Wärmeabfuhr-Rechner
Berechnen Sie die Wärmebilanz des Spritzguss-Formteils — fühlbare Wärme (sensible heat), latente Kristallisationswärme (latent heat) und die gesamte abzuführende Energie durch das Werkzeugkühlsystem. Schlüsselparameter für die Kühlsystemauslegung.
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ARGUS bilanziert automatisch die Wärme und legt das Werkzeugkühlsystem aus
Die Wärmebilanz ist die Grundlage der Kühlsystemauslegung — ARGUS verknüpft sie mit der Kanalgeometrie, dem Wasserdurchfluss und den Parametern des Temperiergeräts.
Wie berechnen wir die Wärmebilanz des Formteils?
Die Wärmebilanz (heat balance) des Spritzguss-Formteils ist die Gesamtmenge an Wärmeenergie, die das Werkzeugkühlsystem in jedem Zyklus abführen muss. Sie setzt sich aus fühlbarer Wärme (sensible heat) — der Energie zur Absenkung der Schmelzetemperatur — und latenter Wärme (latent heat) — der bei der Kristallisation teilkristalliner Kunststoffe freigesetzten Energie — zusammen.
Der Rechner verwendet eine vollständige Enthalpiebilanz unter Berücksichtigung der Kristallisationswärme für teilkristalline Werkstoffe.
Qsensible = m × cp × (Tm − Te)
Qlatent = m × ΔHf × Xc
m — Bauteilmasse [g]
cp — spezifische Wärmekapazität [J/(g·K)]
ΔHf — Schmelzenthalpie [J/g]
Xc — Kristallinitätsgrad [%]
Bei amorphen Werkstoffen (ABS, PC, PS, PMMA) beträgt die latente Wärme 0 — die gesamte Energie ist fühlbare Wärme. Bei teilkristallinen Werkstoffen (PP, PA, POM, HDPE) kann die latente Wärme 20–40 % der Gesamtwärmebilanz ausmachen. Die Schmelzenthalpie beträgt typischerweise: PP ~210 J/g, PA6 ~230 J/g, POM ~320 J/g.
Kühlsystemauslegung
Die Wärmebilanz ist der Ausgangspunkt für die Auslegung des Werkzeugkühlsystems:
Wasserdurchfluss = P / (cw × ΔTw) [l/min]
Typisches ΔT Wasser — 3–5°C (turbulente Strömung)
Für eine effektive Kühlung muss die Wasserströmung in den Kühlkanälen turbulent sein (Re > 10 000). Laminare Strömung senkt den Wärmeübergangskoeffizienten drastisch. Der Durchmesser der Kühlkanäle beträgt in der Regel 8–12 mm, der Abstand zur Kavitätsoberfläche 1,5–2,5 × Kanaldurchmesser.
Kühloptimierung
Eine ungleichmäßige Werkzeugtemperaturverteilung verursacht Verzug (warpage) und ungleichmäßige Schwindung. Bei Bauteilen mit variierender Wanddicke oder komplexer Geometrie empfiehlt sich konformale Kühlung (conformal cooling) — Kanäle, die der Kavitätskontur folgen und mittels Metall-3D-Druck gefertigt werden.
ARGUS bilanziert automatisch die Wärme und legt das Werkzeugkühlsystem aus
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