Eine CAE-Simulation in der Kunststofftechnik ist die rechnerische Unterstützung von Entwicklung und Prozessauslegung mit Methoden der Computer Aided Engineering. Je nach Fragestellung umfasst sie Strukturberechnungen, Wärmeanalysen oder spezifische Spritzguss-Simulationen wie Füllanalyse, Nachdruck, Kühlung und Verzug. Der Nutzen liegt darin, Zusammenhänge sichtbar zu machen, die in der realen Bemusterung erst spät und teuer auffallen würden.
Im Spritzguss wird CAE häufig eingesetzt, um Bauteile hinsichtlich Maßhaltigkeit, Festigkeit und prozesssicherer Herstellbarkeit zu bewerten. Bereits in der Konstruktion kann man prüfen, ob Wandstärkenverläufe plausibel sind, ob Rippen und Stege zu lokalen Spannungsspitzen führen oder ob Funktionsflächen durch erwarteten Verzug gefährdet sind. In Kombination mit Werkzeug- und Formenbau werden außerdem Anguss- und Kühlsysteme virtuell bewertet, um die Zykluszeit und die Temperaturhomogenität zu verbessern.
Bei additiver Fertigung und 3D-Druck kann CAE helfen, Lastfälle zu verstehen, Stützkonstruktionen abzuleiten oder Verzug durch thermische Gradienten abzuschätzen. Auch hier gelten ähnliche Grundprinzipien: Materialdaten, Randbedingungen und Geometrie bestimmen, wie belastbar die Ergebnisse sind. Für polymerbasierte Verfahren ist zusätzlich wichtig, dass Materialmodelle die Anisotropie berücksichtigen, weil Bauteileigenschaften stark von Druckrichtung und Prozessführung abhängen können.
Typische Einflussfaktoren sind die Qualität der Materialkennwerte, die Abbildung der Kontaktbedingungen und die Modellierung von Temperaturfeldern. In der Spritzguss-Simulation hängt viel an Viskosität, pvT-Verhalten und Schwindung, während in der Strukturmechanik Elastizitätsmodul, Kriechverhalten und Kerbempfindlichkeit relevant werden. Auch die Vernetzung, das FE-Netz, beeinflusst Detailgrad und Rechenstabilität, besonders an Radien, Kanten und Übergängen.
Risiken entstehen, wenn CAE als Ersatz für reale Versuche verstanden wird. Fehlerhafte Annahmen führen zu scheinbar präzisen, aber falschen Ergebnissen. Sinnvoll ist daher ein iteratives Vorgehen: Simulationen werden genutzt, um Varianten zu vergleichen, kritische Bereiche zu identifizieren und die Erprobung gezielt zu planen. Wenn CAE so eingesetzt wird, verbessert sie die Entscheidungsqualität, reduziert Korrekturschleifen und schafft eine konsistente technische Argumentation zwischen Konstruktion, Werkzeugbau und Produktion.
