Untersuchung des Temperatur- und Strömungsverhaltens beim Kautschukspritzgießen mithilfe eines neu entwickelten Schneckenprüfstands

Georg Graninger

Untersuchung des Temperatur- und Strömungsverhaltens beim Kautschukspritzgießen mithilfe eines neu entwickelten Schneckenprüfstands

Translated title of the contribution: Investigation of the temperature and flow behaviour in rubber injection moulding using a newly developed test stand

Georg Graninger

Research output: Thesis › Master's Thesis

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Abstract

Due to the fact that the processing of rubbers is often based on the principle of “trial-and-error”, this thesis is supposed to investigate the possibility of creating mathematical models to describe certain processes. Using a specifically constructed test stand the following investigations are made according to a Design of Experiments (DoE). The temperature profiles inside the barrel of the injection unit as well as the cross flow which develops along the screw channel are examined. The goal is to find models which can be used to create a plain temperature profile in order to enhance part quality. Another objective is to predict the way the cross flow develops and to find the responsible factors which influence the cross flow. The experiments are conducted with the factors feed temperature, barrel temperature, rotation speed and back pressure being varied. Models are found which are able to not only describe but also predict temperature profiles accurately as long as predictions are within the range of the DoE. Furthermore, an almost plain temperature profile can be created using a rotation speed profile. A description of the development of cross flow by means of mathematical models was not possible due to significant non-linearity of the experimental results. As essential influencing factors affecting the development of the cross flow barrel temperature, rotation speed and back pressure were identified.

Translated title of the contribution	Investigation of the temperature and flow behaviour in rubber injection moulding using a newly developed test stand
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Supervisors/Advisors	Friesenbichler, Walter, Supervisor (internal) Kerschbaumer, Roman, Co-Supervisor (external)
Award date	16 Dec 2016
Publication status	Published - 2016

Bibliographical note

embargoed until 16-11-2021

Keywords

rubber injection moulding
temperature profile
cross flow
Design of Experiments
mathematical model

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Cite this

@mastersthesis{aa42762c74f24b4585d1f5b683e8fa6f,

title = "Untersuchung des Temperatur- und Str{\"o}mungsverhaltens beim Kautschukspritzgie{\ss}en mithilfe eines neu entwickelten Schneckenpr{\"u}fstands",

abstract = "Die Kautschukverarbeitung ist weniger erforscht als die Thermoplastverarbeitung und beruht deswegen oftmals auf „trial-and-error“. In dieser Arbeit wird untersucht, ob es m{\"o}glich ist, mithilfe eines Versuchsplans gem{\"a}{\ss} Design of Experiments (DoE) mathematische Modelle zu erstellen, die Vorg{\"a}nge in der Kautschukverarbeitung beschreiben und vorhersagen k{\"o}nnen. Konkret geht es um die Untersuchung der axialen und der radialen Massetemperaturprofile, welche im Plastifizierzylinder einer Kautschukspritzgie{\ss}maschine entstehen. Das Ziel der Untersuchungen ist es, ein homogenes Temperaturprofil zu erzeugen, um so in weiterer Folge die Bauteilqualit{\"a}t zu verbessern. Ebenfalls wird die Umlaufstr{\"o}mung, die sich zus{\"a}tzlich zur L{\"a}ngsstr{\"o}mung ausbildet, untersucht. Die Versuche werden an einem eigens konstruierten Schneckenpr{\"u}fstand durchgef{\"u}hrt, wobei als Einflussfaktoren (Maschineneinstellparameter) die Einzugs- und die Plastifizierzylindertemperatur, die Schneckendrehzahl und der Staudruck variiert werden. Es kann gezeigt werden, dass Modelle erzeugt werden k{\"o}nnen, welche die Massetemperaturprofile akkurat beschreiben und vorhersagen k{\"o}nnen, solange sich die zu vorhersagenden Werte innerhalb der Grenzen des Versuchsplans befinden. Das Ziel, ein homogeneres Temperaturprofil zu schaffen, wird mithilfe eines Drehzahlprofils erreicht. Eine Beschreibung der Ausbildung der Umlaufstr{\"o}mung mithilfe eines mathematischen Modells ist aufgrund von signifikanten Nichtlinearit{\"a}ten der Ergebnisse nicht m{\"o}glich. Als wesentliche Einflussfaktoren k{\"o}nnen jedoch die Plastifizierzylindertemperatur, die Schneckendrehzahl sowie der Staudruck bestimmt werden.",

keywords = "rubber injection moulding, temperature profile, cross flow, Design of Experiments, mathematical model, Kautschukspritzgie{\ss}en, Massetemperaturprofil, Umlaufstr{\"o}mung, statistische Versuchsplanung, Design of Experiments, mathemathisches Modell",

author = "Georg Graninger",

note = "gesperrt bis 16-11-2021",

year = "2016",

language = "Deutsch",

}

TY - THES

T1 - Untersuchung des Temperatur- und Strömungsverhaltens beim Kautschukspritzgießen mithilfe eines neu entwickelten Schneckenprüfstands

