FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

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freecad-heini-1
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by freecad-heini-1 »

Hier mal eine Anguss-Spinne aus PC-ABS-Galvano (Bayblend T45 PG):
abs-galvano-weissbruch.png
abs-galvano-weissbruch.png (227.9 KiB) Viewed 2358 times
Zum Einsatz kam ein Ringelflow der Firma EXAflow:
http://exaflow.de/wp-content/uploads/20 ... 7-2014.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=fu65j9OgAuM
PC-ABS-Galvano ist spröde, man erkennt bereits Weißbruch oberhalb der Auswerfer und im gebogenen Tunnel.
Das Werkzeug läuft dennoch prozesssicher.

Kann man so etwas irgendwie in der FEM-Simulation erkennen, ich meine die kritischen Stellen?

Mein Umgang mit FEM liegt lange zurück, aber ich weiß welche Schritte nötig sind, z.B. Netz generieren, Materialeingeschaften zuweisen, Lager und Drücke bzw. Kräfte definieren, Solver auswählen, rechnen lassen, Ergebnisse auswerten. Ich bin lernwillig.
Wer zeigt mir was ich tun muss?

Vor 2 Jahren rechnete ich aus Spaß einen Kolben mit Z88-Aurora. Dazu gab es eine hervorragende Anleitung der ich nur zu folgen brauchte:
https://www.youtube.com/watch?v=BfJUgJ93RGQ
Ich nahm verschiedene Werkstoffe und verglich die Ergebnisse.

Die Ergebnisse müssen nicht gerichtsverwertbar sein, sie dienen als Hilfe für den technischen Support um praktische Erfahrungen zu untermauern.
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tille
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by tille »

Hallo,
um eine genaue Simulation zu machen ist der Aufwand zu groß, wenns nur um das Bestätigen von Erfahrungen geht... man müsste eine transiente Simulation der Temperaturen in dem Teil machen, die den thermomechanischen Input für eine nichtlineare mechanische Analyse mit reibungsbehaftetem Kontakt und Temperaturabhängigem Materialverhalten liefert. Allein die Materialdaten zu bekommen dürfte schwierig werden und man bräuchte ein teures Programm wie Ansys, Abacus, Comsol...
Das, was dir eine lineare Analyse in FreeCad in dem Fall bietet, sieht man ja eigentlich schon an den Weissbruchstellen in dem Bild von der Angussspinne. Wenn der Maßstab stimmt, dann hat das Modell mit dem Trapezförmigen Gusskanal ein höheres Widerstandsmoment (größere Querschnittsfläche) und wird auch eher brechen wegen der scharfen Kanten und der höheren Steifigkeit.
Einführungen in FreeCAD FEM gibts z.B. hier: https://www.youtube.com/watch?v=j3UBHW_ ... e=youtu.be
https://www.youtube.com/watch?v=2N-oPw1YuXM
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bernd
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by bernd »

tille wrote:... man müsste eine transiente Simulation der Temperaturen in dem Teil machen, die den thermomechanischen Input für eine nichtlineare mechanische Analyse mit reibungsbehaftetem Kontakt und Temperaturabhängigem Materialverhalten liefert ... man bräuchte ein teures Programm wie Ansys, Abacus, Comsol ...
Naja CalculiX ist schon in der lage das zu berechnen. FreeCAD unterstützt leider noch nicht alle diese Funktionen im zusammenspiel mit CalculiX ...

Aber in bezug aif den aufwand muss ich dir vollkommen recht geben.

bernd
freecad-heini-1
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by freecad-heini-1 »

Hallo tille, vielen Dank für die Antwort,
tille wrote:Hallo,
um eine genaue Simulation zu machen ist der Aufwand zu groß, wenns nur um das Bestätigen von Erfahrungen geht... man müsste eine transiente Simulation der Temperaturen in dem Teil machen, die den thermomechanischen Input für eine nichtlineare mechanische Analyse mit reibungsbehaftetem Kontakt und Temperaturabhängigem Materialverhalten liefert.
Die Simulation der Temperaturen erachte ich als vernachlässigbar. Ein PE, PP, POM kann man auch in kaltem Zustand (20°C) noch gut biegen, ohne Bruch.
Ohne reibungsbehafteten Kontakt wird man das Entformen wohl kaum darstellen können.
tille wrote:Allein die Materialdaten zu bekommen dürfte schwierig werden ...
Mir würde ein PE, PET, POM, PP oder ähnlicher Kunststoff reichen. In Z88 Aurora findet mal solche Materialdaten in der Standard-Bibliothek.
tille wrote:Das, was dir eine lineare Analyse in FreeCad in dem Fall bietet, sieht man ja eigentlich schon an den Weissbruchstellen in dem Bild von der Angussspinne.
Sehr gut!
tille wrote:Wenn der Maßstab stimmt, dann hat das Modell mit dem Trapezförmigen Gusskanal ein höheres Widerstandsmoment (größere Querschnittsfläche) und wird auch eher brechen wegen der scharfen Kanten und der höheren Steifigkeit.
Genau so verhält es sich auch in der Praxis. Manche benötigen bunte akademische Bilder um das zu verstehen, deswegen möchte ich gerne eine Simulation um die beiden Varianten vergleichen zu können.
Vielen Dank ich werde versuchen erste Schritte mit FEM in Freecad zu gehen.
joha2
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by joha2 »

