beiden Software-Unternehmen, dass die Spezifikation, wie Qualität gemessen werden soll, bereits am Anfang des Projekts, während der CAD-Konstruktion stattfinden sollte. Das lässt sich entweder via Product Manufacturing Information (PMI) oder via einer Messtechniksoftware wie zum Beispiel VG Metrology von Volume Graphics realisieren. Alle nachfolgenden Prozessschritte – insbesondere auch die simulative Optimierung – sollten anhand der hier festgelegten Qualitätsmaße evaluiert werden.

Digitale Durchgängigkeit durch miteinander kompatible Software

Schließlich plädieren Simcon und Volume Graphics für die digitale Durchgängigkeit. Meist werden im Verlauf eines neuen Projekts mehrere Softwarepakete eingesetzt – für CAD über Simulation und Transfer auf die Maschine bis hin zur Messtechnik. Damit die funktionsübergreifende Zusammenarbeit möglichst reibungslos und ohne Doppelarbeit abläuft, ist es wichtig, dass diese Software miteinander kompatibel ist. So ist zum Beispiel VG Metrology kompatibel mit Cadmould und Varimos von Simcon. Das hat den Vorteil, dass man Qualitätsmaße für das Formteil nur einmal einheitlich festlegen muss. Schon beim Erstellen des CAD-Designs wird der Messplan definiert, anhand dessen die Qualität der Teile später geprüft werden soll. Hiermit werden sowohl die Simulationsergebnisse als auch später die realen Teile vermessen. Diese Qualitätsmaße können dann in Varimos direkt als Optimierungsziele verwendet werden. So optimieren Kunststoffverarbeiter simulativ genau die Maße, die Sie später in der realen Welt – beispielsweise per industriellem CT-Scan – messen möchten.

sk