01.11.2012

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Sigma Engineering: Transfer Molding Prozess akkurat simulieren

Dank des 3D-Ansatzes und der Möglichkeit alle Komponenten und Wechselwirkungen in einem Werkzeug zu berücksichtigen, kann die Prozesssimulationssoftware SIGMASOFT® laut Anbieter die komplexen Effekte während des Transfer Molding Prozesses genau vorhersagen. So können Try-and-Error-Versuche reduziert und die Produktivität gesteigert werden. In den letzten zwei Jahren wurde die prozessorientierte Simulationssoftware SIGMASOFT® für die Modellierung des Transfer Molding Prozesses angepasst, wobei das letzte Software Release v5.0 deutlich verkürzte Rechenzeiten verspricht.

Der Prozess "Transfer Molding"
Der Prozess des "Transfer Molding" ist in der Industrie zur Herstellung umspritzter Komponenten, wie z.B. ummantelter Chips und elektronischer Baugruppen, etabliert. In diesem Prozess wird eine vordefinierte Menge Harz, üblicherweise ein Duroplast, von der Raumtemperatur bis zu seiner Schmelzetemperatur aufgeheizt und anschließend durch einen Kanal in die Werkzeugkavität gepresst. In der Kavität befinden sich meist verschiedene Einlegeteile, z.B. elektronische Komponenten, die so umspritzt, gekapselt und geschützt werden.

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Qualität des endgültigen Bauteils und die Produktivität des Prozesses. Einerseits ist es wichtig, sicherzustellen, dass das Harz mit der richtigen Viskosität problemlos in die Kavität und um die Einlegeteile herum fließt, wobei Lufteinschlüsse vermieden werden müssen. Andererseits ist es wichtig, die Füll- und Vernetzungszeiten während der Reaktion des Materials auf ein Minimum zu reduzieren, während die Funktionsfähigkeit der umspritzten Komponenten erhalten bleiben muss.

Umspritzen von elektronischen Komponenten akkurat vorhersagen
SIGMASOFT® bietet den Angaben nach mehrere Vorzüge bei der Simulation des Prozesses: das Umströmen der Einlegeteile, die Vernetzung des Reaktionsharzes und die thermischen Interaktionen zwischen den einzelnen Systemkomponenten (Kavität, Heizelemente, Einlegeteile und fließende Schmelze) können genau und 3-dimensional reproduziert werden.

Eine typische Anwendung der Simulation ist daher die Vorhersage, welchen Einfluss alternative Vorheizbedingungen der Einlegeteile auf die Gesamtzykluszeit bzw. Qualität haben. Eine Standardanwendung ist die Vorhersage der Lage von Lufteinschlüssen, die als Schwachstellen wirken und die mechanische Funktion des Bauteils beeinträchtigen können. Änderungen der Prozesseinstellungen, wie Füllgrad oder -temperatur, und ihre Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des Prozesses und die Qualität des Artikels werden ebenfalls bestimmt. Mögliche Probleme in der Produktion, wie hohe Scherraten und lokale Überhitzungen, können einfach vorhergesagt und vor der tatsächlichen Problementstehung korrigiert werden.

SIGMASOFT® macht es demnach möglich, alle Komponenten eines Systems, inklusive ihrer realen Materialeigenschaften, in die thermische und rheologische Simulation einzubeziehen. Der Vernetzungsalgorithmus erlaubt die simultane Erstellung eines fehlerfreien 3D-Netzes für alle Komponenten innerhalb von Minuten und mit minimalem Benutzeraufwand. Durch die Nutzung intelligenter Netze aus dem letzten Release können den weiteren Angaben zufolge die für die numerische Berechnung von Transfer Molding Prozessen nötige Elementanzahl um bis zu 90 % reduziert und die Berechnungszeiten drastisch beschleunigt werden.