Ziel der Entwicklung
Die Produktanforderungen nehmen stetig zu und umfassen Funktionalität, Sicherheit sowie Ressourcenschonung und -effizienz. Leichtbau spielt dabei eine entscheidende Rolle und liefert einen wichtigen Beitrag. Besonders der Thermoplastschaumspritzguss (TSG) hat sich als wichtige Leichtbaulösung in der KVI etabliert. Bei technischen Formteilen werden hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit gestellt. Bekannte Literaturstellen und Erfahrungen im KUZ sind teilweise widersprüchlich. Jedoch gibt es eine Modellvorstellung, wonach der Druck durch das injizierte Gas während des TSG-Prozesses sehr gleichmäßig in der Kavität wirkt und somit Schwindung während des Erstarrens ausgleicht. Dadurch sind lokale Schwindungsunterschiede minimal, was zu einem geringen Verzug führt und Einfallstellen komplett entfallen. Das Projekt hat zum Ziel, eine systematische Untersuchung der Maßhaltigkeit in Abhängigkeit von der injizierten Gasmenge (Schaumstruktur) durchzuführen. Im Rahmen dieses Projekts wird ein komplexes Benchmarkteil entwickelt, das typische, praxisrelevante Geometrieelemente für das physikalische Schaumspritzgießen enthält. Ziel ist es, Aussagen zur Maßhaltigkeit in Abhängigkeit von der injizierten Gasmenge zu treffen und gleichzeitig den Einfluss der Schaumstruktur auf die Maßhaltigkeit zu untersuchen. Die Untersuchung konzentriert sich darauf, praxisrelevante Geometrieelemente von physikalisch geschäumten Formteilen zu analysieren und ihre Maßhaltigkeit zu bewerten. Hierbei werden vorhersagende Simulationen zur Schwindung und zum Verzug mittels spezialisierter Software durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Simulationen werden dann mit den realen Untersuchungsergebnissen verglichen und bewertet. Darüber hinaus wird die Anwendung der geschäumten Musterformteile durch Wärmelagerung simuliert, um Aussagen zur Maßhaltigkeit nach der Temperaturbelastung zu erhalten. Ziel ist es, optimierte geschäumte Formteile zu entwickeln, die den Anforderungen in Bezug auf Maßhaltigkeit und Verzug gerecht werden.
Vorteile und Lösungen
Die Ergebnisse im Forschungsprojekt sollen dem Anwender des physikalischen Thermoplastschaumspritzgusses hilfreiche und anwendungsgerechte Leitlinien geben, unter welchen Bedingungen sich maßhaltige komplexe Schaumspritzgießteile herstellen lassen. Mit Hilfe der von Konturvergleichen, zwischen CT-Aufnahmen eines komplexen Musterteils mit dem entsprechenden CAD-Datensatz, wurde untersucht, wie sich die Prozessbedingungen (Füllgrad) auf die Maßhaltigkeit der Schaumspritzgussteile auswirken. Durch Informationen über das Materialinnere wurde die Schaumstruktur mit der Maßhaltigkeit der Teile korreliert und diskutiert. Zudem wurden Aussagen getroffen werden, welche Geometrieelemente sich in der Praxis besonders kritisch bezüglich der Maßhaltigkeit darstellen. Außerdem konnte durch die Untersuchungen die optimierten Prozessbedingungen (Füllgrad) für maßhaltige Schaumspritzgießteile gefunden werden. Die Änderung der Maßhaltigkeit der geschäumten spritzgegossenen Musterteile unter anwendungsnahen Bedingungen (nach Temperaturbelastung) wurde ebenfalls untersucht.
Zielgruppe und Zielmarkt
Im Allgemeinen profitieren kunststoffverarbeitende Unternehmen, die das Gewicht und die Maßhaltigkeit ihrer Teile optimieren wollen, von den Ergebnissen des Forschungsprojekts. Zielbranchen sind vor allem die Automobilzulieferindustrie und Hausgeräteindustrie. Der technologische Ansatz zur Optimierung von TSG-Teilen wird zudem Unternehmen mit dem Fokus auf Leitbauentwicklungen angeboten.
