Vergleich der Moldex3D- und Autodesk Moldflow-Simulationen

Die aktuelle Fachliteratur deutet darauf hin, dass beide Tools vor allem bei der Vorhersage von Trends gute Ergebnisse liefern, während die endgültige Genauigkeit stark von Skalierungsfaktoren und Teilparametern – insbesondere Netzqualität, Materialdaten und Prozesseinstellungen – beeinflusst wird. Diese Punkte werden zunehmend fraglich, je höher der Anteil regranulierter Materialien ist, insbesondere in der Automobilindustrie. Für diese Materialien liegen in der Regel keine so umfassenden Materialdaten vor wie für die altbewährten und umfangreich getesteten Werkstoffe.

1. Physikalische Modelle

Beide Softwarelösungen modellieren die thermischen und mechanischen Prozesse des Spritzgießens auf ähnlichen Prinzipien, verwenden jedoch unterschiedliche numerische Ansätze. Moldflow setzt traditionell auf die Finite-Elemente-Methode („Dual Domain“ oder vollständiges 3D) mit einer Kombination aus Flächen- und Volumenelementen zur Berechnung der durch Schrumpfung entstehenden Spannungen. Moldex3D hingegen verwendet eine echte 3D-Volumenmethode mit hoher Leistungsfähigkeit (HPFVM – High-Performance Finite Volume Method) zur Lösung aller physikalischen Gleichungen. Beide Systeme berücksichtigen anisotrope Schwindung infolge von Glasfasern oder anderen Füllstoffen (mittels Faserorientierungsmodellen), unterscheiden sich jedoch möglicherweise in der Art der Modellierung. So verbesserte Autodesk in der 2024er Version beispielsweise die richtungsabhängige Wirkung der Fasern bei der Berechnung der Eigenspannungen zur präziseren Verzugsvorhersage. Insgesamt berechnen beide Modelle den Verzug auf Basis von Prozessparametern und PVT-Daten (Druck–Volumen–Temperatur), jedoch mit unterschiedlicher Detailtiefe bei der Kalkulation und dem Einsatz von Mehrwege-Kalibrierung.

 

2. Netzgenerierungstechnologie

Auch die Methode der Netzgenerierung unterscheidet sich. In Moldflow ist das Dual-Domain-Netz weit verbreitet, wobei in dünnen Bereichen hexagonale (prismatische) oder dreieckige Prismen zur Verfeinerung verwendet werden, während in dickeren Bereichen vollständige 3D-Volumenelemente (z. B. Tetraeder) erzeugt werden. Im Gegensatz dazu kann Moldex3D automatisch geschichtete Volumennetze erstellen (Prismen an der Oberfläche, Tetraeder im Inneren) und bietet außerdem einen vereinfachten „Shell/2.5D“-Modus. Laut Anwendern bietet Moldex3D flexiblere Netzoptionen mit mehr Schicht- und Elementtypen (mehrlagige Prismen, Tetraeder usw.), was das Netzgenerieren bei komplexen Geometrien erleichtert. Bei beiden Programmen ist die Netzqualität entscheidend: Ein zu grobes oder schlecht aufgebautes Netz führt zu Ungenauigkeiten, während ein sehr feines Netz die Rechenzeit stark verlängert. 

 

3. Validierung und Benchmarks

Unabhängige Vergleichsmessungen zur Genauigkeit der beiden Softwarelösungen sind selten, aber es existieren Fallstudien. Ein Beispiel ist die AU-Präsentation von Autodesk aus dem Jahr 2016, in der ein GE-Experte mit einem 3D-Laserscanner vermessene Bauteile mit den Ergebnissen der Moldflow-Simulation verglich. Dabei gab die Simulation die Verzugstendenzen korrekt wieder, unterschätzte jedoch die tatsächlichen Verschiebungen um etwa 0,05–0,08 Zoll (ca. 1,3–2,1 mm). Die empfohlenen Maßnahmen – z. B. eine Verzugsminderung durch reduzierte Wandstärke – wiesen jedoch in die richtige Richtung. Laut Nutzerforen sind die Ergebnisse beider Programme meist vergleichbar, wobei manche Ingenieure Moldex3D bei der Vorhersage von Verzug in bestimmten Fällen als zuverlässiger einstufen. Autodesk betont auf seiner Website, dass die theoretischen Modelle von Moldflow durch Labortests und Kundenprojekte validiert wurden. Moldex3D hingegen veröffentlicht regelmäßig Fallstudien in seiner Fachgemeinschaft und in technischen Publikationen (z. B. zur rückgerechneten Verzugsanpassung in der Werkzeugkonstruktion), bei denen mit Hilfe von Simulationen die Abweichungen zwischen Bearbeitung und Messung minimiert werden konnten.

 

4. Zusammenfassung und Fazit

 Die aktuelle Fachliteratur deutet darauf hin, dass beide Tools vor allem bei der Vorhersage von Trends gute Ergebnisse liefern, während die endgültige Genauigkeit stark von Skalierungsfaktoren und Teilparametern – insbesondere Netzqualität, Materialdaten und Prozesseinstellungen – beeinflusst wird. Diese Punkte werden zunehmend fraglich, je höher der Anteil regranulierter Materialien ist, insbesondere in der Automobilindustrie. Für diese Materialien liegen in der Regel keine so umfassenden Materialdaten vor wie für die altbewährten und umfangreich getesteten Werkstoffe.

 

Merkmale

Moldex3D

Autodesk Moldflow

Physikalisches Modell

Finite-Volumen-basiert (HPFVM) echte 3D-Simulation; Effekte von flüssigem und erstarrendem Material in einem Rahmen.

Véges elemes (dual domain vagy teljes 3D); külön kezelheti a vastag és vékony részeket.

Verzugsmodell

Beépített vetemedés („Warp”); figyelembe veszi hőtágulást és zsugorodást; támogatja a viszkoelasztikus hatásokat rétegezéssel.

Beépített vetemedés; 2024-ben javított anizotróp zsugorodás-modell (STAMP kalibráció).

Vernetzung

Automatikus többrétegű prizma+térfogatelem hálók, gyors beállítások; opcionális ún. 2.5D shell-háló (eDesign).

Duplarácsos háló (felszín + széles 3D zónák) vagy tiszta 3D háló; precíz beállítási lehetőségek.

Materialdatenbank

Felhőalapú Material Hub több száz valós minta alapján; paraméteroptimalizáló Material Wizard.

Hatalmas beépített adatbázis (>10000 laborkísérletből származó anyag); saját UDB-formátum.

Validierung, Benchmark

Gyártó által közölt esettanulmányokban jó egyezés (pl. vetemedett sarok: +1,86 mm+0,47 mm); kevés független publikáció.

Független AU-projekt szerint jó tendencia-egyezés, de némi alábecslés volt a vetemedés mértékében; hivatalos 2024-es warp validáció.

Nachträgliche Kalibrierung

Épített „Molding Center” kísérleti adatokkal; anyagparaméterek finomhangolása; fordított szerszámkompenzáció (Reverse Warp).

Beállítható présgép- és paraméteradatok; STAMP kalibráció; 3D-s szkennelés és CAD összevetés az eltérések javítására.

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