Agentenbasierte KI trifft auf Schweißnaht-Mapping für eine durchgängige Spritzgusssimulation
Das neueste Converse-Add-in-Update von PART Engineering überträgt Schweißnahtdaten aus der Spritzgusssimulation automatisch direkt in Ihr statisches FEA-Modell
Die größte Schwachstelle jedes Spritzgussteils wird übersehen
Schweißnähte gehören zu den häufigsten strukturellen Schwachstellen bei spritzgegossenen Kunststoffbauteilen. Sie entstehen überall dort, wo sich beim Füllen zwei Schmelzfronten treffen, und an diesen Stellen führen die molekulare Ausrichtung, Kerbwirkungen und ein verringerter Packungsdruck zusammen dazu, dass die lokale Festigkeit im Vergleich zum umgebenden Material messbar abnimmt. In manchen Fällen verringern Schweißnähte die lokale Bauteilfestigkeit erheblich, und zwar um bis zu 50 %.
Jeder Simulationsingenieur, der mit Spritzgussteilen arbeitet, weiß das. In der Praxis werden Schweißnaht-Effekte jedoch routinemäßig vollständig aus strukturellen FEA-Modellen ausgeklammert oder mit groben Annäherungen behandelt, beispielsweise indem geschätzten Schweißnahtzonen pauschal niedrigere Festigkeitseigenschaften zugewiesen werden, die eher auf Faustregeln als auf tatsächlichen Prozessdaten basieren. Der Grund dafür ist praktischer Natur: Die Übernahme genauer Schweißnahtinformationen aus einer Formsimulation in ein Strukturmodell erforderte schon immer einen erheblichen manuellen Aufwand, und dieser Aufwand passt selten in einen routinemäßigen Simulations-Workflow.
Die Folge sind Strukturanalysen, die die Festigkeit des Bauteils überschätzen. Die kritischste Stelle in einem Bauteil ist nicht unbedingt die mit der höchsten Spannung, sondern die mit dem höchsten Auslastungsgrad, und Schweißnähte sind eine Hauptursache für lokale Festigkeitsminderungen, die bei Standard-FEA-Konfigurationen völlig übersehen werden. Konstruktionsfreigaben erfolgen auf der Grundlage von Vorhersagen, die die Realität der Fertigung nicht widerspiegeln, und Ausfälle im Einsatz lassen sich auf eine Schweißnaht zurückführen, die niemand richtig modelliert hat.
Schweißnahtdaten, automatisch vom Prozess zur Struktursimulation übertragen
Die neueste Erweiterung des Converse-Add-ins führt die automatische Abbildung von Schweißnähten direkt in Synera ein. Die in der Spritzgusssimulation ermittelten Schweißnahtpositionen werden automatisch übertragen und auf das strukturelle FEA-Modell abgebildet. Die Schweißnahtfestigkeit wird dann als Funktion des Schweißnahtwinkels und der rheologischen Parameter der Schmelze mithilfe von MatScape geschätzt, dem in Converse integrierten Materialmodellierungsmodul von PART Engineering, das gebrauchsfertige Materialkarten und Festigkeitseigenschaften für die FEA-Analyse generiert und diese den abgebildeten Schweißnahtpositionen im Strukturmodell zuordnet.
Das bedeutet, dass die Strukturanalyse nicht mehr auf Vermutungen darüber angewiesen ist, wo sich die Schweißnähte befinden oder um wie viel sie die lokale Festigkeit verringern. Die tatsächliche Position und Geometrie der Schweißnaht aus der Prozesssimulation bestimmt die Zuweisung der Eigenschaften, und die Festigkeitsabschätzung ist physikalisch fundiert, anstatt auf konservativen Faustregeln zu basieren.
Die neue Funktion zur Abbildung von Schweißnähten lässt sich in die automatisierten End-to-End-Simulationsworkflows von Synera integrieren und vereint folgende Funktionen:
- Simulationsergebnisse des Spritzgussprozesses als Eingabedaten
- Automatische Erkennung und Übertragung der Lage der Schweißnaht
- Abschätzung der Schweißnahtfestigkeit in MatScape auf der Grundlage des Schweißnahtwinkels und der Schmelzeigenschaften
- Zuordnung der abgebildeten lokalen Festigkeitseigenschaften direkt zum strukturellen FEA-Modell
- Strukturelle Analyse, die die tatsächlichen, durch den Fertigungsprozess verursachten Schwachstellen widerspiegelt
Die KI-Agenten von Synera können einen vollständigen Converse-Workflow zur Schweißnahtkartierung autonom auslösen, wodurch die Übertragung von Prozesssimulationsdaten initiiert, die MatScape-Festigkeitsberechnung durchgeführt und das Strukturmodell bei Änderungen der Konstruktionsparameter aktualisiert wird. Für Teams, die iterative Simulationszyklen über mehrere Lastfälle oder Konstruktionsvarianten hinweg durchführen, übernimmt der Agent die Schweißnahtbewertung in jedem Zyklus, ohne dass beim Übergang zwischen Prozess- und Struktursimulation ein manueller Eingriff erforderlich ist.
