Spritzgießverfahren mit Endlosfasereinzug

Die vorliegende Arbeit betrifft ein neues Direktverarbeitungsverfahren zur kosten- und ressourceneffizienten Herstellung faserversträrkter Spritzgießbauteile (SE-Verfahren). Ein charakteristisches Merkmal des SE-Verfahrens besteht darin, dass die Faserkomponente in Form endloser Rovings direkt in eine Spritzgießplastifiziereinheit eingebracht wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines kostenintensiven vorgeschalteten Plastifizierextruders. Jedoch resultiert daraus auch eine Vielzahl technischer Herausforderungen in Bezug auf die Faserimprägnierung, die Faserlängen im Bauteil und die homogene Verteilung der Fasern. Aus diesem Grund sind im SE-Verfahren neuartige Maßnahmen zur Lösung der genannten technischen Herausforderungen implementiert.

Der wissenschaftliche Kern der vorliegenden Arbeit besteht in der Gewinnung neuer Erkenntnisse über Teilprozesse des SE-Verfahrens. Konkret werden in Anlehnung an die oben genannten Herausforderungen die Themenkomplexe „Imprägnierung“, „Faserschnitt“ und „Homogenisierung“ beleuchtet. Zudem werden Phänomene in Bezug auf die „Förderung und Aufbereitung des Plastifikats“ analysiert. Die Untersuchung erfolgt zunächst im Rahmen einer theoretischen Annäherung durch Modellbildung und Simulation. Dieser Herangehensweise werden experimentelle Untersuchungen gegenübergestellt, mittels derer die Modelltheorie hinsichtlich ihrer Validität bewertet wird. Abschließend wird das SE-Verfahren mit einem konventionellen Verfahren zur Herstellung langfaserverstärkter Spritzgießbauteile verglichen.