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Zu Welchen Produkteigenschaften führt eine möglichst schonende Verarbeitung?

Positiv:

  • hohes Molekulargewicht
  • hohe Festigkeit
  • hohe Zähigkeit
  • hohe Wärmeleitfähigkeit
  • gute Barrierewirkung
  • gute chemische Beständigkeit

Negativ:

  • schlechtes Fließen
  • schwierige Verarbeitung

Wie funktioniert Schrumpffolie?

Schrumpffolie bedient sich der Rückstellung, die sehr temperaturabhängig ist.

Durch schnelles Abkühlen/Strecken in der Produktion wird ein hohes Maß an Orientierungen eingefroren. Wird die Folie erhitzt, schrumpft sie in Orientierungsrichtung.

Welche Polymere werden hauptsächlich als Barrierematerial genutzt und weshalb?

Vor allem genutzt werden:

  • Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH)
  • Polyamid (PA)

Obwohl sie nicht so viel Schutz bieten wie PVDC sind sie besser zu verarbeiten sowie thermisch und UV-stabiler.

Oft werden allerdings coextrudierte Folien (bis zu 9 Schichten) verwendet.

Auf welchen Merkmalen beruht die Bedeutung des Spritzgießens?

  • direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil
  • hohe Gestaltungsfreiheit
  • keine oder sehr geringe Nachbearbeitung
  • vollautomatisierbar
  • hohe Reproduziergenauigkeit
  • kurze Zykluszeiten

Welche Dimsension können Spritzgussteile annehmen?

  • hohe geometrische Komplexität
  • Gewicht von unter 1 mg bis zu 100 kg

Aus welchen vier Einheiten besteht eine Spritzgießmaschine?

  • Schließeinheit (trägt das Werkzeug)
  • Plastifiziereinheit
  • Steuer- und Regeleinheit
  • Maschinenbett

Welche Anforderung wird an die Schließeinheit der Spritzgießmasachine gestellt?

Sie muss sehr steif sein um die großen Auftriebskräfte durch die Einspritzdrücke von bis zu 2000 bar auszuhalten.

Was macht ein Spritzgießwerkzeug aus? Welche Aufgaben hat es zu erfüllen?

Das Werkzeug ist die zentrale Baugruppe. 

Jedes ist ein Unikat, das zwei Aufgabengruppen zu bewältigen hat.

Technologische Aufgaben:

  • Aufnahme und Verteilung der Schmelze
  • Ausformen der Schmelze
  • Abkühlen (Thermoplaste) bzw. Aufheizen (Elastomere, Duroplaste)
  • Entformen

Konstruktive Aufgaben:

  • Kraftaufnahme
  • Bewegungsübertragung
  • Führung der Werkzeugteile

Wie sieht der Verfahrensablauf des Spritzgießens von Thermoplasten aus?

  1. Werkzeug schließen
  2. Einspritz-, Nachdruck und Kühlphase
  3. Dosierphase
  4. Werkzeug öffnen und Formteil auswerfen

Welche vier Prozessschritte umfasst der Spritzgießzyklus?

  • Dosierphase
  • Einspritzphase
  • Nachdruckphase
  • Kühlphase (bzw. Heizphase)

Wie läuft die Dosierphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Dosierphase:

Kunststoffgranulat wird formbar gemacht (Plastifizierphase).

Thermoplaste -> aufgeschmolzen

  • amorphe 10°C über Glasübergangstemperatur
  • teilkristalline 20-30°C über Kristallitschmelztemperatur

Elastomere/Duroplasten -> leicht erwärmt

=> Definiertes homogenes Schmelzvolumen bereitstellen.

Wie läuft die Einspritzphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Einspritzphase:

Die Masse wird durch eine rein translatorische Bewegung von der Schnecke in die Kavität (Form) gepresst. (hohe Drücke!)

An der Spritzgießschnecke ist aufgrund der Drücke eine Rückstromsperre angebracht.

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Wie läuft die Nachdruckphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Nachdruckphase:

Am Umschaltpunkt geht man in die Nachdruckphase. Durch Abkühlung entstandene Volumenschwindung wird durch nachgepresstes Material ersetzt (möglich solange flüssige Berecihe vorhanden).

Die Nachdruckphase endet mit dem Versiegeln (Einlauf erstarrt).

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Wie läuft die Heiz/Kühlphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Thermoplasten kühlen in der Kühlphase bis sie formstabil sind. Dabei fällt der Druck auf Umgebungsdruck.

Elastomere/Duroplaste vernetzen in der Heizphase.

Was sind die inneren/äußeren Eigenschaften von Spritzgussteilen?

Inneren Eigenschaften:

  • Kristallinität
  • Orientierungen
  • Eigenspannungen

direkte Folge von Schmelzbelastung, Schmelzdeformation und Abkühlverlauf.

