Formteile schneller entwickeln, Kosten senken

Die Bayer MaterialScience AG versteht sich nicht nur als Rohstoffhersteller, sondern auch als Solution Provider, der Innovationen bei Materialien, Technologien und Prozessen eigenständig oder in Kooperation mit Kunden vorantreibt. Jüngstes Beispiel dieses Selbstverständnisses ist ein neues Simulations- und Berechnungstool namens DPP (Design & Processing Properties).

Es wurde von Experten des Unternehmens für Spritzgussbauteile und zugehörige Werkzeuge entwickelt und steht seit kurzem Kunden online zur Verfügung. „Konstrukteure und Verarbeiter unserer Werkstoffe können mit der patentierten Software erhebliche Einsparungen erzielen. Denn sie verkürzt die Entwicklungszeit von Bauteilen, reduziert die Zahl der Prototypen und verringert die Zahl der Spritzgießversuche“, erläutert Olaf Zöllner, Leiter der Gruppe Injection Molding Technologies in der Business Unit Polycarbonates.

Stärke des Programms ist seine Flexibilität und Schnelligkeit. Der Nutzer kann zum Beispiel jederzeit die Verarbeitungsparameter im Rechner variieren und sofort sehen, was sich an den Eigenschaften des Formteils ändert. „Der Ingenieur gibt die Anforderungen, die das Bauteil erfüllen muss, in das Programm ein. Die Software ermittelt ihm daraus einen Vorschlag für das Material, die beste Konstruktion und die richtigen Verarbeitungsbedingungen“, so Zöllner.

DPP unterteilt sich in mehrere Module. Mit dem Design Modul lässt sich das mechanische Verhalten des betrachteten Thermoplasten unter den Bedingungen des Einsatzes ermitteln. Es liefert Spannungs-Dehnungskurven und Sekantenmodule, gibt die Belastungsgrenzen an und beschreibt den Temperatureinfluss. „Erstmals ist es auch möglich, die Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften flächendeckend darzustellen“, so Zöllner. Mit dem Processing Modul kann festgelegt werden, wie eine bestimmte Konstruktion am besten spritzgegossen wird. Es berechnet wichtige Prozesskennwerte wie zum Beispiel den Fülldruck bei verschiedenen Schmelzetemperaturen, die Dosierzeit in Abhängigkeit von der Schneckendrehzahl und die Schwindung bei der Verarbeitung.

Das Rheological Modul gibt Auskunft über die Schmelzeviskosität in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit und der Schmelzetemperatur. Das Mechanical Modul verfeinert die im Design Modul gewonnenen Daten und analysiert, wie diese von der Verarbeitung und der Bauteilgeometrie abhängen. Für Wanddicken zwischen 1,5 und 4 Millimetern und für die jeweils gewählten Prozessbedingungen führt es virtuelle Zugversuche aus und stellt die Ergebnisse in einem Spannungs-Dehnungsdiagramm dar. Im fünften Modul, dem Virtual Lab, kann der Nutzer von DPP mit definierten Vorgaben nach einem geeigneten Thermoplasten für eine avisierte Anwendung suchen.

Die neue Software arbeitet auf Basis eines neuronalen Netzwerkes. Dieses ahmt in vereinfachter Form die Informationsverarbeitung über Neuronen im menschlichen Hirn nach. Die künstlichen Neuronen empfangen von ihren Nachbarn Daten, werten diese aus und entscheiden danach, welche Daten sie wohin weitergeben. Wird eine Information in ein solches Netzwerk gegeben, wird sie zu einem Resultat verarbeitet, das sich an den „Ausgangsneuronen“ ablesen lässt. Damit dies funktioniert, müssen die Neuronen und ihre Verknüpfung untereinander zuvor programmiert werden – und zwar mit „Musterbeispielen“, für die die Eingabewerte und Resultate bekannt sind. Dies geschieht im Falle von DPP laufend unter anderem mit einer Fülle von Materialkennwerten und Prozessdaten.

DPP ist auf einem zentralen Server von Bayer MaterialScience installiert. Unter http://www.plastics.bayer.com/plastics/emea/de/dpp/index.jsp finden sich nähere Infos zu den Nutzungsbedingungen sowie eine Online-Gebrauchsanleitung. Nach einer Registrierung mit Password-Vergabe können Kunden interaktiv von ihrem PC aus mit einem lokal installierten Webclient über eine direkte Internetverbindung auf die Software zugreifen.

Mit einem Umsatz von 10,7 Milliarden Euro im Jahr 2005 gehört die Bayer MaterialScience AG zu den weltweit größten Polymer-Unternehmen. Geschäftsschwerpunkte sind die Herstellung von High-Tech-Polymerwerkstoffen und die Entwicklung innovativer Lösungen für Produkte, die in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden. Die wichtigsten Abnehmerbranchen sind die Automobilindustrie, die Elektro-/Elektronik-Branche sowie die Bau-, Sport- und Freizeitartikelindustrie. Bayer MaterialScience produziert an 40 Standorten rund um den Globus und beschäftigt etwa 18.800 Mitarbeiter. Bayer MaterialScience ist ein Unternehmen des Bayer-Konzerns.