Fundamental modelling of the expansion injection moulding with its simulation and the material degradation analyses on the moulded parts

Titel in Übersetzung: Grundlegende Modellierung und Simulation des Expansionsspritzgießens und Untersuchungen des Materialabbaus an den Spritzgießteilen

xxx Rajganesh Jegadeesan

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Für das Spritzgießen extrem dünner Wandstärken (kleiner 1 mm und Fließweg/Wanddicken-Verhältnissen bis 400:1) entwickelte ENGEL Austria GmbH (Österreich) das Expansionsspritzgießen, eine innovative Neuheit in der Spritzgießtechnik. Hauptcharakteristikum dieses Verfahrens ist die Trennung von Schmelzekompression und Einspritzphase. Als erstes wird die Schmelze im Schneckenvorraum bei geschlossener Nadelverschlussdüse bis zu einem maximalen Vorkompressionsdruck komprimiert. Nach dem Öffnen des Nadelverschlusses wird die Schmelze plötzlich entlastet, expandiert und füllt in Sekundenbruchteilen mit einem hohen Volumenstrom die Werkzeugkavität. Um Entwicklungszeiten auf diesem Gebiet zu verkürzen strebt man den Einsatz von Simulationsprogrammen an. Aus diesem Grund ist es nötig, eine eigenständige, dem physikalischen Modell des Expansionsspritzgießens gerecht werdende Berechnungssoftware zu entwickeln. Im Zuge dieser Forschungsarbeit ein physikalisches Modell zur Simulation der Expansionsphase entwickelt. In weiterer Folge wurde auf diesem Modell basierend ein Berechnungsprogramm Xmeltsoft V.1.0 zur Simulation des Expansionsspritzgießprozesses für dünnwandige Teile erstellt. Der berechnete Kompressionsdruck kann auf der Maschine eingestellt werden. Im Gegensatz zum Kompressionsdruck ist der Enddruck durch die Geometrie der Werkzeugkavität und der Viskosität des Materials bestimmt. Während der Expansionsphase fällt der eingestellte Kompressionsdruck auf den Enddruck ab. Der methodische Zugang zur Berechnung des Minimalfülldruckes beinhaltet die Segmentierung des längsten Fließweges in mehrere seriell gelegene Einzelsegmente. Die Einflüsse der eingefrorenen Randschicht werden mitberücksichtigt, um die Genauigkeit der Berechnungsergebnisse zu verbessern. Als Referenzobjekt zur Überprüfung der Simulationsgenauigkeit wurde ein Modellbauteil (Scheckkarte) mit einer Wandstärke von 0,5 mm gewählt. Diese Bauteile wurden daraufhin mit einer Hybridspritzgussmaschine der Firma ENGEL Austria GmbH (Type VC 940/130 Electric) hergestellt. Der Vergleich von experimentellen Daten und berechneten Daten wurde für die Scheckkarte anhand PP, PS und eines ABS/PC durchgeführt. Zusätzlich wurde der Molmassenabbau im fertigen Spritzgießteil gemessen, um die Auswirkung der Verarbeitungsparameter auf den Materialabbau zu untersuchen. Hierzu wurden an verschiedenen Stellen des Formteiles Proben entnommen. Die Untersuchung der Molmassen wurde anschließend am Institut für Chemie der Kunststoffe an der Montanuniversität Leoben mithilfe der Size Exclusion Chromatography (SEC) durchgeführt. Die zur Probenentnahme verwendeten Spritzgießteile bestanden aus Polystyrol und Polypropylen.
Titel in ÜbersetzungGrundlegende Modellierung und Simulation des Expansionsspritzgießens und Untersuchungen des Materialabbaus an den Spritzgießteilen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Langecker, Günter R., Beurteiler A (intern)
  • Brand, Clemens, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2011

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Expansionsspritzgießen
  • Schmelzekompression
  • dünnwandige Teile
  • Kompressionsdruck
  • Druckabhängigkeit der Viskosität
  • Materialabbau

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