Was ist plastischer Fluss?

Unter plastischem Fließen versteht man in der Materialwissenschaft und -mechanik die dauerhafte Verformung oder Umformung eines Materials, ohne dass es bricht oder reißt. Dieses Phänomen tritt bei Materialien auf, die sich plastisch verformen können. Bei diesem Prozess kann das Material seine Form verändern und diese neue Form auch nach dem Wegfall der angelegten Spannung beibehalten.

Das plastische Fließen eines Materials ist durch die Bewegung von Versetzungen innerhalb seiner Kristallstruktur gekennzeichnet. Versetzungen sind Defekte oder Unregelmäßigkeiten in der Anordnung der Atome innerhalb eines Kristallgitters. Wenn eine äußere Kraft auf ein Material einwirkt, werden diese Versetzungen verschoben, so dass sich das Material plastisch verformen kann.

Im Gegensatz zur elastischen Verformung, bei der ein Material nach Aufhebung der Belastung wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, führt die plastische Verformung zu einer dauerhaften Formveränderung. Das plastische Fließen ist ein entscheidender Aspekt bei verschiedenen Fertigungsverfahren, wie z. B. der Metallumformung, bei der Materialien wie Metalle und Kunststoffe durch Verfahren wie Schmieden, Walzen, Strangpressen oder Gießen in die gewünschte Form gebracht werden.

Das Verständnis des plastischen Fließverhaltens von Werkstoffen ist eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung und Konstruktion von Produkten, die verschiedenen Kräften und Belastungen standhalten können, ohne zu versagen oder zu brechen. Ingenieure und Wissenschaftler untersuchen die Plastizität von Materialien, um die zuverlässige und sichere Leistung von Strukturen und Komponenten in verschiedenen Anwendungen zu gewährleisten.

Wozu dient dieses Verfahren?

Kunststofffließverfahren werden eingesetzt, um Materialien in die gewünschte Form zu bringen, ohne dass es zu Brüchen oder Fehlern kommt. Diese Verfahren sind im verarbeitenden Gewerbe und in verschiedenen Industriezweigen für die Herstellung einer breiten Palette von Produkten von entscheidender Bedeutung. Im Folgenden werden einige gängige Verwendungszwecke für Fließverfahren genannt:

1. Materielle Formgebung:
   • Metalle: Kunststoff-Fließverfahren wie Schmieden, Walzen, Strangpressen und Ziehen werden üblicherweise eingesetzt, um Metalle in verschiedene Formen wie Bleche, Stangen, Rohre und komplizierte Bauteile zu bringen.
   • Polymere/Kunststoffe: Spritzgießen, Extrusion und Blasformen sind Kunststofffließverfahren, die in großem Umfang eingesetzt werden, um Polymere und Kunststoffe zu verschiedenen Produkten zu formen, darunter Behälter, Verpackungen und Konsumgüter.
2. Produktherstellung:
   • Kunststoff-Fließverfahren sind bei der Herstellung einer Vielzahl von Produkten von grundlegender Bedeutung, z. B. bei Automobilkomponenten, Teilen für die Luft- und Raumfahrt, Haushaltsgegenständen und Industriemaschinen.
3. Deformationskontrolle:
   • Das Verständnis des plastischen Fließens ist für die Kontrolle und Vorhersage der Verformung von Werkstoffen während des Herstellungsprozesses von wesentlicher Bedeutung. Dieses Wissen hilft Ingenieuren, Bauteile mit den gewünschten Formen und Eigenschaften zu entwerfen.
4. Recycling:
   • Fließverfahren für Kunststoffe spielen beim Recycling eine Rolle, da sie die Umformung und Neuformung bestimmter Materialien ohne Verschlechterung ihrer Eigenschaften ermöglichen.
5. Strukturelle Integrität:
   • Plastische Fließvorgänge sind entscheidend für die strukturelle Integrität von Materialien und Komponenten. Wenn Ingenieure verstehen, wie sich Materialien plastisch verformen, können sie Strukturen entwerfen, die verschiedenen Belastungen und Beanspruchungen standhalten.
6. Kosteneffiziente Produktion:
   • Kunststofffließverfahren sind oft kostengünstiger als andere Verfahren zur Formgebung von Werkstoffen, so dass sie in der Großserienproduktion weit verbreitet sind.
7. Anpassungen:
   • Kunststoff-Fließverfahren ermöglichen ein hohes Maß an individueller Anpassung des Produktdesigns. Die Hersteller können Bauteile mit spezifischen Formen und Größen herstellen, um die Anforderungen verschiedener Anwendungen zu erfüllen.
8. Effizienz in der Massenproduktion:
   • Kunststoff-Fließverfahren eignen sich gut für die Massenproduktion und ermöglichen die effiziente und schnelle Herstellung großer Mengen von Produkten in gleichbleibender Qualität.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kunststofffließverfahren für die Formgebung von Werkstoffen in der Fertigung unerlässlich sind und die Herstellung einer breiten Palette von Produkten mit unterschiedlichen Formen, Größen und Eigenschaften ermöglichen. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil von Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Konsumgüterindustrie und dem Bauwesen.

