Topologieoptimierung – Material entfernen, wo es nicht gebraucht wird

Die für Hybridbauteile charakteristischen Versteifungen und Verrippungen aus Kunststoff werden nicht überall gleich beansprucht. Weniger belastete Bereiche können daher „dünner“ ausgelegt werden, um Material zu sparen und das Bauteilgewicht zu minimieren. Bereiche dagegen, die Belastungsspitzen zu tragen haben, können „dicker“ konstruiert werden. Eine Simulationssoftware, die genau diese Strukturverbesserung leistet, ist die Topologieoptimierung. Mit ihr lässt sich die günstigste Rippen- und Versteifungsstruktur ermitteln, die zu einer maximalen Bauteilsteifigkeit führt. Das Tool entfernt dabei virtuell Material aus nicht beanspruchten Bereichen des Bauteils. Letztlich ergibt sich die richtige Lage und jeweils erforderliche Dicke der Rippen und Versteifungen. Bei nahezu gleichem Materialverbrauch und damit gleichen Werkstückkosten sind die Bauteile nach der Simulation deutlich steifer und damit belastbarer.

Integrative Simulation – richtungsabhängige Bauteileigenschaften berechnen

Beim Spritzgießen glasfasergefüllter Thermoplaste richten sich die zur Materialverstärkung zugegebenen Glasfasern während des Werkzeugfüllprozesses – je nach Bauteilbereich und Wanddicke – unterschiedlich aus. Dadurch werden bestimmte Eigenschaften des Formteils wie zum Beispiel die Schwindung, Steifigkeit und Festigkeit beeinflusst. Dies kann später Probleme verursachen. Ein Hilfsmittel, mit dem sich die Bauteileigenschaften präzise beschreiben und das Bauteil in puncto Belastung und Gewicht optimieren lässt, ist die so genannte Integrative Simulation. Sie verknüpft die Prozesssimulation und die Strukturanalyse und macht die aus dem Herstellprozess resultierenden inneren Bauteileigenschaften nachfolgenden Simulationen zugänglich. LANXESS hat dieses Simulationstool so weit entwickelt, dass es selbst bei komplexen Bauteilen wie hoch integrierten Ölwannen und Frontends schnell sehr gute Ergebnisse liefert.