Systematic investigation of tightness of connectors in the automotive industry

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Steckverbindungen für automobile Anwendungen müssen hohe Anforderungen in Bezug auf thermische und mechanische Robustheit sowie Zuverlässigkeit erfüllen. Immer größer werdende Anforderungen an ihre Funktionen (z.B. Hochspannungsanwendungen) sowie an Gewichts- und Platzersparnissen stellen Automobilzulieferer vor neue Herausforderungen. Funktionstrennung und Schutz vor aggressiven oder korrosiven Medien sind wesentliche Anforderungen, die an die meisten Stecker in der Automobilbranche gestellt werden. Feuchtigkeit und Öle können die Übertragung elektrischer Signale stören und angeschlossene Komponenten durch Migration durch die Kabellitze schädigen. Um Produktausfälle zu vermeiden, muss Leckage daher minimiert werden. Umspritzen wird häufig zur kostengünstigen Massenproduktion von Steckverbindungen eingesetzt. Dabei werden (verstärkte) Thermoplaste zur Umspritzung von metallischen Leitern eingesetzt. Die beiden Verbundpartner haben unterschiedliche Materialeigenschaften, die zu Leckagen an den Kontaktflächen führen können. Ursachen dafür sind entweder spannungsinduzierte Spalt- oder Rissbildungen. Ein Ziel dieser Arbeit war es, jene Prozessparameter des Spritzgussprozesses zu identifizieren, die den größten Einfluss auf die Dichtheit der produzierten Teile haben. Zu diesem Zweck wurden Stecker nach zuvor definierten Versuchsplänen (DoEs) spritzgegossen und mit einem Blasentest (Bubble Test) geprüft. Diese wurden anschließend durch Varianzanalysen (ANOVAs) unter Zuhilfenahme der Statistiksoftware Minitab 18 von Minitab Inc. analysiert. Ein weiteres Ziel war es, mithilfe von Kunststoffspritzguss-Simulation Indikatoren zu finden, die schon im Vorfeld auf dichtere Stecker schließen lassen. Zu diesem Zweck wurden ausgewählte Prozesseinstellungs-Kombinationen mit der Kunststoffspritzguss-Simulationssoftware Moldex3D R 16 (M3D) von CoreTech System Co. Ltd simuliert. Es wurde versucht, zusätzliche Informationen über die Spannungsverteilungen zu erlangen, indem Daten von M3D in die Struktur-Simulationssoftware ANSYS 19.2 Static Structural (ANSYS) von ANSYS Inc. übertragen wurden. Einige Kunststoffspritzguss-Simulationen wurden des Weiteren zu Vergleichszwecken mithilfe der Software Autodesk Moldflow Insight 2019 (AMI) von Autodesk Inc. durchgeführt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die ANOVAs der DoEs konnten Verarbeitungsparameter identifizieren, die Einfluss auf die Dichtheit der produzierten Stecker hatten. Einige Qualitätsindikatoren ließen jedoch Bedenken hinsichtlich der Eignung der verwendeten Prüfmethoden und -verfahren aufkommen. Ein Zusammenhang zwischen den gefundenen Faktoren und einem spritzgussbezogenen Phänomen konnte abgeleitet und weiter mit den Simulationsergebnissen bestätigt werden. Während einige Ergebnisse der verschiedenen Simulationsprogramme gut übereinstimmten, unterschieden sich andere deutlich.

Details

Titel in ÜbersetzungSystematische Untersuchung der Dichtheit von Steckverbindungen in der Automobilindustrie
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung12 Apr 2019
StatusVeröffentlicht - 2019