Optimierung der Anschnitte und des Geschwindigkeitsprofils des Stößels

Zweck dieses Beispiels

Dieses Beispiel verdeutlicht verschiedene Aspekte der Leistungsfähigkeit von CAE-Software für die Kunststoffindustrieund wie solche Software strategisch eingesetzt werden kann. Es zeigt, wie viele der Konzepte, die in den Themenbereichen Entwurf und Verarbeitung > Physik ausführlich behandelt werden, in die Praxis umgesetzt werden können. Zu diesen Themen gehören Einspritzdruck, Füllmuster, Schmelzefrontfläche und Schmelzefrontgeschwindigkeit, Angussdesign und -balance sowie Anschnittdesign.

Beschreibung dieses Beispiels

Das Beispiel führt durch die Designüberlegungen für Präzisionsformteile aus Kunststoff in einer simultanen Entwicklungsumgebung. Es veranschaulicht die Rolle der Computersimulation in jedem iterativen Schritt des Prozesses. Das für dieses Beispiel verwendete Softwarepaket ist C-MOLD Process Solution. In Phase I wird C-MOLD Filling EZ verwendet, um das ursprüngliche Design zu analysieren und die Anschnittposition und das Stößelgeschwindigkeitsprofil zu bestimmen; Phase II verwendet C-MOLD Filling und Post-Filling für eine detailliertere Analyse der Materialauswahl, des Teile- und Werkzeugdesigns und der Prozessbedingungen.

Phase I: Schnelle und einfache Simulation mit C-MOLD Filling EZ

In dieser ersten Phase des Entwurfsprozesses führen wir eine erste Simulation mit C-MOLD Filling EZ durch, das eine dreidimensionale Formfüllsimulation von Newtonschen Flüssigkeiten unter isothermen Bedingungen. Filling EZ ist für die vorläufige Analyse von Bauteil-, Anschnitt- und Prozessdesigns konzipiert. Anschließend durchlaufen wir mehrere Design-Iterationen, wobei wir jedes Mal die Design-Variablen (z. B. Position und Anzahl der Anschnitte) ändern, die Analyse erneut durchführen und die Ergebnisse beobachten. Am Ende von Phase I haben wir die beste Position für den Anschnitt und ein optimales Laufgeschwindigkeitsprofil ermittelt.

Gegeben

DFM-Design für die Fertigung

Ein erster Produktentwurf.

Zielsetzung

Bestimmung der richtigen Position des Gates und des optimalen Geschwindigkeitsverlaufs.

Kriterien für die Gestaltung

- Erzeugen Sie ein gleichmäßiges Füllmuster mit einer minimalen Fließlänge und einem minimalen Einspritzdruckbedarf.

- Behalten Sie eine konstante Schmelzfrontgeschwindigkeit bei, um Eigenschaftsschwankungen zu minimieren.

- Design für Fertigung und Montage, Concurrent Engineering und frühzeitige Einbeziehung von Lieferanten.

Bei Sincere Tech Kunststoffform Als Unternehmen sind wir bestrebt, an der Spitze der Branche zu bleiben und zukünftige Trends und Innovationen zu nutzen. Wir erforschen ständig fortschrittliche Materialien und Verbundwerkstoffe, die eine verbesserte Leistung und Nachhaltigkeit bieten. Unsere kontinuierlichen Investitionen in Forschung und Entwicklung ermöglichen es uns, innovative Lösungen anzubieten, die den sich entwickelnden Anforderungen unserer Kunden gerecht werden. Wir sind einer der besten Formenlieferanten in China.

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