Auswertung der Bauteilfüllung: eingeschlossene Luft (rechts) und Füllzeiten (links), letztere zeigen, dass die Lupe ohne Bindenähte produziert werden kann (Bild: SIGMA Engineering GmbH)
29.10.2017 Neuartige LSR-Anwendungen simulieren
Simulationsunterstützte Produktentwicklung
Im Spritzgussverfahren hergestellte optische Bauteile unterliegen besonderen Anforderungen und stellen die Verarbeiter vor zahlreiche Herausforderungen. Probleme im Herstellungsprozess haben im Normalfall direkte Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften des Bauteils. Um eine Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften und den damit einhergehenden Ausschuss zu vermeiden, ist die Ermittlung des idealen Prozessfensters unerlässlich.
Dies gilt insbesondere für Bauteile aus hochtransparentem Flüssigsiliconkautschuk (Liquid Silicone Rubber = LSR), wobei letzterer aufgrund seiner besonderen Materialeigenschaften üblicherweise nur in einem definierten Prozessfenster verarbeitet werden kann. Optische Anwendungen stellen jedoch auch besondere Anforderungen an das Werkzeugkonzept. Nur mit optischen Einsätzen, die eine perfekte optische Beschaffenheit garantieren und exakt im Werkzeug positioniert sind, lässt sich das Bauteil in gewünschter Qualität produzieren.
Gerade bei neuartigen Anwendungen, für die nicht auf Erfahrungen aus anderen Werkzeugen und Prozessen zurückgegriffen werden kann, ist die Simulation ein wertvolles Hilfsmittel bei der Auslegung von Bauteil, Werkzeug und Prozess. Durch den konsequenten und entwicklungsbegleitenden Einsatz von integrativen Simulationslösungen können diese Anwendungen kostengünstig am Computer ausgelegt werden, ohne Ressourcen in langwierigen Trial-and-Error-Versuchen zu verschwenden.
Praxisbeispiel: Lupe aus hochtransparentem LSR
Zu Demonstrationszwecken sollte auf einer Messe eine Lupe aus einem hochtransparenten LSR gefertigt werden >>1. Besonders im Bereich der Vergrößerungslinse bedingt die Gewährleistung der Funktion eine perfekte Bauteilqualität, denn Bauteilfehler wären in diesem Bereich sofort sichtbar und würden die optische Funktion beeinträchtigen. Neben der glasklaren optischen Linse der Lupe wurden vom Material vor allem kurze Prozesszeiten gefordert. Die Wahl fiel deshalb auf das Material LUMISIL® LR 7601, das sich nicht nur durch optische Transparenz, sondern auch durch eine vergleichsweise hohe Vernetzungsgeschwindigkeit auszeichnet. Gleichzeitig ist es bei Berücksichtigung seines rheologischen Eigenschaftsprofils im Spritzgießprozess gut verarbeitbar. Aufgrund seiner geringen flüchtigen Bestandteile entfällt für viele Anwendungen zudem eine Nachbehandlung, was die Zeit zum fertigen Bauteil ebenfalls verkürzt. Ein weiterer Vorteil des Materials, der besonders bei der Verwendung von optischen oder sichtbar verbauten Bauteilen von Bedeutung ist, liegt darin, dass es auch bei Dauerbelas-tung glasklar bleibt und darüber hinaus deutlich weniger als hochtransparente Alternativmaterialien wie Polycarbonate (PC) oder Polymethylmethacrylate (PMMA) altert. Bei LUMISIL® LR 7601 kommen außerdem die klassischen Vorteile von Siliconen zum Tragen; seine exzellente Temperatur- und UV-Beständigkeit bedingt minimale Vergilbung oder Versprödung.
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