AU - Graninger, Georg

N1 - gesperrt bis 16-11-2021

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Die Kautschukverarbeitung ist weniger erforscht als die Thermoplastverarbeitung und beruht deswegen oftmals auf „trial-and-error“. In dieser Arbeit wird untersucht, ob es möglich ist, mithilfe eines Versuchsplans gemäß Design of Experiments (DoE) mathematische Modelle zu erstellen, die Vorgänge in der Kautschukverarbeitung beschreiben und vorhersagen können. Konkret geht es um die Untersuchung der axialen und der radialen Massetemperaturprofile, welche im Plastifizierzylinder einer Kautschukspritzgießmaschine entstehen. Das Ziel der Untersuchungen ist es, ein homogenes Temperaturprofil zu erzeugen, um so in weiterer Folge die Bauteilqualität zu verbessern. Ebenfalls wird die Umlaufströmung, die sich zusätzlich zur Längsströmung ausbildet, untersucht. Die Versuche werden an einem eigens konstruierten Schneckenprüfstand durchgeführt, wobei als Einflussfaktoren (Maschineneinstellparameter) die Einzugs- und die Plastifizierzylindertemperatur, die Schneckendrehzahl und der Staudruck variiert werden. Es kann gezeigt werden, dass Modelle erzeugt werden können, welche die Massetemperaturprofile akkurat beschreiben und vorhersagen können, solange sich die zu vorhersagenden Werte innerhalb der Grenzen des Versuchsplans befinden. Das Ziel, ein homogeneres Temperaturprofil zu schaffen, wird mithilfe eines Drehzahlprofils erreicht. Eine Beschreibung der Ausbildung der Umlaufströmung mithilfe eines mathematischen Modells ist aufgrund von signifikanten Nichtlinearitäten der Ergebnisse nicht möglich. Als wesentliche Einflussfaktoren können jedoch die Plastifizierzylindertemperatur, die Schneckendrehzahl sowie der Staudruck bestimmt werden.

AB - Die Kautschukverarbeitung ist weniger erforscht als die Thermoplastverarbeitung und beruht deswegen oftmals auf „trial-and-error“. In dieser Arbeit wird untersucht, ob es möglich ist, mithilfe eines Versuchsplans gemäß Design of Experiments (DoE) mathematische Modelle zu erstellen, die Vorgänge in der Kautschukverarbeitung beschreiben und vorhersagen können. Konkret geht es um die Untersuchung der axialen und der radialen Massetemperaturprofile, welche im Plastifizierzylinder einer Kautschukspritzgießmaschine entstehen. Das Ziel der Untersuchungen ist es, ein homogenes Temperaturprofil zu erzeugen, um so in weiterer Folge die Bauteilqualität zu verbessern. Ebenfalls wird die Umlaufströmung, die sich zusätzlich zur Längsströmung ausbildet, untersucht. Die Versuche werden an einem eigens konstruierten Schneckenprüfstand durchgeführt, wobei als Einflussfaktoren (Maschineneinstellparameter) die Einzugs- und die Plastifizierzylindertemperatur, die Schneckendrehzahl und der Staudruck variiert werden. Es kann gezeigt werden, dass Modelle erzeugt werden können, welche die Massetemperaturprofile akkurat beschreiben und vorhersagen können, solange sich die zu vorhersagenden Werte innerhalb der Grenzen des Versuchsplans befinden. Das Ziel, ein homogeneres Temperaturprofil zu schaffen, wird mithilfe eines Drehzahlprofils erreicht. Eine Beschreibung der Ausbildung der Umlaufströmung mithilfe eines mathematischen Modells ist aufgrund von signifikanten Nichtlinearitäten der Ergebnisse nicht möglich. Als wesentliche Einflussfaktoren können jedoch die Plastifizierzylindertemperatur, die Schneckendrehzahl sowie der Staudruck bestimmt werden.

KW - rubber injection moulding

KW - temperature profile

KW - cross flow

KW - Design of Experiments

KW - mathematical model

KW - Kautschukspritzgießen

KW - Massetemperaturprofil

KW - Umlaufströmung

KW - statistische Versuchsplanung

KW - Design of Experiments

KW - mathemathisches Modell

M3 - Masterarbeit

ER -