SimpaTec Aachen:
Breit aufgestellt bei der Simulation von Kunststoffwerkstücken
Die SimpaTec GmbH, Aachen ist ein erstrangiger Ansprechpartner, wenn es um die Simulation von Werkstücken aus Kunststoff geht- sowie deren Herstellung - über alle Stufen hinweg. Dabei spielt zwar der Spritzguss eine Hauptrolle, aber auch andere Verfahren werden abgebildet, analysiert und optimiert. Über Details zum Unternehmen sowie den wichtigsten Produkten sprach der CAD.de/NL mit Nanette Baxter, Managerin Social Media & PR, Anke Prätorius, Marketing Managerin und dem Entwicklungsingenieur Tobias Schäfer.
CAD.de NL: Wann wurde SimpaTec gegründet und durch wen?
Baxter: SimpaTec wurde 2004 gegründet. Gründer waren Cristoph Hinse und Dr. Reinhard Haag.
Kamen die Herren von der RWTH Aachen?
Prätorius: Nein, sie kamen aus der Praxis und hatten schon einige Jahre Berufserfahrung. Da sie von dem Einsatz der Simulation im Kunststoffbereich überzeugt waren, haben sie sich entschieden, eine entsprechende Software ins Haus zu holen:
Die Wahl fiel auf "Moldex3D", auch heute noch eines unserer wichtigsten Standbeine.
Der Beginn war in einem Technologiezentrum in Aachen, wo viele junge Technologie-Unternehmen ihren Anfang genommen haben. SimpaTec begann mit zwei Mitarbeitern, heute sind wir ein mittelständisches Unternehmen mit ca. 30 Angestellten.
 
Moldex3D R17 integriert das physische Spritzgießen in die virtuelle Welt.
Also die Gründungsidee war es, es besser zu machen als die bis dahin schon etablierten Software-Pakete?
Prätorius: Ja, es gab schon einige Pakete damals, aber die Branche war noch recht jung und, wenn man so sagen darf, im Fluss.
Die Gründer waren überzeugt, mit ihren Ideen im Markt Fuß fassen zu können; ihre Erfahrungen aus der Kunststoffbranche direkt kamen ihnen dabei sehr zustatten.
Ist denn der Gründer, Cristoph Hinse, auch heute noch Geschäftsführer?
Baxter: Ja, wobei die Geschäftsleitung mittlerweile verstärkt wurde, nämlich durch Marc Kurz und Steffen Paul. Marc Kurz kommt aus dem Bereich Werkzeug- und Formenbau, hat an der Uni Würzburg Kunststofftechnik studiert und sich schon frühzeitig mit Technologien rund um den Werkzeug- und Formenbau sowie der Spritzgießsimulation beschäftigt. Steffen Paul kommt aus dem Bereich Maschinenbau und ist ein absoluter Profi im technischen Vertrieb und bei Engineering Projekten mit CAx-Softwarepaketen.
Welches waren die wichtigsten Meilensteine seit der Gründung?
Baxter: Nach der Gründung waren die Eröffnung von Niederlassungen zwischen 2008 und 2016 sicher wichtige Meilensteine. Heute sind wir in Reutlingen, Weimar, Hamburg, Linz (Österreich), Guebwiller (Frankreich), Bangkok (Thailand) und den USA vertreten.
Natürlich ist auch der konsequente Aufbau der Produktlinien als Meilenstein zu sehen.
Betreuen Sie auch den amerikanischen Markt?
Ja, auch dort sind wir vertreten.
Moldex3D - Die weltweit führende 3D-CAE-Softwarelösung für die Auslegung und Optimierung des Spritzgießprozesses.
Welche Branchen werden bedient? Gibt es Schwerpunkte?
Prätorius: Wir sehen uns als sehr stark im kunststoffverarbeitenden Bereich an. Da bedienen wir ein weites Feld, verschiedenster Bauteile mit den unterschiedlichsten Anforderungen, von sehr klein bis sehr groß, flexibel, dehnbar, elastisch oder statisch, höchstbelastbar oder Verbundbauteile, hinweg über alle Industriebranchen, ob Automobil-, Verpackungsindustrie, Optik, Schiffs- und Flugzeugbau uvam. gehören zu unserem Berufsalltag.
Also nicht die Maschinenhersteller, sondern jene, die die Maschinen nutzen, um Teile herzustellen, sind Ihre Kunden?
Prätorius: So ist es. Aber wir fangen im Grund schon bei den Maschinenherstellern an, um bereits die Maschinendaten in unsere Analysen mit einzubeziehen. Nicht um die Maschinen zu optimieren, aber um Empfehlungen für die Einstellung und den Herstellungsprozess zu geben, um optimale Bauteile zu erhalten: Optimales Gewicht, optimale Oberflächen, optimale Kostenverhältnisse etc. passend zu den entsprechenden Rahmenbedingungen.
