Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen

Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen von Onken,  Jakob
Bei der Herstellung von Spritzgießbauteilen ist die Bildung von Bindenähten meist unvermeidbar. Bindenähte stellen zum einen optische Defekte, zum anderen eine mechanische Schwächung des Bauteils dar. Konstruktive Maßnahmen und Sonderverfahren können zu einer Minimierung der Bauteilschwächung durch Bindenähte führen. Jedoch wird deren Notwendigkeit meist erst spät im Entwicklungsprozess festgestellt und kann nur kosten-, zeit- oder ressourcenintensiv umgesetzt werden. Die Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in einem frühen Entwicklungsstadium führt somit zu einer Vermeidung von aufwendigen Iterationsschleifen in der Produktentwicklung. Aktuell kann mit kommerziell verfügbarer Spritzgießsimulationssoftware nur die Lage von Bindenähten bestimmt werden, für die quantitative Vorhersage der mechanischen Eigenschaften existieren keine Berechnungsmethoden. Daher wird in der vorliegenden Arbeit eine integrative Berechnungsroutine zur Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplasten entwickelt. Für die Berechnung der Festigkeitsabminderung in der Bindenaht werden semiempirischer Modelle entwickelt. Die Grundlagen der Modelle stellen das Reptationsmodell von de Gennes und das Interdiffusionsmodell von Kim und Suh dar. Eine Erweiterung der Modelle erfolgt anhand Beobachtungen, welche in ausführlichen Untersuchungen der prozess- und fließhindernisgeometrieabhängigen Zug- und Schubfestigkeit von Bindenahten angestellt werden. Des Weiteren werden simulative Analysen des Formfüllvorgangs zur Betrachtung des Verlaufs des thermischen und rheologischen Zustands in der Bindenaht durchgeführt und für die Modellierung herangezogen. Die Untersuchungen erfolgen anhand von Polystyrol, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Die entwickelte Berechnungsroutine erlaubt die Berechnung lokaler Faktoren, die die Materialfestigkeit in der Bindenaht beschreiben. Die Berechnungsroutine wird mittels der Prüfung von Zugproben mit Bindenaht kalibriert und validiert. Eine zusätzliche Validierung erfolgt durch die Prüfung eines praxisnahen Bauteils. Die Berechnung der Bindenahtfestigkeit führt bei PS und PMMA zu guten Ergebnissen. Bei PC treten größere Abweichungen zwischen Simulation und Referenz bei einem rechteckigen Fließhindernis auf. Dies ist ein Indiz dafür, dass eine Geometrieabhängigkeit des Modells noch nicht vollständig gegeben ist. Insgesamt bietet die entwickelte Methode erstmalig die Möglichkeit, Bindenahtfestigkeiten im Rahmen einer integrativen Berechnungsroutine mit kommerzieller Simulationssoftware zu bestimmen. Allerdings werden die Modellierungs- und Berechnungsmöglichkeiten derzeit noch durch die von kommerzieller Spritzgießsimulationssoftware bereitgestellten Daten limitiert.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen

Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen von Onken,  Jakob
Bei der Herstellung von Spritzgießbauteilen ist die Bildung von Bindenähten meist unvermeidbar. Bindenähte stellen zum einen optische Defekte, zum anderen eine mechanische Schwächung des Bauteils dar. Konstruktive Maßnahmen und Sonderverfahren können zu einer Minimierung der Bauteilschwächung durch Bindenähte führen. Jedoch wird deren Notwendigkeit meist erst spät im Entwicklungsprozess festgestellt und kann nur kosten-, zeit- oder ressourcenintensiv umgesetzt werden. Die Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in einem frühen Entwicklungsstadium führt somit zu einer Vermeidung von aufwendigen Iterationsschleifen in der Produktentwicklung. Aktuell kann mit kommerziell verfügbarer Spritzgießsimulationssoftware nur die Lage von Bindenähten bestimmt werden, für die quantitative Vorhersage der mechanischen Eigenschaften existieren keine Berechnungsmethoden. Daher wird in der vorliegenden Arbeit eine integrative Berechnungsroutine zur Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplasten entwickelt. Für die Berechnung der Festigkeitsabminderung in der Bindenaht werden semiempirischer Modelle entwickelt. Die Grundlagen der Modelle stellen das Reptationsmodell von de Gennes und das Interdiffusionsmodell von Kim und Suh dar. Eine Erweiterung der Modelle erfolgt anhand Beobachtungen, welche in ausführlichen Untersuchungen der prozess- und fließhindernisgeometrieabhängigen Zug- und Schubfestigkeit von Bindenahten angestellt werden. Des Weiteren werden simulative Analysen des Formfüllvorgangs zur Betrachtung des Verlaufs des thermischen und rheologischen Zustands in der Bindenaht durchgeführt und für die Modellierung herangezogen. Die Untersuchungen erfolgen anhand von Polystyrol, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Die entwickelte Berechnungsroutine erlaubt die Berechnung lokaler Faktoren, die die Materialfestigkeit in der Bindenaht beschreiben. Die Berechnungsroutine wird mittels der Prüfung von Zugproben mit Bindenaht kalibriert und validiert. Eine zusätzliche Validierung erfolgt durch die Prüfung eines praxisnahen Bauteils. Die Berechnung der Bindenahtfestigkeit führt bei PS und PMMA zu guten Ergebnissen. Bei PC treten größere Abweichungen zwischen Simulation und Referenz bei einem rechteckigen Fließhindernis auf. Dies ist ein Indiz dafür, dass eine Geometrieabhängigkeit des Modells noch nicht vollständig gegeben ist. Insgesamt bietet die entwickelte Methode erstmalig die Möglichkeit, Bindenahtfestigkeiten im Rahmen einer integrativen Berechnungsroutine mit kommerzieller Simulationssoftware zu bestimmen. Allerdings werden die Modellierungs- und Berechnungsmöglichkeiten derzeit noch durch die von kommerzieller Spritzgießsimulationssoftware bereitgestellten Daten limitiert.
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Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen

Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen von Onken,  Jakob
Bei der Herstellung von Spritzgießbauteilen ist die Bildung von Bindenähten meist unvermeidbar. Bindenähte stellen zum einen optische Defekte, zum anderen eine mechanische Schwächung des Bauteils dar. Konstruktive Maßnahmen und Sonderverfahren können zu einer Minimierung der Bauteilschwächung durch Bindenähte führen. Jedoch wird deren Notwendigkeit meist erst spät im Entwicklungsprozess festgestellt und kann nur kosten-, zeit- oder ressourcenintensiv umgesetzt werden. Die Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in einem frühen Entwicklungsstadium führt somit zu einer Vermeidung von aufwendigen Iterationsschleifen in der Produktentwicklung. Aktuell kann mit kommerziell verfügbarer Spritzgießsimulationssoftware nur die Lage von Bindenähten bestimmt werden, für die quantitative Vorhersage der mechanischen Eigenschaften existieren keine Berechnungsmethoden. Daher wird in der vorliegenden Arbeit eine integrative Berechnungsroutine zur Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplasten entwickelt. Für die Berechnung der Festigkeitsabminderung in der Bindenaht werden semiempirischer Modelle entwickelt. Die Grundlagen der Modelle stellen das Reptationsmodell von de Gennes und das Interdiffusionsmodell von Kim und Suh dar. Eine Erweiterung der Modelle erfolgt anhand Beobachtungen, welche in ausführlichen Untersuchungen der prozess- und fließhindernisgeometrieabhängigen Zug- und Schubfestigkeit von Bindenahten angestellt werden. Des Weiteren werden simulative Analysen des Formfüllvorgangs zur Betrachtung des Verlaufs des thermischen und rheologischen Zustands in der Bindenaht durchgeführt und für die Modellierung herangezogen. Die Untersuchungen erfolgen anhand von Polystyrol, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Die entwickelte Berechnungsroutine erlaubt die Berechnung lokaler Faktoren, die die Materialfestigkeit in der Bindenaht beschreiben. Die Berechnungsroutine wird mittels der Prüfung von Zugproben mit Bindenaht kalibriert und validiert. Eine zusätzliche Validierung erfolgt durch die Prüfung eines praxisnahen Bauteils. Die Berechnung der Bindenahtfestigkeit führt bei PS und PMMA zu guten Ergebnissen. Bei PC treten größere Abweichungen zwischen Simulation und Referenz bei einem rechteckigen Fließhindernis auf. Dies ist ein Indiz dafür, dass eine Geometrieabhängigkeit des Modells noch nicht vollständig gegeben ist. Insgesamt bietet die entwickelte Methode erstmalig die Möglichkeit, Bindenahtfestigkeiten im Rahmen einer integrativen Berechnungsroutine mit kommerzieller Simulationssoftware zu bestimmen. Allerdings werden die Modellierungs- und Berechnungsmöglichkeiten derzeit noch durch die von kommerzieller Spritzgießsimulationssoftware bereitgestellten Daten limitiert.
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Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen

Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplastbauteilen von Onken,  Jakob
Bei der Herstellung von Spritzgießbauteilen ist die Bildung von Bindenähten meist unvermeidbar. Bindenähte stellen zum einen optische Defekte, zum anderen eine mechanische Schwächung des Bauteils dar. Konstruktive Maßnahmen und Sonderverfahren können zu einer Minimierung der Bauteilschwächung durch Bindenähte führen. Jedoch wird deren Notwendigkeit meist erst spät im Entwicklungsprozess festgestellt und kann nur kosten-, zeit- oder ressourcenintensiv umgesetzt werden. Die Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in einem frühen Entwicklungsstadium führt somit zu einer Vermeidung von aufwendigen Iterationsschleifen in der Produktentwicklung. Aktuell kann mit kommerziell verfügbarer Spritzgießsimulationssoftware nur die Lage von Bindenähten bestimmt werden, für die quantitative Vorhersage der mechanischen Eigenschaften existieren keine Berechnungsmethoden. Daher wird in der vorliegenden Arbeit eine integrative Berechnungsroutine zur Vorhersage der Bindenahtfestigkeit in ungefüllten amorphen Thermoplasten entwickelt. Für die Berechnung der Festigkeitsabminderung in der Bindenaht werden semiempirischer Modelle entwickelt. Die Grundlagen der Modelle stellen das Reptationsmodell von de Gennes und das Interdiffusionsmodell von Kim und Suh dar. Eine Erweiterung der Modelle erfolgt anhand Beobachtungen, welche in ausführlichen Untersuchungen der prozess- und fließhindernisgeometrieabhängigen Zug- und Schubfestigkeit von Bindenahten angestellt werden. Des Weiteren werden simulative Analysen des Formfüllvorgangs zur Betrachtung des Verlaufs des thermischen und rheologischen Zustands in der Bindenaht durchgeführt und für die Modellierung herangezogen. Die Untersuchungen erfolgen anhand von Polystyrol, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Die entwickelte Berechnungsroutine erlaubt die Berechnung lokaler Faktoren, die die Materialfestigkeit in der Bindenaht beschreiben. Die Berechnungsroutine wird mittels der Prüfung von Zugproben mit Bindenaht kalibriert und validiert. Eine zusätzliche Validierung erfolgt durch die Prüfung eines praxisnahen Bauteils. Die Berechnung der Bindenahtfestigkeit führt bei PS und PMMA zu guten Ergebnissen. Bei PC treten größere Abweichungen zwischen Simulation und Referenz bei einem rechteckigen Fließhindernis auf. Dies ist ein Indiz dafür, dass eine Geometrieabhängigkeit des Modells noch nicht vollständig gegeben ist. Insgesamt bietet die entwickelte Methode erstmalig die Möglichkeit, Bindenahtfestigkeiten im Rahmen einer integrativen Berechnungsroutine mit kommerzieller Simulationssoftware zu bestimmen. Allerdings werden die Modellierungs- und Berechnungsmöglichkeiten derzeit noch durch die von kommerzieller Spritzgießsimulationssoftware bereitgestellten Daten limitiert.
Aktualisiert: 2020-07-07
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Spritzgießen für Praktiker

Spritzgießen für Praktiker von Jaroschek,  Christoph
Praxisnah und leicht verständlich beschreibt dieses Buch in der vierten Auflage den Spritzgießprozess, die Einstellungen der Spritzgießmaschine und die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Spritzgussteilen.Das Buch versteht sich als Orientierungshilfe für den Maschineneinrichter und gibt klare Anweisungen für die Prozessoptimierung. Der erfahrene Einrichter kennt das Problem, dass auch mit der gezielten Veränderung des Maschineneinstellwerts nicht zwangsläufig eine entscheidende Verbesserung des Prozesses erreicht wird. Dennoch ist es möglich, mit Standardeinstellungen an der Maschine den Prozess zu testen und durch Veränderungen der Prozessparameter zu optimieren. Die gängigen Sonderverfahren werden ausführlich beschrieben und die notwendigen zusätzlichen physikalischen Grundlagen werden erklärt. Im Kapitel "Die Letzen Schritte zur Qualität" wird beschrieben, wie Qualität dokumentiert werden kann und welche Hilfsmittel zur Qualitätsoptimierung zur Verfügung stehen. Das schließt auch künstliche Intelligenz ein (SPC, EVOP).Wie funktioniert das Spritzgießen, wie stellt man die Maschine ein, wie erzeugt man ein qualitativ hochwertiges Spritzgussteil? – Das alles vermittelt das Buch in einer einfachen Form. Die 4. Auflage wurde durchgehend aktualisiert und enthält Korrekturen und Verbesserungen.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Spritzgießen für Praktiker

Spritzgießen für Praktiker von Jaroschek,  Christoph
Praxisnah und leicht verständlich beschreibt dieses Buch in der vierten Auflage den Spritzgießprozess, die Einstellungen der Spritzgießmaschine und die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Spritzgussteilen. Das Buch versteht sich als Orientierungshilfe für den Maschineneinrichter und gibt klare Anweisungen für die Prozessoptimierung. Der erfahrene Einrichter kennt das Problem, dass auch mit der gezielten Veränderung des Maschineneinstellwerts nicht zwangsläufig eine entscheidende Verbesserung des Prozesses erreicht wird. Dennoch ist es möglich, mit Standardeinstellungen an der Maschine den Prozess zu testen und durch Veränderungen der Prozessparameter zu optimieren. Die gängigen Sonderverfahren werden ausführlich beschrieben und die notwendigen zusätzlichen physikalischen Grundlagen werden erklärt. Im Kapitel "Die Letzen Schritte zur Qualität" wird beschrieben, wie Qualität dokumentiert werden kann und welche Hilfsmittel zur Qualitätsoptimierung zur Verfügung stehen. Das schließt auch künstliche Intelligenz ein (SPC, EVOP). Wie funktioniert das Spritzgießen, wie stellt man die Maschine ein, wie erzeugt man ein qualitativ hochwertiges Spritzgussteil? – Das alles vermittelt das Buch in einer einfachen Form. Die 4. Auflage wurde durchgehend aktualisiert und enthält Korrekturen und Verbesserungen.
Aktualisiert: 2022-10-11
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