Einfluss von Fasergehalt und Wandgleiten auf Formfüllverhalten und Prozesssimulation beim Duroplast-Spritzguss
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein gegensätzliches Füllverhalten beim Spritzgießen von Duroplasten und Thermoplasten wurde durch die Anwendung einer effektiven und nützlichen Methode gefunden. Beim Spritzgießen von Duroplasten kommt es zu einem starken Wandgleiten zwischen der Duroplastschmelze und der Wandoberfläche, was beim Spritzgießen von Thermoplasten nicht der Fall ist. Das Wandgleitverhalten von phenolischen Duroplast-Spritzgießmassen hängt stark von der Füllstoffmenge, der Einspritzgeschwindigkeit, der Werkzeugtemperatur und der Oberflächenrauheit ab. Eine geringere Füllstoffmenge und Einspritzgeschwindigkeit sowie eine höhere Werkzeugtemperatur und Oberflächenrauheit verringern das Wandgleitverhalten der Duroplastschmelzen. Folglich steigt die Dicke der orientierten Fasern unter der Oberfläche der Formteile deutlich an. Die erhaltenen Ergebnisse sind Basiswissen für nachfolgende Untersuchungen im Bereich des Duroplast-Spritzgießens, wie z.B. die theoretischen Grundlagen der Berechnung, Analyse und Simulation der Faserorientierung in der Füllphase des Spritzgießprozesses. Ein Thermoset - TU - Fitting Tool wurde entwickelt, um die Anpassung verschiedener reaktiver Viskositätsmodelle und Aushärtungsmodelle bei der Viskositäts- und Aushärtungscharakterisierung von reaktiven Spritzgussmaterialien zu untersuchen und zu bewerten. Die Materialeigenschaften von handelsüblichen Duroplasten für den Simulationsprozess wurden erfolgreich mit dem optimalen Aushärtungs- und Viskositätsmodell erstellt. Das Duroplast - TU - Fitting Tool ist jetzt ein Paket, das der gesamten wissenschaftlichen und industriellen Gemeinschaft über die Professur für Kunststofftechnik der TU Chemnitz zur Verfügung steht. Die generierten Materialeigenschaften wurden direkt zur Simulation des Formfüllverhaltens von hochgefüllten Duroplast-Spritzgießmassen eingesetzt, wie z.B. die Bindenahtbildung, das reaktive Viskositätsverhalten, der Druckgradient und die Temperaturverteilung. Bei Duroplast-Spritzgießmassen mit einem Füllstoffgehalt von weniger als 65%, wie PF6680 PF6506 and Vyncolit X6320, ist der Einfluss des Wandgleitens und der Verarbeitungsbedingungen auf den Mechanismus der Bindenahtbildung gering und konnte vernachlässigt werden. Das Formfüllverhalten dieser Materialien wurde erfolgreich simuliert. Bei duroplastischen Spritzgießmassen mit einem Füllstoffgehalt von mehr als 65%, wie PF1110, haben das Wandgleiten, die Werkzeugtemperatur und die Einspritzgeschwindigkeit jedoch einen großen Einfluss auf die Charakterisierung der Formfüllung, wie z. B. die Bildung und Entwicklung von Bindenähten, die kompaktierte Zone, die unkompaktierte Zone, den Druckgradienten und das Aushärteverhalten beim Füllprozess, was von der kommerziellen Simulationssoftware noch nicht genau simuliert wurde. Diese Probleme führen jetzt zu einer wirklichen Herausforderung für das fluiddynamische Simulationsprogramm.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„Bewertung der aktuellen eingesetzten reaktiven Viskositätsmodelle zur rheologischen Simulation im Spritzgießprozess,“ in Technomer Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, Chemnitz, 2021.
Tran, Ngoc Tu & Gehde, Michael
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„Modelling of rheological and thermal properties for reactive injection molding simulation process (the full article has been accepted for publication),“ AIP Publisher Conference Proceedings (37th International Conference of the Polymer Processing Society, Fukuoka, Japan), 2022.
Tran, Ngoc Tu & Gehde, Michael
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„Modelling of rheological and thermal properties for reactive injection molding simulation process, “PPS37, 37th International Conference of the Polymer Processing Society, Fukuoka, Japan, 2022.
Tran, Ngoc Tu & Gehde, Michael
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Flow Disturbance Characterization of Highly Filled Thermoset Injection Molding Compounds behind an Obstacle and in a Spiral Flow Part. Polymers, 15(14), 2984.
Tran, Ngoc Tu; Seefried, Andreas; Gehde, Michael; Hirz, Jan & Klaas, Dietmar
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Investigation of the Influence of Fiber Content, Processing Conditions and Surface Roughness on the Polymer Filling Behavior in Thermoset Injection Molding. Polymers, 15(5), 1244.
Tran, Ngoc Tu; Seefried, Andreas & Gehde, Michael
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„Vorhersage der reaktiven Viskosität und des Vernetzungsverhaltens von duroplastischen Spritzgießmassen,“ in Technomer Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, Chemnitz, 2023.
Tran, Ngoc Tu; Seefried, Andreas & Gehde, Michael
