Technoplast 3D Werkzeugkonstruktion und Simulation

Die Firma Technoplast Kunststofftechnik ist international führender Anbieter von Werkzeugen für die PVC- und Holzprofilextrusion mit besonderer Spezialisierung in der Produktion von Maschinen und Werkzeugen für die Fensterprofilindustrie. Die RISC Software GmbH wurde beauftragt bei der Umstellung der zentralen Entwicklungsumgebung von 2D auf 3D maßgeblich mitzuwirken, sodass der Prozess für die Werkzeugerstellung zukünftig weitestgehend automatisiert abläuft.

Die Firma Technoplast Kunststofftechnik aus Micheldorf (OÖ) ist mit 200 Mitarbeitern, 45,6 Mio. Euro Umsatz im Geschäftsjahr 2003/2004 und mehreren ausländischen Niederlassungen bei einer Exportquote von 99 Prozent weltweit die Nummer Zwei im Bereich der Extrusionstechnik. Technoplast ist international führender Anbieter von Werkzeugen für die PVC- und Holzprofilextrusion mit besonderer Spezialisierung in der Produktion von Maschinen und Werkzeugen für die Fensterprofilindustrie.

Ein Extrusionswerkzeug besteht aus mehreren Metallplatten, in die mittels CNC-Maschinen ein so genannter Strömungskanal hineinerodiert bzw. gefräst wird. Das zähflüssige PVC-Gemisch aus dem Extruder wird mit ca. 400 bar Druck durch den Strömungskanal gepresst und kommt am Ende als fertiges Profil heraus. Die Herausforderung bei der Konstruktion liegt insbesondere in der gleichmässigen Verteilung des gewaltigen Drucks, sodass das entstehende Profil an allen Stellen die gleiche Dichte aufweist.

Die Entwicklung eines solchen Extrusionswerkzeuges ist ein mehrstufiger Prozess, der viel Know-how und abteilungsübergreifende Zusammenarbeit erfordert: Bis zur Einführung der neuen Entwicklungsumgebung erarbeiteten die Konstrukteure einen 2D-Konstruk- tionsplan für das Extrusionswerkzeug. Dieser Plan musste manuell für die Fertigung in ein 3D-Fertigungsmodell umgewandelt werden. Danach wurden in der Fertigung zeit- und kostenaufwändige Testläufe auf einer Produktionsanlage durchgeführt um das Extrusionswerkzeug zu testen.

Die RISC Software GmbH nahm sich die Anforderungen der Firma Technoplast zu Herzen und half den Prozess der Werkzeugkonstruktion von Grund auf zu verbessern: Nach eingehender, produktunabhängiger Beratung wurde gemeinsam mit Technoplast eine neue Entwicklungsumgebung ausgewählt. In Folge wurde diese von der RISC Software GmbH an die spezifischen Anforderungen von Technoplast angepasst, indem wiederkehrende Konstruktionsschritte automatisiert wurden. Der Konstruktionsprozess konnte dadurch beschleunigt werden und die Mitarbeiter von Technoplast wurden von unangenehmen Routinetätigkeiten befreit. Der Einsatz von 3D-Modellen hilft den Mitarbeitern Konstruktionsfehler bereits in der Konstruktionsphase zu vermeiden. Darüber hinaus konnte der bislang notwendige Umwandlungsschritt vom 2D-Konstruktionsplan auf 3D-Fertigungsmodell in Richtung Fertigung eliminiert werden.

Zusätzlich wurde ein FE-Simulationsprogramm in die 3D-Konstruktionssoftware integriert. Damit ist ein frühzeitiges Bewerten und Korrigieren der komplexen Strömungskanäle bereits zu einem Zeitpunkt möglich, zu dem das Extrusionswerkzeug nur als 3D-CAD-Modell vorliegt. Damit sollen zeitaufwändige und teure Testläufe auf einer Produktionsanlage eingespart werden. Die Modelldaten für FE-Simulationen müssen höhere Anforderungen bezüglich der korrekten Beschreibung der Geometrien erfüllen als dies für CAD-Daten der Fall ist. So dürfen Volumenmodelle zum Beispiel keine freistehenden Flächen, Unterschneidungen oder Risse in der Oberfläche aufweisen. Das in der CAD-Konstruktion entwickelte Werkzeugmodell entspricht diesen Anforderungen nicht und muss für die Simulation entsprechend aufbereitet werden. Die RISC Software GmbH entwickelte für Technoplast eine Lösung, die beim Export der Modelle zur FE-Simulation sämtliche Korrekturen automatisch durchführt und damit eine manuelle Nacharbeit obsolet macht.

Insgesamt betrachtet konnte der gesamte Prozess der Werkzeugkonstruktion maßgeblich und nachhaltig verbessert werden, sodass Aufträge in Zukunft rascher, fehlerfreier und mit weniger Kosten abgearbeitet werden können.

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