Äußere Eigenschaften:

  • Schwindung
  • Verzug

abhängig von der inneren Struktur des Teils.

Was bedeutet Schwindungsanisotropie?

Es treten orts- und richtungsabhängig unterschiedliche Schwindungen auf.

Daraus folgen unausgeglichene innere Spannungen (das Teil verformt sich).

Welche Parameter beeinflussen den Verzug?

Die Werzeugwandtemperatur beeinflusst entscheidend den Verzug.

Werkzeugwandtemperatur steigt -> Verzug sinkt

Nachdruck und Massetemperatur haben keinen eindeutigen Einfluss.

Was sind die Standardwerkstoffe für FVK?

Fasermaterialien:

  • Glasfaser (organisch)
  • Kohlenstofffaser (organisch)
  • Aramidfaser (synthetisch)

Matrixwerkstoffe:

  • thermoplastisch
  • duroplastisch

Warum werden die zur Verstärkung eingesetzten Materialien von FVK nicht als eigenständiger Werkstoff verwendet?

Die verwendeten Materialien sind zu spröde.

Was sind Vor/Nachteile von FVK?

Vorteile:

  • geringes Gewicht
  • einstellbare Steifigkeit
  • einstellbare Dehnung
  • einstellbare Wärmedehnung

Nachteile:

  • aufwenige Verbindungstechnik
  • ungewohnte Fertigungsmethoden
  • hoher Materialpreis
  • Anisotopie (richtungsabhängige Eigenschaften)

Welche Faserstoffe für FVK werden eher selten verwendet?

  • Metalle
  • Bor
  • Keramiken (Siliziumcarbid)

Diese Werkstoffe sind teilweise sehr teuer und werden nur für spezielle Anwendungen verwendet.

Wie werden Glasfasern hergestellt und welche Arten gibt es?

Herstellung:

Besteht zum größten Teil aus Siliziumdioxid. Hergestellt werden Glasfasern durch das Schmelzspinnverfahren bei bis zu ca. 1400°C.

Arten:

  • E-Glasfasern (elektrisch, preiswert, meist verwendet)
  • R-Glasfasern (resistance, hohe Festigkeit)
  • S-Glasfasern (strength, hohe Festigkeit)
  • C-Glasfasern (chemisch beständig)

Woraus werden Kohlenstofffasern hergestellt?

Die C-Faserproduktion beruht zu über 90% auf dem Polyacrylnitril-Prosecutor (PAN).

Die übrigen werden aus Pech (aus ÖL/Steinkohle) gefertigt.

Wie heißen die vier Arten von Kohlenstofffasern?

  • HT (high-tenacity, günstig)
  • HM (high modulud, teuer)
  • HST (high strain an tenacity, mittelpreisig)
  • IM (intermediate modulus)

Was sind Vor/Nachteile von HM, HST und IM Kohlenstofffasern?

HM:

Entstehen bei bis zu 3000°C.

Vorteil: zweifacher E-Modul von Stahl

Nachteil: teuer, geringe Bruchdehnung

 

HST:

Vorteil: hohe Festigkeit und Bruchdehnung

Nachteil: mittlerer E-Modul, ittlerer Preis

 

IM:

In Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit ein Kompromiss zwischen HM und HST.

Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Kohlenstofffasern im Bezug auf ihre explizite Anwendung in FVK?

  • negativer Wärmeausdehnungskoeffizient in Faserrichtung
  • elektrische Leitfähigkeit
  • hohe Temperaturbeständigkeit
  • chemische Beständigkeit

Wie werden Aramidfasern hergestellt und was sind ihre Eigenschaften?

Aramidfasern sind...

  • hochmodulig
  • hohe thermische Stabilität
  • hohe Festigkeit und Steifigkeit
  • hohe Schlagzähigkeit
  • flammfest/selbstlöschend
  • negativer Wärmeausdehnungskoeffizient
  • empfindlich für Druck/Wasser

Sie werden aus Amidgruppen (CONH) und aromatischen Ringen aufgebaut. Polyamid wird aufgelöst, versponnen und gestreckt. Dadurch wird in Faserrichtung orientiert und anschließend kristallisiert.

Welche beiden Eigenschaften sind für eine optimale FVK-Auslegung besonders wichtig?

Besonders wichtig sind Haftung und mechanische Verträglichkeit von Faser und Matrix.

Wie bezeichnet man die Haftverbesserer der Verstärkungsfasern und wozu dienen sie?

Glas/Kohlenstofffaser: Schlichte

Aramidfaser: Avivagen

 

Sie dienen als...

  • Schutzschicht
  • chemisch bindende Zwischenschicht

Welche vier Lieferarten von Verstärkungsfasern gibt es?

  • Rovings
  • Vliese
  • Gewebe
  • Gelege