Dazwischen stecken noch die Werkzeughersteller?
Prätorius: Auch die sind wichtige Kunden für uns. Bei denen geht es richtig um Kosten, nicht zuletzt, weil der Wettbewerb so stark ist. Also sind auch sie bestrebt zu optimieren.
Wo im Prozess fängt denn Ihre Tätigkeit an?
Prätorius: Am liebsten vor der Design-/Konstruktionsphase, noch bevor das erste Bauteil hergestellt ist. Das ist der Idealfall. Aber oft wird man erst dann gerufen, wenn was "schiefgelaufen" ist. Dann erwartet man von uns möglichst schnell Hilfe.
Gehen mittlerweile auch welche den von Ihnen gewünschten Weg?
Prätorius: Durchaus, wir haben schon sehr viele Kunden, die uns sehr früh im Entwicklungsprozess eines Bauteiles einbinden und das sehr konsequent umsetzen.
Was alles wird denn simuliert. Der Einspritzvorgang oder die Mikrovorgänge im Werkstück oder das fertige Teil bezüglich der mechanischen Eigenschaften?
Prätorius: Im Grunde werden die Prozessschritte vom Einspritzpunkt bis zum Ausstoß simuliert, hinsichtlich des Füllverhaltens, hinsichtlich des Verhaltens in der Nachdruckphase, hinsichtlich des Kühlverhaltens während der Abkühlphase und auch in Bezug auf das Verhalten des Werkzeugs. Für die mechanische Berechnung des fertigen Teils haben wir eine Schnittstelle, so dass wir alle Erkenntnisse aus dem Prozess mitnehmen können in die mechanische Berechnung. Ein Alleinstellungsmerkmal für Moldex3D und im Grunde recht neu noch. Bislang waren die Prozessberechnung und die mechanische Berechnung des fertigen Teiles getrennt, nun kann beides in eine Analyse einfließen und somit kann sich die Vorhersage des Verhaltens des Bauteils in der Praxis verfeinert werden!
Benutzerfreundliche Ansicht der mehrskaligen Analyse in Digimat-RP.
Was hat SimpaTec in Sachen Werkstoffe zu bieten - ein schönes und schwieriges Thema zugleich?
Schäfer: Wir führen mechanische Materialmodellierungen mit der Software Digimat durch. Genauer betrachtet, handelt es sich um nichtlineare, multiskalare Material- und Strukturmodellierungen verschiedenster Materialien sowie Werkstoffen - alles was verstärkte Kunststoffe (Fasern, Lamellen, Kugeln, Porosität,) sind, Gewebe, Geflechte, bis hin zu Laminaten oder Sandwichplatten im Aerospace-Bereich. Dazu arbeiten wir mit Partnern zusammen, z. B. im Prüflaborbereich, um die einzelnen Werkstoffe zu charakterisieren. Wir optimieren dann die Rohdaten der Maschine in ein digitales Materialmodell um, mit dem man später in eine gekoppelte Berechnung hineingehen kann.
Durch die faserverstärkten Werkstoffe und durch die Geschehnisse beim 3D-Druck kommen laufend neue Werkstoffe auf den Markt. Und der Anwender weiß dann oft nicht, mit was er rechnen kann.
Schäfer: Das stimmt.
Für die Mechanik kann Digimat verwendet werden um mit wenigen Eingaben das Materialverhalten voraussagen zu lassen. Im Bereich der Rheologie müssen allerdings weitere Vermessungen durchgeführt werden um das wesentliche Materialverhalten zu bestimmen (Viskosität, PvT,…).
Im Bereich der Mechanik stellt die Möglichkeit, experimentelle Ergebnisse mit dem Materialmodell respektive Materialkarte zu kalibrieren einem signifikanten Mehrwert dar, so dass das reale Materialverhalten in der Berechnung exakte Ergebnisse und ebenfalls für Validierungen und Verifizierungen herangezogen werden kann. Durch die Kalibrierung können die Unterschiede zwischen digitaler Materialkarte und des realen Materialverhaltens nahezu eliminiert werden
Um Bauteileverhalten besser zu Validieren oder eine FE-Optimierung durchzuführen, kann die Mikrostruktur mittels CT-Scans vermessen werden. Dadurch werden die Faserorientierungen erfasst und in Tensordaten für die Software konvertiert. Die experimentellen Datensätze werden im Anschluss direkt in der Software Digimat für die gekoppelte Berechnung als Inputdaten verwendet. Die Analyseergebnisse zeigen Optimierungspotential seitens des Prozesses, Materialperformance oder Bauteilverhalten auf.
