Bestimmung Abkühlzeit bis Raumtemperatur

  • Hallo zusammen,

    für ein dickwandiges Bauteil (Metalleinleger umspritzt) möchten wir die Zeit bestimmen, die es braucht, bis es nach dem Entformen an der (strömungsfreien) Umgebungsluft auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Dementsprechend müssen wir die Kühlstrecke auslegen.

    Wie würdet ihr das rechnen?
    Gibt es Daumenregeln o.ä.?

    In der Moldflow fällt mir keine geeignete Einstellung ein, die das abbilden könnte?
    Bleibt wirklich nur eine thermische Simulation über Ansys o.ä.?

    Vielleicht steh ich ja nur auf dem Schlauch. Bin für eure Tipps dankbar :thumbs_up:

  • Ich halte diesen Ansatz für nicht zielführend. Einfach aus dem Grund, weil das Ziel Raumtemperatur im ganzen Bauteil sehr viel Zeit braucht und die Kühlstrecke dadurch recht lang wird. Mehr Sinn macht es zu überlegen, welche minimale Temperatur wirklich erreicht werden muss. 40-50°C als Zieltemperatur sollten bei den verwendeten Materialien vollkommen ausreichen, damit nichts mehr passiert.

    Mit Fleiß geht das dann in Excel oder die Simulation. Wenn ihr solche Themen häufiger habt, lohnt sich der Aufwand mittels Excel.

  • dadada solch Thema kann man ganz einfach mit "Tunnel-Kühlstrecke" (auf Förderband) angehen. Damit im Tunnel immer die gleiche kühle Temperatur herrscht, einfach die Luft mit einem Deckenheizgebläse - jedoch zum Kühlen an Kühlwasser:winking_face: anschließen - durch den Tunnel blasen. Gebläse am Förderbandende montieren und gegen die Laufrichtung der Teile die kalte Luft in den Tunnel blasen. Damit habe ich gute Erfahrungen gemacht, da die Temperatur im Tunnel unabhängig von der Raumtemperatur immer gleich ist.

    Achtung: Staubablagerungen im Kühler können den Luftstrom verringern, daher entweder einen Lufttemperatursensor zum Überwachen (haben wir gemacht, da Null-Fehler-Fertigung) einsetzen oder regelmäßigen Reinigungszyklus einhalten!

    Zur Info:

    Lufterhitzer TIP als Wand- & Deckengerät - Einfach, flexibel und platzsparend. - Kampmann
  • Hintergrund ist, dass eine Widerstandsprüfung der Leiterstrukturen und Kontaktierungen im Bauteilinneren direkt nach dem Spritzen und vor dem Verpacken stattfinden soll.
    Daher ist die konstante Temperatur so wichtig. Eine konstante Temperatur von bspw. 50°C wäre bei Maschinenstörungen (die zu einer Verlängerung der Kühlzeit führen) nicht sicher zu gewährleisten, daher die Forderung nach Raumtemperatur.
    Behrens: danke für den Tipp mit den Kühlbändern. Wahrscheinlich werden wir es ähnlich auch umsetzen.
    Allerdings sind wir dann wieder beim Ausgangsproblem: Wie lange muss der Kühltunnel sein bzw. wie lange müssen die Teile im Kühltunnel bleiben?
    Es sind wirklich sehr dickwandige Bauteile, weshalb mir auch das Gefühl dafür fehlt.

    Bleibt wohl doch bloß eine Simulation oder die Kühlstrecke mit ausreichend Puffer auszulegen.

  • Warum erst rechnen wenn es m.E. mit Messen viel zielführender ist?. Man braucht ja nicht jedes Teil zu messen, sondern nur einige Teile, bis der Prozess steht. Kontrollieren sollte man allerdings in der laufenden Produktion trotzdem.

  • Teile gibt es ja leider noch nicht. Alles nur im CAD.
    Wir legen gerade den gesamten Fertigungsprozess aus (Werkzeug, Maschine, Kühlstrecke, Automation,...).
    Und die Kühlung hat, je nach Sicherheitsfaktor, eben einen gewaltigen Einfluss auf den Stellplatzbedarf.

    Am einfachsten wäre es natürlich, wenn auf der zu prüfenden Platine ein (einfacher) Temperaturfühler bestückt ist, der bei der Testung den Ist-Temperaturwert angibt und verrechnet werden kann.

    Ansonsten hilft wirklich nur eine definierte Temperierung, da die Schwankungen an Raumluft zu groß sind: Ausgangstemperatur aus Werkzeug, Luftzug in Halle, Hallentemperatur, Sonneneinstrahlung, Luftfeuchtigkeit usw. -> Die Kühlstrecke könnt ihr euch auch vom Anlagenlieferanten auslegen lassen, das ist deren täglich Brot.

