Kosteneinsparung in der Produktentwicklung

TMT verlässt sich erfolgreich auf SIGMASOFT® Virtual Molding

Kunde: Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd. (CRRC Group)
SIGMASOFT® Nutzer: seit 2014
Hauptanwendung: Bewertung und Optimierung von Vulkanisationsprozessen
Lizenz: Elastomer, Thermoplast (Mehrplatzlizenz)
Webseite EN: https://www.zz-tmt.com/

Die Vulkanisation ist der wichtigste Schritt bei der Herstellung und Verarbeitung von Gummiprodukten. Die Dauer der Vulkanisation hat einen direkten Einfluss auf die Leistung des Endproduktes. Verglichen mit einer vereinfachten Abschätzung kann SIGMASOFT® Virtual Molding die Vulkanisationszeit von Gummi besser vorhersagen und somit die Anzahl der Produktionsversuche sowie die Entwicklungskosten reduzieren.

Der bekannte Gummiproduzent aus China, Zhuzhou Times New Material Technology Co., Ltd. (TMT), beschäftigt sich hauptsächlich mit Forschung, Entwicklung und technischen Anwendungen von Polymerwerkstoffen, wie z. B. Schwingungs- und Lärmreduzierung sowie Leichtbau. Ihre Produkte bestehen u. a. aus Gummi, Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen und werden vor allem in den Bereichen wie Schienenverkehr, Automotive, erneuerbaren Energien und Gebäudeschwingungsreduzierung und -isolierung eingesetzt.

TMT konstruierte eine kreisrunde, geschichtete Gummi-Hilfsfeder. Die Schichten bestehen aus vier Metallabstandshalter- und drei Gummischichten. Der maximale Außendurchmesser beträgt 320 mm und die Höhe 214 mm. Anhand dieses Beispiels soll die optimale Vulkanisationszeit des Produktes ermittelt und bewertet werden. Auf diese Weise soll der Produktentwicklungszyklus effektiv verkürzt und die Kosten der Produktentwicklung reduziert werden.

Basierend auf der jahrelangen Erfahrung ihrer Produktingenieure wurde zunächst die herkömmliche Simulation genutzt, um die Vulkanisationszeit des Produktes vorherzusagen. Aufgrund der komplexen Bauteilgeometrie und weil der Effekt der Nachvulkanisierung bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden kann, führt die Verwendung der herkömmlichen Simulation zu einem längeren Produktionszyklus und zu hohen Entwicklungskosten. Daher entschied sich TMT, die Berechnung stattdessen mit SIGMASOFT® Virtual Molding durchzuführen, weil hier viele Faktoren bereits während der Simulation berücksichtigt werden. Die Software analysiert die angemessene Dauer der Vulkanisation von 55, 60 und 70 Minuten in kurzer Zeit und sagt den entsprechenden Vulkanisationsgrad des Produktes genau voraus. Die finalen Vulkanisationsgrade für die Gummi-Hilfsfeder zu den unterschiedlichen Vulkanisationszeiten werden in den folgenden Abbildungen gezeigt.

 (c) SIGMA Engineering GmbH

Abbildung 1 – Verteilung des Vulkanisationsgrades bei 70 Minuten Vulkanisationsdauer – der Gesamtvulkanisationsgrad mit Werten zwischen 99,4 % und 100 % ist hoch

 (c) SIGMA Engineering GmbH

Abbildung 2 – Verteilung des Vulkanisationsgrades bei 60 Minuten Vulkanisationsdauer – die innenliegenden Bereiche weisen mit 98,1 % den geringsten Gesamtvulkanisationsgrad auf

 (c) SIGMA Engineering GmbH

Abbildung 3 - Verteilung des Vulkanisationsgrades bei 55 Minuten Vulkanisationsdauer – die am wenigsten ausgehärteten Bereiche weisen einen Wert von 96,3 % auf, der zu niedrig ist, um zuverlässige mechanische Eigenschaften zu gewährleisten

Wenn der Vulkanisationsgrad des Kautschuks einen Wert über 98 % erreicht, sind die physikalischen und mechanischen Eigenschaften zuverlässig und reproduzierbar. Daher wurden 60 Minuten als die optimale Vulkanisationszeit für die Gummi-Hilfsfeder identifiziert. Anschließend wurde die Genauigkeit der Softwareanalyse durch einen Quell- und einen Steifigkeitstest verifiziert.

Verglichen mit der herkömmlichen Herangehensweise zeigt SIGMASOFT® Virtual Molding eine deutlich höhere Genauigkeit der berechneten Ergebnisse. Diese Methode kann nicht nur die effiziente Auslegung des Vulkanisationsprozesses erheblich verbessern, sondern auch die Anzahl der Produktionsversuche und die Produktentwicklungskosten reduzieren.

Hauptingenieur Herr Liu sagt: „Unsere Firma TMT war 2014 die erste in China, die SIGMASOFT® für die Simulation des Kautschukvulkanisierungsprozesses verwendet hat. Mittlerweile setzen wir SIGMASOFT® erfolgreich bei der Auslegung von Vulkanisationsprozessparametern für Gummiprodukte ein und es ist damit zu einem wesentlichen Bestandteil unseres Prozessdesigns geworden. Verglichen mit der konventionellen Simulation verkürzt sie die Zeit für die Prozessgestaltung effektiv und spart Kosten während der Entwicklung.“

 (c) CRRC
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