Verfahrenseinflüsse beim kombinierten Kompaktier- und Hinterspritzverfahren zur Fertigung eigenverstärkter Verbunde
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts konnte gezeigt werden, dass die Herstellung von SRCs in einem kombinierten Prozess, welcher die Prozessschritte Kompaktieren und Hinterspritzen vereint, möglich ist. Hierbei wurde zum einen die Frage beantwortet, ob es möglich ist mehrere Lagen des Gewebes durch den Schmelzedruck zu verbinden. Zum anderen war unklar, inwieweit es möglich ist die mechanischen Eigenschaften der SRCs im Hinterspritzen Bereich zu erhalten, da diese Temperatursensibel sind und durch ein Aufschmelzen verloren gehen würden. Auch hier konnte gezeigt werden, dass die mechanischen Eigenschaften in den Hinterspritzten Bereichen zwar beeinflusst werden, aber durch eine gezielte Prozessführung das Erhalten der mechanischen Kennwerte möglich macht. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Prozessführung innerhalb von einem weiten Prozessparameterfenster variiert werden kann. Grundsätzlich sind hierbei nur wenige limitierende Faktoren vorhanden. Diese schränken den Prozess jedoch in merkbarem Maße ein. Einer dieser Faktoren ist die Werkzeugtemperatur, da es aufgrund von einer höheren Werkzeugtemperatur zu einem Überspritzen der Kunststoffkomponente kommt. Hierbei ist ein Faktor die Abdichtung der Gewebelagen auf den Formplatten, welche nicht ausreichend ist, um die Dichtheit der Kavität zu gewährleisten. Grundsätzlich hat sich gezeigt, dass die Abdichtung zwischen Gewebe und Werkzeugwand ungenügend vorhanden ist und nur eine Druckerhöhung ein Überspritzen bei hohen Forminnendruck verhindern kann. Es ergeben sich Wechselwirkungen mit der Kompaktierung der SRCs, da der Druck eine entscheidende Rolle auf die mechanischen Kennwerte des SRCs ausübt. Ein Prozess mit einem reduzierten Einspritzdruck kann zu einer Verringerung des Überspritzens beitragen, was erreicht wird, indem die Einspritzgeschwindigkeit auf 3 cm²/s verringert und das Umschalten auf Nachdruck bereits vor Formfüllung vorgenommen wird. Die Kavität wird anschießend über den Nachdruck gefüllt, was Druckspitzen weitgehend vermeidet und zu einer genauen Abformung ohne Überspritzen beiträgt. Die mechanischen Eigenschaften der SRCs in den hinterspritzen Verbunden stehen in einer starken Abhängigkeit zu den beim Hinterspritzen verwendeten Prozessparametern. Durch die Ermittlung der Kontakttemperatur zwischen Schmelze und SRCs konnte gezeigt werden, dass von diese der Haupteinfluss auf die mechanischen Eigenschaften ausgeht. Die normierten Zielgrößen zeigen, dass sowohl die Zug- als auch die Biegefestigkeit sowie die Biegesteifigkeit mit steigender Kontakttemperatur fallen. Gleichzeitig minimiert sich der auftretende Verzug mit steigender Temperatur und die resultierende Anhaftung zwischen Spritzgusskomponente und SRC steigt. Anhand der Ergebnisse konnte folglich bewiesen werden, dass SRCs mit hinterspritzen Bereichen, in einem kombinierten Prozess hergestellt werden können und dass die mechanischen Eigenschaften der SRCs über die Prozessparameter so eingestellt werden können, wie in herkömmlich kompaktierten SRCs. Es wurde ebenfalls gezeigt, dass die Anhaftung der Spritzgusskomponente an den SRCs durch höhere Kontakttemperaturen verbessert werden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2021). Process Influences in the Combined Compacting and Back- Injection Process to Produce Back-Injected Self-Reinforced Composites (SRCs) – Analysis via Multiple Regression Modelling. International Polymer Processing, 36(5), 608-619
Jakob, F., Pollmeier, J. & Heim, H.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1515/ipp-2020-4105)
