Pressen Glastasse

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Eine große Anzahl von Produkten wird unter Verwendung des Glas-Press-Prozesses hergestellt (Glasgeschirr, Aschenbecher, Trinkgläser etc.). Der Markt verlangt beständig nach dünneren Behälterwänden und leichteren Objekten mit besseren Beschaffenheiten, was die Glasproduktion komplexer macht und daher eine systematische Produkt- und Verfahrensentwicklung erfordert.

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


Velocity distribution during pressing a glass cupTemperature distribution during pressing a glass cup simulated with meshless CFD

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


Das Glaspressen ist vielleicht die Anwendung, bei der die Deformationen am größten sind. In Abbildung 1 beginnt der Prozess mit einer Glasprobe, die zu einer typischen Tasse geformt wird. Während des Pressvorgangs verfeinert der Solver automatisch die Punktewolke dort, wo es notwendig ist. Verfeinerung kann dort vorkommen, wo große Verformungen entstehen oder wo geometrische Details der Form dies erfordern. Intelligente Algorithmen verfeinern das Netz nur dort und dann automatisch, wenn es notwendig ist, sowohl bei 2D und 3D-Berechnungen. Diese Techniken sind vor allem dann wichtig, wenn im Endprodukt kleine geometrische Details involviert sind.


Das Glaspressen wird durch zwei wesentliche Effekte limitiert. Wenn die Presszeit lang ist, können die kalte Form oder der kalte Plunger das Fluid erkalten lassen oder die Entstehung von Kühlwellen (Chill Ripples) an der Glasoberfläche begünstigen. Andererseits, wenn die Presszeit kurz ist, ist die Geschwindigkeit des Plungers sehr hoch. In diesem Fall könnte das Glas auseinanderreißen und es könnten Heißrisse entstehen.


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