Experimentelle Charakterisierung und simulative Abbildung der Blockscherströmung bei der Formfüllung hochgefüllter duroplastischer Spritzgießmassen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Seefried
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563322635

Beim Formfüllverhalten hochgefüllter duroplastischer Spritzgießmassen entsteht an der Grenzfläche zwischen Duroplastschmelze und Werkzeugoberfläche ein starkes Wandgleiten, was bei thermoplastischen Werkstoffen nicht der Fall ist. Der Grad des Wandgleitens hochgefüllter duroplastischer Spritzgießmassen und die daraus resultierende Blockscherströmung hängen stark von der Füllstoffmenge, der Einspritzgeschwindigkeit, der Werkzeugtemperatur und der Oberflächenrauheit ab. Die Fasern sind trotz eines starken Wandgleitens der Duroplastschmelze auf der Werkzeugoberfläche in der Randschicht der Spritzgussteile noch in Fließrichtung orientiert. Die Randschichtdicke mit orientierten Fasern nimmt zum Fließwegende hin ab und ist umgekehrt proportional zum Grad des Wandgleitens. Dies führt zu Herausforderungen im Bereich der Berechnung, Analyse und Simulation des Einflusses des Wandgleitens in Abhängigkeit von Füllstoffgehalt und Verarbeitungsbedingungen auf die Ausbildung der Faserorientierung während der Formfüllung hochgefüllter duroplastischer Spritzgießmassen. Dieser Projektantrag konzentriert sich daher auf zwei wissenschaftliche Hauptziele. Das erste Ziel ist die Untersuchung und Entwicklung einer Methode zur Messung des Reibungskoeffizienten, und damit des Wandgleitverhaltens, hochgefüllter duroplastischer Spritzgießmassen im Formfüllverhalten. Das zweite Ziel ist die Berechnung, Analyse und Simulation der Faserorientierung des Spritzgussteils, die in hohem Maße von den Viskositätsmodellen und den Reibungskoeffizienten abhängt. Die Faserorientierung in der Formfüllung hat einen starken Einfluss auf die strukturellen Eigenschaften (Spannung, Dehnung und Verformung) und die Maße (Schwindung und Verzug) des fertigen Spritzgussteils. Die erwarteten Ergebnisse dieses Vorhabens werden daher die Qualität des Entwicklungsprozesses von komplexen Bauteilen aus hochgefüllten duroplastischen Formmassen im Spritzgießprozess erhöhen und insgesamt das Verständnis für die komplexen Vorgänge vertiefen. Es hilft Anwendern Entwicklungszyklen zu verkürzen, mögliche Fehler vorherzusagen sowie ihre Produkte zu optimieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen