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Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).
Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung.
Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.
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Entlüftung von Spritzgießwerkzeugen
Heiße Luft oder eine Geschichte voller Missverständnisse?
Die Entlüftung von Spritzgießwerkzeugen ist seit je her eine komplexe Fragestellung, die bis heute nicht zufriedenstellend gelöst ist. Beim Einspritzen des Polymers in die Kavität wird dabei nicht nur die darin eingeschlossene Luft verdrängt. Viele Thermoplaste bilden gasförmige Produkte aus, die ebenfalls mit in das Werkzeug gelangen. Hierzu zählen insbesondere faserverstärkte und/oder flammgeschützte Materialien und beispielsweise Polyolefine, Polycarbonate sowie Polyamide.
Welche Menge Gas in welcher Zeit zu verdrängen ist, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Neben dem Kavitätsvolumen und der Einspritzgeschwindigkeit ist die Bauteilgeometrie von entscheidender Bedeutung. Stellen an denen Schmelzefronten zusammentreffen, Hindernisse umflossen werden, Rippen zu füllen sind oder das Fließwegende erreicht wird, erfordern jeweils unterschiedliche Entlüftungslösungen. Auch der verarbeitete Kunststoff spielt dabei eine wesentliche Rolle. Zudem sind bei der konstruktiven Umsetzung immer der verfügbare Platz/Einbauraum bzw. Temperier- und Auswerferbohrungen sowie optische Aspekte zu berücksichtigen.
Doch wie würde die perfekte Entlüftung aussehen?
Sie wäre in jedem Fall dauerstabil, selbstreinigend, gratfrei, klein, günstig und eventuell nachrüstbar. Zudem ist die richtige Platzierung der Entlüftungen essenziell für deren Wirksamkeit.
Simulationsprogramme können heute bereits Vorhersagen zu sinnvollen Entlüftungspositionen treffen. Oftmals besteht hier allerdings eine Diskrepanz zur Realität oder durch eine umgesetzte Entlüftung verändert sich das Füllverhalten, so dass sich auch die Entlüftungsstelle „verschiebt“. Wieviel Gas dann über eine konkrete Entlüftung in der Einspritzphase abzuführen ist, bestimmt deren Leistungsvermögen und konstruktive Ausführung. Gerade bei Entlüftungspalten gilt meist: „So wenig wie möglich, so viel wie nötig“. Infolgedessen ist die Werkzeugentlüftung heute nahezu immer ein iterativer Prozess mit mehreren Werkzeugoptimierungsschleifen.
Auf dem Markt und in der Praxis existieren eine Vielzahl von Entlüftungslösungen, die auf Spalte, porösen Strukturen, Einsätzen, Hinterschliffen usw. beruhen. Welche Lösung für einen konkreten Anwendungsfall optimal ist, ist nur schwer vorhersehbar oder simulierbar. Eine wichtige Voraussetzung für die Bewertung vorhandener und die Entwicklung neuer Entlüftungslösungen ist eine objektive und quantifizierbare Methode, die unterschiedliche Kombinationen aus Bauteilgeometrie, Prozessparameter und Material abbilden kann.
Laufzeit: 12 Monate, geplanter Start Q4/2023
Kosten: ca. 10.000 € / Firma
Weiterführende Links
Lösungsweg und Ergebnisse
Lösungsweg
- Recherche über Entlüftungslösungen und Aufbereitung als Wegweiser
- Definition von problematischen Werkzeug-/Bauteilgeometrien, an denen Entlüftungen vorhanden sein müssen
- Definition von bis zu fünf Thermoplasten, die für die Versuche herangezogen werden
- Erarbeitung einer modularen Bauteilgeometrie und eines Werkzeugaufbaus in dem veränderliche Kavitätsvolumen, Rippen, Fließhindernisse, Auswerfer … enthalten sind, um typische Problemstellen abzubilden
- Integration von Sensorik um Schmelze-/Luftdruck, Temperatur und wenn möglich Gasvolumen zu erfassen
- Dauer-/Langzeit-Spritzgießversuche mit verfügbaren Entlüftungslösungen
- Simulation der Geometrievarianten, inkl. Entlüftungslösungen, und Abgleich mit den realen (Mess-)Ergebnissen
- Erarbeitung einer Handlungsempfehlung für optimierte Entlüftungssimulationen und Umsetzung im Werkzeug
- Optional: Validierung der Erkenntnisse durch die Simulation und Praxistests an einem Serienwerkzeug aus dem Teilnehmerkreis
Ergebnisse
Am Ende des Projektes soll ein Vorgehen mit entsprechenden Prüfkörpergeometrien/ -kavitäten zur Verfügung stehen, um Entlüftungslösungen in praktischen Spritzgießversuchen zu testen und objektiv bewerten zu können. Die Bewertung soll dabei geometrie-, material- und prozessparameterspezifisch möglich sein.
Ein zentrales Element ist die rheologische Spritzgießsimulation, in die alle Erkenntnisse/Ergebnisse einfließen um eine signifikant verbesserte Vorhersage von kritischen, zu entlüftenden Bereichen erzielen zu können. Neben den Positionen der Entlüftungen soll auch deren erforderliche Leistungsfähigkeit abschätzbar werden.
Zusätzliche Mehrwerte erhalten die Teilnehmer durch eine aufbereitete Literaturrecherche zu Entlüftungslösungen, einer Handlungsempfehlung und einer Abschlussveranstaltung. An dem „Seminar“ können mehrere Personen je Firma teilnehmen und alle Erkenntnisse in Theorie und Praxis aus erster Hand erleben.
Interessiert?!
Wenn Sie sich an diesem spannenden Forschungsprojekt beteiligen möchten, senden Sie bitte ein kurze E-Mail an: c.deubel@skz.de
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Wussten Sie schon?!
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Sprechen Sie uns bei Fragen gerne an.
Wir freuen uns, Sie für dieses Thema gewinnen zu können
und diesen alternativen Weg in der Auftragsforschung einzuschlagen.
Vielen Dank im Voraus für Ihr Interesse!
Ihr
Christian Deubel