Was machen Sie mit so Themen, wie Kriechverhalten oder Betriebsfestigkeit?
Schäfer: Mittels Digimat können sowohl die Visko-Elastizität als auch Visko-Plastizität in Materialmodelle eingebracht werden. Somit steht der Berechnung von Kriecheffekten nichts im Wege. Selbst das Thema des Langzeitverhaltens bzw. der Lebensdaueranalysen kann mit Digimat zum einem für das Materialverhalten und zum anderen über die Kopplung auf das Bauteilverhalten berechnet werden. Eine Besonderheit stellen Rainflow-Analysen dar, die ein spezielles Softwaretool – nCode- benötigen, wohingegen konstante Amplituden mit den marktgängigen Solvern durchgeführt werden können.
Wenn man es experimentell machen will braucht man 20 Jahre.
Schäfer: Um eine Kalibrierung durchzuführen, müssen experimentell ermittelte Kennwerte vorliegen, da diese auch als Basis für den Abgleich, respektive das Fitten benötigt werden.
Das kann eine Hochschule vielleicht machen....
Schäfer: Ja, beispielsweise. Jedoch sollten die mechanischen Prüfungen an die Norm, Prozess, Arbeitsweise der Software, etc. angepasst sein.
Um solcherart Berechnungen durchzuführen, braucht man aber auch die richtig Rechenpower?
Schäfer: Das ist schon richtig, aber es hängt auch immer von der Komplexität des Bauteilseils/Baugruppe und deren Prozesse ab. Der abzubildende Genauigkeitsgrad bzw. die Ergebnisgüte spielt hierbei eine entscheidende Rolle, auf die Vernetzung, Randbedingungen,…. Letztendlich lässt sich mit der heutigen Hardware alles gut handhaben.
Auf dem PC
Vieles kann auf den Arbeitsplatz PCs oder Laptops berechnet werden. Jedoch kommen für größere Bauteile oder gar Baugruppen unsere Clustersysteme (Parallelschaltung von mehreren CPUs) mit hoher Rechen- und Speicherleistung zum Einsatz.
Zurück zum Unternehmen. Neben den Software-Produkten bieten Sie doch sicher auch Dienstleistungen an?
Prätorius: Sogar sehr viele. Neben Serviceleistungen wie Hotline, Schulungen und Anwendersupport, bieten wir auch die ganzheitliche Entwicklung und Optimierung von Bauteilen, Werkzeugen und Prozessen im Bereich Spritzguss und FEM an. Wir unterstützen unsere Kunden durch eine komplette Betreuung von Engineering-Projekten und kümmern uns auf Kundenwunsch intensiv um Materialfragen - wie mein Kollege Schäfer schon dargelegt hat.
Als einen speziellen Service könnte man Ihre Kunden- oder Technologietage ansehen?
Baxter: Wir führen jährlich unser SimpaTec Anwendertreffen sowie unsere Molding Innovation Days mit begleitender Ausstellung durch, wo sich viele Fachleute aus unserem Umfeld treffen. Das nächste Deutschsprachige Anwendertreffen findet am 24. und 25. März in Bamberg und der nächste MiDay Deutschland am 15. September in der Kongresshalle Böblingen statt.
Frau Baxter, Frau Prätorius, Herr Schäfer, vielen Dank für das Gespräch.
Die Gesprächspartner in Aachen: Nanette Baxter, Managerin Social Media & PR (links), Tobias Schäfer, Entwicklungsingenieur (Mitte) und
Anke Prätorius, Marketing Managerin (links).
Moldex3D
Moldex3D ist nach Aussagen des Herstellers das weltweit führende Simulationswerkzeug zur detaillierten Analyse, Verifizierung und Optimierung von Spritzgussbauteilen. Es erlaubt Konstruktionsfehler aufzudecken, die Erzeugnisse zu optimieren und die Qualität deutlich zu verbessern. Der Konstrukteur kann aus einer Palette von Berechnungsmöglichkeiten und Funktionalitäten das für ihn genau passende Tool auswählen:
- Professional Basic: Schnelle Identifikation erster Schwachstellen des Bauteils.
- eDesign: Vollständige Spritzgusssimulation mit automatischer Vernetzung.
- Professional: Verifikation und Optimierung von schalenförmigen Kunststoffbauteilen in Ergänzung zu eDesign.
- Advanced: Tiefgreifende Verifikation und Optimierung sowie vielfältige Ergänzungsmöglichkeiten der Simulation von Sonderverfahren.
- Solution: Add-on innovativer Erweiterungsmodule zur Abbildung, Verifikation und Optimierung spezieller Verfahren oder materialspezifischer Besonderheiten.
- IC Packaging: Umfassende Analyse und Optimierung des Einkapelungsprozesses von Mikrochips.
- Karl Obermann -
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