Simulation von Glasumformprozessen

Das Präzisionsblankpressen ist ein etabliertes, leistungsfähiges Fertigungsverfahren zur replikativen Herstellung komplex geformter Glasoptiken. Während des Produktionsprozesses kommt es jedoch aufgrund thermischer und werkstoffseitiger Einflüsse nicht selten zu einer nicht-tolerierbaren Formabweichung der Glaskomponenten, die anschließend durch kostspielige und zeitintensive Iterationsschleifen in der Werkzeugherstellung und der Prozessführung kompensiert werden muss.

Um diese aufwändigen Überarbeitungszyklen zu vermeiden, entwickelte das Fraunhofer IPT ein numerisches Simulationswerkzeug für das Präzisionsblankpressen. Anhand der Simulation lassen sich geometrische Abweichungen, etwa die Glasschrumpfung, und optische Veränderungen, etwa der »Index-drop«, erstmals vorhersagen und die Auslegung der Werkzeugformeinsätze und der Prozessführung im Vorfeld der Produktion realitätsnah abbilden. Das Prozessergebnis der Glasumformung lässt sich mit einer Genauigkeit von 1 μm im Vergleich zur gemessenen Kontur bestimmen. Der Einsatz des Simulationswerkzeugs kann auf diese Weise den Aufwand der Produktentwicklung entscheidend verringern.

Umfassende Modelle zur Vorhersage des Umformergebnisses

Das Fraunhofer IPT erforscht seit rund zehn Jahren in einer Vielzahl von Forschungsprojekten die Grundlagen und den Einsatz des Simulationswerkzeugs für die Glasumformung. Um alle relevanten Einflussfaktoren des Prozesses in der Simulation zu berücksichtigen, führt das Fraunhofer IPT grundlegende Arbeiten zum Aufbau eines umfassenden Prozessmodells durch.  Dazu gehört die Implementierung eines viskoelastischen Verformungs- und Materialmodells sowie eines thermischen Modells, das die ungleichförmige Temperaturverteilung innerhalb des Glases und des Werkzeugs beschreibt. Anhand umfangreicher Versuchsreihen verfügt das Fraunhofer IPT über präzise Kenntnisse der Materialeigenschaften optischer Gläser und der korrespondierenden Werkzeugmaterialien.

Simulation auch für nicht-isothermes Blankpressen und Dünnglas

Um das Anwendungsspektrum der Simulation zu erweitern, etwa auf das nicht-isotherme Blankpressen oder die Dünnglasumformung, implementierte das Fraunhofer IPT weitere Glasumformprozesse in die Simulationsumgebung. Als individuelle Lösung für die Umformprozesse bietet das Fraunhofer IPT seinen Kunden ein Softwaretool mit vielfältigen Funktionen und einer benutzerfreundlichen Schnittstelle an.

Unsere Leistungen im Überblick

• Prozess- und Werkzeugoptimierung mittels Simulationstool für die Glasumformung
• Machbarkeitstudien zur Simulation alternativer Glasumformprozesse