Pressen Fernsehschirm

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Viele Produkte werden im Glas-Press-Prozess hergestellt, unter anderem Fernsehbildschirme oder Tableware (Geschirr, Aschenbecher, Trinkgläser etc.). Der Markt verlangt beständig nach dünneren Behälterwänden, leichteren Objekten und besseren Beschaffenheiten, was die Glasproduktion komplexer macht und eine systematische Produkt- und Verfahrensentwicklung erfordert.

Die CFD Simulationssoftware von NOGRID wird seit Jahren erfolgreich zur Verbesserung des Glas-Press-Prozesses eingesetzt. Die Kombination der freien Oberflächendeformation unter dem kombinierten Effekt der Bewegung verschiedener massiver Gerätschaften (Formen, Plunger etc.), der Schwerkraft, des Kühlungsprozesses (vorwiegend bedingt durch den Wärmeaustausch zwischen Form und Plunger), der mechanischen und thermischen Erfassung des Kontakts zwischen dem sich deformierenden Glas und den sich bewegenden und stillstehenden Formen schaffen ein besseres Verständnis für die Feinheiten des Glas-Press-Prozesses. Dies führt schnell zu enormen Einsparungen bei Herstellungskosten und  -zeit und gleichzeitig zu einem Endprodukt von hoher Qualität.

Velocity distribution during pressing a TV panel simulated with meshless CFDTemperature distribution during pressing a TV panel simulated with meshless CFD

Abbildung 1: Geschwindigkeits- (links) und Temperaturverteilung (rechts)  während des Pressens eines Fernsehbildschirms
                       berechnet mit der CFD Simulationssoftware NOGRID points


Das Glaspressen ist vielleicht die Anwendung, bei der die Deformierungen des Glases am größten sind. In Abbildung 1 beginnt der Prozess mit einer Glasprobe, die zu einem typischen Fernsehbildschirm gepresst wird. Während des Pressprozesses verfeinert der Solver automatisch die Punktewolke dort, wo es notwendig ist. Eine Verfeinerung könnte beispielsweise dort auftreten, wo große Deformierungen auftreten oder wo geometrische Details der Form dies erfordern. Intelligente Algorithmen verfeinern das Netz nur dort und dann, wenn es notwendig ist, sowohl in einer 2D als auch in einer 3D-Berechnung. Diese Techniken sind vor allem dann wichtig, wenn das endgültige Produkt kleine geometrische Details aufweist.

Das Glaspressen wird durch zwei wesentliche Effekte eingeschränkt. Wenn die Presszeit lange ist, kann die kalte Form oder der kalte Plunger das Fluid erkalten lassen oder das Entstehen von Kühlwellen (Chill Ripples) an der Glasoberfläche begünstigen. Andererseits, wenn die Presszeit kurz ist, ist die Plungergeschwindigkeit sehr hoch. In diesem Fall könnte das Glas auseinanderreißen und Heißrisse entstehen.

Unsere Software kann solche Effekte vorhersagen und hilft den Designern, die richtige Geometrie für ihre Formen und Plunger zu finden. Neben der normalen Strömung mit newtonschen Viskositätgesetzen kann NOGRID points auch Berechnungen für Nicht-Newton-Materialen durchführen.