Auch auf die Gefahr hin, jetzt etwas off-topic zu sein: Als das Thema Bruchmechanik aufkam, kam mir folgendes FEM-Programm in den Sinn: http://www.impact-fem.org/ Es ist wohl open-source und auch fuer die Simulation von Abformung geeignet. Ich hab aber nur kurz durch die Tutorials gescrollt und keine Erfahrung damit. Vermutlich wird man fuer eine genaue Simulation nicht drum rum kommen, da viel Zeit in die Einarbeitung und Umsetzung zu investieren. Das ist nix, was man in 2 Stunden lernen kann. :(

Uebrigens ist die Implementierung eines FreeCAD-Interfaces zu einem Solver (wie der vorgenannte) die beste Moeglichkeit, sich in ein FEM-Programm einzuarbeiten :D :D :mrgreen:

Viele Gruesze
Johannes
freecad-heini-1
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by freecad-heini-1 »

Vielen Dank Johannes.
Hab mich etwas eingelesen. Das erfordert sicher viel Einarbeitung.
thschrader
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by thschrader »

freecad-heini-1 wrote: Fri Mar 10, 2017 10:10 am Hallo zusammen,
wer kann mir beibringen wie ich in FEM die Entformung eines Angusses berechnen kann?
...
Viele Grüße
Wilfried
Hallo Wilfried,
habe mir das Bauteil runtergeladen und werde am WE mal einen Versuch starten.Siehe auch
https://www.youtube.com/watch?v=iFOLU816mmo
https://www.youtube.com/watch?v=uM5vBT-NB4w
https://www.youtube.com/watch?v=7w2kdxFAq7k
Der in den Videos verwendete Solver (Interfoam, VOF-Methode (Volume of fluid)) lässt sich direkt
mit der cfd-wb ansteuern. Insbesondere das Beispiel von Josef Nagy konnte ich mit FC nachbauen, siehe
https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... 7&start=40
Hast du ein paar Informationen für mich über den Gussvorgang bei deinem Bauteil?
Einlass, Auslass, Druck, Temperatur, Viskosität, Dichte. Besten Dank.
Gruss Thomas
polymer
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by polymer »

Kann OpenFoam mit strukturviskosem Verhalten umgehen?
freecad-heini-1
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Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by freecad-heini-1 »

thschrader wrote: Fri Dec 15, 2017 5:51 pm
freecad-heini-1 wrote: Fri Mar 10, 2017 10:10 am Hallo zusammen,
wer kann mir beibringen wie ich in FEM die Entformung eines Angusses berechnen kann?
...
Viele Grüße
Wilfried
Hallo Wilfried,
habe mir das Bauteil runtergeladen und werde am WE mal einen Versuch starten.Siehe auch
https://www.youtube.com/watch?v=iFOLU816mmo
https://www.youtube.com/watch?v=uM5vBT-NB4w
https://www.youtube.com/watch?v=7w2kdxFAq7k
Der in den Videos verwendete Solver (Interfoam, VOF-Methode (Volume of fluid)) lässt sich direkt
mit der cfd-wb ansteuern. Insbesondere das Beispiel von Josef Nagy konnte ich mit FC nachbauen, siehe
https://forum.freecadweb.org/viewtopic. ... 7&start=40
Hast du ein paar Informationen für mich über den Gussvorgang bei deinem Bauteil?
Einlass, Auslass, Druck, Temperatur, Viskosität, Dichte. Besten Dank.
Gruss Thomas
Hallo Thomas,
danke, dass Du Dich dem Thema annehmen möchtest. Füllsimulationsprogramme wie Moldflow oder Cadmould sind zu teuer für die paar mal im Jahr. Und meist ist es so, dass man als alter Hase weiß wie ungefähr der Kunststoff das Teil füllt und an welcher Stellen ein Zusammenfluss mit Bindenaht entsteht. Das aber in einer Simulation zeigen zu können wäre super.
Bezüglich der Parameter schlage ich vor ein handelsübliches Polyethylene PE zu nehmen, es ist leichtfließend und unproblemtisch. Materialdaten:
https://www.kunststoffe.de/themen/basic ... 14334.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Polyethylen
https://www.kern.de/de/kunststofflexikon/hostalen

Vorschlag, ein handelsübliches Hostalen:
https://www.lyondellbasell.com/en/polym ... d8a95665e9

Das Datenblatt lege ich als PDF in den Datenanhang.
Hostalen_Technical Data Sheet.pdf
(131.31 KiB) Downloaded 53 times
Viele Grüße
Wilfried
polymer
Posts: 278
Joined: Fri Sep 12, 2014 8:49 am

Re: FEM-Berechnung Angussentformung, erste Schritte in FEM

Post by polymer »

Suche lieber etwas ausführlicheres, ein einfaches Datenblatt reicht nicht.

https://www.materialdatacenter.com/mb/main/page/3

Das T45 PG ist hier zu finden mit Diagrammen.

Hier noch ein bisschen was informativeres:
http://www.beck-shop.de/fachbuch/lesepr ... pt_002.pdf
http://wiki.polymerservice-merseburg.de ... viskosität
https://leibnizsozietaet.de/wp-content/ ... _reher.pdf
http://www.uni-magdeburg.de/isut/LSS/Le ... script.pdf
https://kobra.bibliothek.uni-kassel.de/ ... aldawi.pdf

So als Tipp:
Es gibt nicht ohne Grund nur eine Hand voll Anbieter von Füllsimulationssoftware für Kunststoffe ;)
Last edited by polymer on Sat Dec 16, 2017 11:47 am, edited 1 time in total.
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