Kunststoff statt Glas

Immer mehr Ober- und Mittelklasseautos und auch Lkw beleuchten die Straßen mit LED-Scheinwerfern. Aufgrund der geringeren Hitzeentwicklung entstehen neue Möglichkeiten, Glas als Hauptwerkstoff für Scheinwerferlinsen zu ersetzen. Zukünftig können Autobauer Scheinwerfer mit leichteren und günstigeren Linsen aus Kunststoff verbauen – die die gleichen hohen optischen Ansprüche wie Glas erfüllen. Das ist das Ergebnis des Forschungsprojekts Optisys, in dem sich SIMCON, als Experte für Kunststoffspritzgießsimulation, und die führenden Zulieferer der Automobilindustrie zusammengeschlossen haben. Gemeinsam hat man einen Weg entwickelt, Kunststoff-Mehrschichtlinsen für LED-Scheinwerfer zu fertigen.

Mikrostrukturen an der Bauteiloberfläche

In Optisys wurde unter anderem untersucht, wie Mikrostrukturen an der Linsenoberfläche nach dem Prinzip einer Fresnel-Linse die Streuung des abgestrahlten Lichtsverbessern und zugleich Baugröße und Volumen der Linse reduzieren können. Die Mikrostrukturen wurden dabei direkt während des Spritzgießens über eine ins Werkzeug gefräste Geometrie erzeugt. Die Simulation solcher Mikrostrukturen an der Bauteiloberfläche hat SIMCON erstmals während des Forschungsprojekts Optisys durchgeführt. Seitdem führt Simcon solche Berechnungen auch als Dienstleistung im Kundenauftrag durch. Außerdem arbeitet man an der Integration in die Simulationssoftware CADMOULD.

Hohe optische Qualität der Linsen durch Simulation und mehrstufigen Spritzgießprozess

Die hohe optische Qualität der Linsen wird unter anderem durch die Simulation und die Realisierung eines mehrschichtigen Aufbaus aus unterschiedlichen Materialien wie PMMA und PMMI erreicht. Bei der Erarbeitung des mehrstufigen Spritzgießprozesses für die sehr dicken Freiformlinsen setzte SIMCON neben CADMOULD auch auf eine automatisierte statistische Versuchsplanung per Varimos. Die Simcon-Software simuliert eigenständig und systematisch eine hohe Anzahl vorgegebener Prozess- und Geometrievariablen und analysiert die Ergebnisse. „Auf dieser Basis entwirft VARIMOS ein Prozessmodell. Mit diesem Modell konnten Parameter wie Schichtdicken, Angusspunkte, Einspritztemperaturen und -drücke schnell und einfach für die fehlerfreie Fertigung festgelegt werden“ beschreibt Max Mades, Junior Projekt Manager bei SIMCON.

Weitere Projektbeteiligte von Optisys sind der international führende Automobilzulieferer für Scheinwerfer und Lichtsysteme, Hella GmbH & Co. KGaA, die KraussMaffei Group GmbH, weltweiter Anbieter von Maschinen und Anlagen für die Produktion und Verarbeitung von Kunststoff sowie weitere Industriepartner und das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM. Das Projekt wurde gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

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