    Zumal ihr das Problem habt, dass ihr die Kerntemperatur nicht bestimmen könnt: ich hatte schon Teile in der Hand, die nach dem technischen Kühlen wärmer geworden sind, weil die Oberfläche sehr gut abgekühlt war, aber die Wärme aus dem inneren nicht raus kam und erst später wieder durchtemperierte.

  • Um welches Material handelt es sich den und was ist sehr Dickwandig? Je nach Ausgangssituation kann man Raumtemperatur schon mal mit 2 Std ansetzen

    Es handelt sich um PPS-GF. Die gesamte Baugruppe hat ca. 100g KS und 400g Metall. 2h dürften da nicht schlecht geschätzt sein.

    Am einfachsten wäre es natürlich, wenn auf der zu prüfenden Platine ein (einfacher) Temperaturfühler bestückt ist, der bei der Testung den Ist-Temperaturwert angibt und verrechnet werden kann.

    Ansonsten hilft wirklich nur eine definierte Temperierung, da die Schwankungen an Raumluft zu groß sind: Ausgangstemperatur aus Werkzeug, Luftzug in Halle, Hallentemperatur, Sonneneinstrahlung, Luftfeuchtigkeit usw. -> Die Kühlstrecke könnt ihr euch auch vom Anlagenlieferanten auslegen lassen, das ist deren täglich Brot.

    Zumal ihr das Problem habt, dass ihr die Kerntemperatur nicht bestimmen könnt: ich hatte schon Teile in der Hand, die nach dem technischen Kühlen wärmer geworden sind, weil die Oberfläche sehr gut abgekühlt war, aber die Wärme aus dem inneren nicht raus kam und erst später wieder durchtemperierte.

    Platine ist keine drauf, sonst wäre das ne interessante Idee. :smiling_face_with_sunglasses:

    Das mit dem Erwärmen nach dem Entformen kann ich aus anderen Projekten bestätigen :fire:

  • Kann man die Teile in eine Art Tray o.ä. automatisiert auf dem Förderband stapeln? Damit würdet ihr die Menge an Teilen pro Förderbandfläche erhöhen. Wenn die Trays entsprechend "luftig" gestaltet sind solltet ihr dadurch ja eine kleine Stellschraube haben. So nach dem Motto "oh 2h reichen nicht" na dann stapeln wir eins höher". Dann sind es ja bereits 4h. Natürlich vorausgesetzt der Luftstrom, welcher eingeblasen wird, kann ausreichend Wärme aufnehmen und abführen. Solche Trays könnte man aus einem einfachen Werkzeug selbst spritzten z.B. aus gemahlenen Angüssen.

  • In Sigmasoft kannst du sowas ganz einfach rechnen. Man kann das Bauteil nachdem es virituel entformt wurde bei beliebigem Temperaturverlauf lagern lassen. Das ganze ist als Randbedingung zu sehen.

    Evtl. machen die Aachener das für dich im Lohn oder als Demo. Frag an wenn du magst. Mehr als nein können sie ja nicht sagen.

  • Es handelt sich um PPS-GF. Die gesamte Baugruppe hat ca. 100g KS und 400g Metall. 2h dürften da nicht schlecht geschätzt sein.

    [...]

    Wie hoch ist denn eure Entformungtemperatur? Bei PPS mit Massetemperatur von über 300 °C müsst ihr vielleicht sogar noch aufpassen wegen Thermoschock, wenn ihr die anschließend mit kalter Luft "föhnt".

  • Oberflächlich werden wir nahe der 140°C Werkzeugtemperatur sein. Aber es heizt sich wegen der Kerntemperatur eben sicherlich nochmal auf nach dem Entformen.

    Thermoschock sollte m.E. kein Thema sein. Wir haben zusätzlich Schlagzähmodifikatoren im Material.
    Aber klar ist... je schonender desto sicherer. (Unser Management wir da bloß leider die Kostenseite im Fokus haben :face_with_rolling_eyes:)

  • Die "Kostenseite" wäre auch, wenn unnötiger Ausschuss oder gar eine Reklamation wegen Abschwindung ins Haus stehen würde.

    Haben sich eure Automatenbauer denn zu dem Thema schon geäußert? Denn im Zuge der verketten Prozesse ist das etwas, das in der Intralogistik steckt und somit von denen mit gelöst werden sollte. Da würde ich jetzt nicht unbedingt auf Kühlstrecken oder Ähnliches gehen sondern eher Palletieren in einer speziellen Umgebung. Egal welche Zieltemperatur solltet ihr das dann auf platzsparenstem Wege erreichen.

    Und zum Thema der Abkühlung an sich, es gibt Simulationsprogramme, die spezielle Add-Ons für Hybridbauteile haben. Da lassen sich auch andere Dinge herausfinden, bspw. ob und wie weit ein Einleger vorher auf eine Zieltemperatur gebracht werden sollte. Bei PPS definitiv kein unwesentliches Thema.

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