Die Erweiterung des Synera Marketplace um die Abbildung von Schweißnähten ist genau die Art von Integration, die die Agentenplattform für jeden Simulationsingenieur, der sie nutzt, leistungsfähiger macht. Die Verknüpfung von Prozess- und Struktur-Simulation war bisher immer mit manuellem Aufwand beim Übergang verbunden. Da dieser Übergang nun innerhalb von Synera automatisiert ist und die KI-Agenten von Synera diese Workflows selbstständig aufrufen können, lässt sich der gesamte Zyklus von der Spritzgusssimulation bis zur Bewertung der strukturellen Festigkeit auf einer vernetzten Engineering-Toolchain abwickeln.
— Andrew Sartorelli, VP of Software Partnerships at Synera
Was ist neu: Von manuellen Workarounds zu einem automatisierten Workflow
Bisher erforderte die Einbeziehung von Schweißnaht-Effekten in ein strukturelles FEA-Modell zwei separate manuelle Schritte: Zunächst musste anhand von Erfahrungswerten oder einer separaten Auswertung der Spritzguss-Simulationsergebnisse geschätzt werden, wo sich die Schweißnähte befanden, und anschließend mussten diesen geschätzten Bereichen manuell niedrigere Festigkeitseigenschaften zugewiesen werden. Beide Schritte waren anfällig für Fehleinschätzungen. Die Positionen der Schweißnähte wurden eher geschätzt als direkt übernommen, und die Werte für die Festigkeitsminderung basierten häufig auf konservativen Faustregeln statt auf material- und geometriespezifischen Daten.
Die neue Funktion ändert beides. Die Positionen der Schweißnähte werden nun automatisch aus der Prozesssimulation in das Strukturmodell übernommen. Eine manuelle Identifizierung oder Zonenzuordnung ist nicht mehr erforderlich. Und dank der von MatScape angebotenen, vom Schweißnahtwinkel abhängigen Festigkeitsabschätzung spiegelt die Verringerung der lokalen Eigenschaften die tatsächliche Geometrie der Schweißnaht wider und nicht mehr eine pauschale, konservative Annahme.
„Das Ergebnis ist eine Bewertung der Schweißnaht, die sowohl genauer als auch praktischer in routinemäßige Simulationsabläufe zu integrieren ist“, erklärte Dr. Wolfgang Korte, Geschäftsführer bei PART Engineering. „Für Anwender, die die KI-Agenten von Synera nutzen, bedeutet dies, dass sie Arbeitsabläufe aufrufen, die eine hohe Genauigkeit gewährleisten und auf deren Ergebnisse sich Ingenieure verlassen können.“
In Kombination mit den Synera-KI-Agenten kann dieser durchgängige Workflow kontinuierlich und autonom ablaufen, wodurch der Übergang vom Prozess zur Struktur als Engpass vollständig beseitigt wird.
Der ROI: Zuverlässigere Prognosen in einer früheren Entwicklungsphase
Der Nutzen der Schweißnahtkartierung zeigt sich dort, wo es am wichtigsten ist, bei der Simulationsgenauigkeit und der Entwicklungssicherheit:
- Realistischere Festigkeitsprognosen für Kunststoffspritzgussteile - basierend auf den tatsächlichen Prozessdaten statt auf Näherungswerten
- Geringerer manueller Aufwand bei der Vorbereitung der Struktur-Simulation – die Übertragung von Schweißnahtlinien und die Zuweisung von Eigenschaften erfolgen automatisch
- Schnellere Konstruktionsiterationen durch durchgängig automatisierte Arbeitsabläufe in Synera. Verbesserte Produktzuverlässigkeit und geringeres Risiko unerwarteter Ausfälle im Einsatz an Schweißnahtstellen
- Frühzeitige Erkennung kritischer Bereiche im Entwicklungsprozess, noch vor physikalischen Tests
Indem sie die Auswirkungen von Schweißnähten direkt in die Arbeitsabläufe der Strukturanalyse einbeziehen, können Simulationsingenieure die tatsächliche strukturelle Leistungsfähigkeit von Spritzgussteilen zuverlässig bewerten und durch Schweißnähte verursachte Fehler erkennen, bevor diese den Prüfstand erreichen.
Entwickelt für Simulationsingenieure, die mit Kunststoffspritzgussteilen arbeiten
Die Converse-Funktion zur Abbildung von Schweißnähten richtet sich an Simulationsingenieure, die für die statische Bewertung von Kunststoffspritzgussteilen zuständig sind, insbesondere in Automobil- und Industrieanwendungen, in denen Kunststoffkomponenten strukturelle Lasten tragen und Bauteilversagen weitreichende Folgen haben. Wenn Schweißnähte in Ihrem aktuellen Arbeitsablauf als bekanntes Risiko behandelt werden, das sich nur schwer angemessen berücksichtigen lässt, ermöglicht dieses Update die praktische Einbeziehung dieser Nähte in jede von Ihnen durchgeführte Simulation.
Besuchen Sie den Synera Marktplatz oder wenden Sie sich an Ihre internen IT-Administratoren, um das Converse-Add-in zu installieren.
Für die Nutzung des Converse-Add-ins ist eine aktive Converse-Lizenz von PART Engineering erforderlich. Das MatScape-Modul zur Abschätzung der Schweißnahtfestigkeit ist ein integraler Bestandteil der Converse-Software-Suite. Für Informationen zur Lizenzierung wenden Sie sich bitte an PART Engineering.
