Schnelle Methode zur Approximation von Druck- und Faserorientierungsverteilung infolge prozess- und materialbedingter Streuungen im Spritzguss

Spritzguss ist einer der industriell wichtigsten Prozesse zur Fertigung von faserverstärkten und unverstärkten Polymeren. Bedingt durch Materialschwankungen, Umwelteinflüsse und Maschinenverschleiß treten allerdings Streuungen in der Bauteilproduktion auf, welche Auswirkungen auf die Bauteilqualität und die -eigenschaften haben. Diese Unsicherheiten führen zu Ausschuss und zur Erhöhung von Sicherheitsfaktoren, was sich negativ auf die Ökobilanz und das Leichtbaupotential auswirkt. Um die Auswirkungen der Unsicherheiten auf Kavitätsinnendruck und Faserorientierung quantifizieren zu können, wird mittels CFD-Simulationen in OpenFOAM eine virtuelle Parameterstudie mit variierenden Prozess- und Materialtemperaturen, Faserlängen und Materialzuständen durchgeführt. Auf Basis dieser Parameterstudie werden schnelle Methoden zur Approximation der statistischen Verteilung des Kavitätsinnendrucks und der Faserorientierung unter multiplen Parameterschwankungen entwickelt. Die entwickelten Methoden ermöglichen ein effizientes Erzeugen von Prozessstreubändern und stimmen gut mit den Ergebnissen von 3D-Simulationen überein.