Einfluss von Fasergehalt und Wandgleiten auf Formfüllverhalten und Prozesssimulation beim Duroplast-Spritzguss

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Gehde (†)
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437971453

Aufgrund mannigfaltiger Vorteile von Prozesssimulationen hält der Trend zu dessen Nutzung im industriellen Umfeld seit Jahren an. Basis für korrekte Simulationsergebnisse sind korrekte und vollständige Materialdaten, welche insbesondere bei der Spritzgießsimulation von duroplastischen Polymeren selten in der Datenbank des genutzten Simulationswerkzeugs verfügbar sind. Die Generierung der Materialdaten setzt einerseits die Messung rheologischer und thermischer Eigenschaften, deren Einbindung in numerisch-mathematische Modelle sowie die Erstellung bzw. Anwendung eines Optimierungsalgorithmus voraus. Zudem bedarf es fundierter Kenntnisse über die Formfüllungseigenschaften dieser Materialien.Diesbezüglich bewies und visualisierte die Professur Kunststoffe durch die Anwendung einer eigens entwickelten Methode ein völlig entgegengesetztes Formfüllverhalten von Duroplasten im Vergleich zu Thermoplasten. Beim Duroplast-Spritzgießen tritt ein starkes Gleiten der duroplastischen Schmelze an der Werkzeugoberfläche auf, welches beim Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen nicht zu finden ist. Inwiefern die Einflussgrößen, wie der Faser- und Füllstoffgehalt, die Oberflächenrauheit des Werkzeuges und die Prozessdrücke auf die Formfüllung wirken, wurde noch nicht ausführlich untersucht. Auch die Integration der Erkenntnisse über das bisher unbekannte Gleit-Phänomen in die Simulationsmodelle steht noch aktuell aus. Daher konzentriert sich dieser Forschungsantrag auf zwei Schwerpunkte. Ein erster Schritt dient der Erlangung eines vollumfänglichen Verständnisses über die Zusammenhänge zwischen den Einflussparametern und dem Formfüllverhalten faserverstärkter duroplastischer Spritzgussmassen. Der zweite Schritt dient der Entwicklung von Simulationsmodellen, welche das untersuchte Formfüllverhalten beschreiben. Eine Validierung der Simulationsergebnisse wird zeigen, ob die Qualität der Modelle für die Realisierung eines authentischen duroplastischen Spritzgusssimulationsprozesses ausreicht, um Industrieunternehmen zu unterstützen, deren Entwicklungserfolg zu steigern, Entwicklungszyklen zu verkürzen und mögliche Fehler vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen