Entwicklung einer vereinfachten Auslegungssystematik für Spritzgießmaschinen basierend auf Produktgruppen. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer vereinfachten Auslegungssystematik für Spritzgießmaschinen, die eine schnelle erste Konfiguration der zentralen Komponenten ermöglicht. Zunächst wird hierfür ein Überblick über die prozesstechnisch relevanten Materialeigenschaften und den Aufbau einer Spritzgießmaschine gegeben. Durch den analytischen Vergleich der derzeitigen Maschinenauslegung mit den verfahrenstechnischen Merkmalen beim Spritzgießprozess werden die Schwachstellen des aktuellen Konzeptes aufgezeigt. Darauf aufbauend werden einzelne mathematische Modelle überarbeitet und validiert und eine neue verfahrensgerechte Auslegungssystematik erstellt. Die Ermittlung der Anforderungen an die Spritzgießmaschine erfolgt dabei basierend auf den Produkteckdaten, den Abmessungen des Werkzeuges und dem Material. Mit Hilfe dieser Anforderungen erfolgt anschließend die Konfiguration der einzelnen Komponenten. Des Weiteren werden Produktkategorien gebildet, die eine eindeutige Zuordnung von Spritzteilen ermöglichen. Durch die Zugehörigkeit zu einer Produktgruppe können die Qualitätsanforderungen des Spritzteils und die Produktionsbedingungen bei der Auswahl der Maschine berücksichtigt werden.
Mechanical properties and degradation of starch-based biopolymers as a result of processing. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Entwicklung von Kunststoffen auf Basis erneuerbarer Ressourcen ist ein wachsender Markt. Jedoch werden Biopolymere bei der Verarbeitung einem Molekülkettenabbau ausgesetzt, der ihre Eigenschaften beeinflusst. Um diese Eigenschaften zu verbessern und die Lebensdauer von mit Biopolymeren hergestellten Produkten zu erhöhen, muss das Abbauverhalten während der Verarbeitung identifiziert werden. In der vorliegenden Arbeit werden Abbaumechanismen von stärkebasierenden Kunststoffen beschrieben. Basierend auf der Beziehung von mittlerer Molmasse und newtonscher Viskosität wurde das Abbauverhalten von PHBV untersucht. Es wurde herausgefunden, dass PHBV anfällig ist für thermische Belastung. Mechanische Scherbelastung zeigt jedoch nur geringe Auswirkung auf eine Änderung in der newtonschen Viskosität. Hydrolyse und (thermo-)oxidative Effekte zeigten keinen signifikanten Einfluss auf den Molekülkettenabbau von PHBV. In Versuchen mit einem Doppelschneckenextruder zeigte sich, dass die Parameter Temperatur, Schneckengeschwindigkeit und Durchsatz den Abbau von PHBV beeinflussen. Eine Beziehung von Einflussfaktoren und Molekülkettenabbau wurde formuliert. Die Auswirkungen des Abbaus auf die mechanische Eigenschaften E-Modul, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit wurden untersucht.
Konzept einer Ausströmerdüse im Fahrzeuginnenraum zur Reduzierung des Öffnungs- und Schließgeräusches. - 140 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die zukünftigen Neuentwicklungen in der Automobilbranche zielen auf die Hybrid- oder Elektroantriebe ab. Diese Fahrzeuge zeichnen sich durch ein geräuscharmes bis lautloses Fahrverhalten aus. Zusätzlich werden die Fahrzeuginnenräume immer besser von Außengeräuschen wie beispielsweise Motor- und Windgeräusche abgeschirmt. Die Wahrscheinlichkeit, dass Störgeräusche durch den Kunden erkannt werden, steigt. Zulieferer von Interieurkomponenten sind bestrebt die Störgeräuschquellen im Entwicklungsprozess zu identifizieren und auszuschalten. Inhalt dieser Arbeit ist eine Konzeptentwicklung einer Luftführungskomponente zur Reduzierung von Störgeräuschen. Eine Analyse des Marktes am Anfang gibt einen Überblick über vorhandene Konzepte. Anschließend wird ein Prüfstand zur Ermittlung der Einflussgrößen entwickelt. Die Auswirkungen der Einflussgrößen werden in verschiedenen Versuchsreihen untersucht. Für die Messreihen werden Prüfpläne erstellt und die Versuchsreihen im betriebsähnlichen Zustand durchgeführt. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird die Konzeptentwicklung nach dem konstruktiven Entwicklungsprozess durchgeführt. Abschließend wird ein Vergleich zwischen der vorhandenen und neu entwickelten Komponente gezogen.
Viskositätsänderungen gefüllter Kunststoffschmelzen bei der Variation von Spritzgießparameter. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Materialverhaltens fasergefüllter Kunststoffschmelzen während der Verarbeitung im Aggregat der Spritzgießmaschine. Zu diesem Zweck wurden in einer Literaturrecherche die physikalischen Effekte bei der Verarbeitung von partikelgefüllten Kunststoffschmelzen analysiert. Es wurden auf die Viskosität, die Faserorientierung und -schädigung, sowie Misch- und Entmischungseffekte eingegangen. Die im Schmelzekanal herrschende Strömung wurde in ihre Grundströmungen zerlegt und anschließend ein Versuchstand konstruiert und gefertigt, der es ermöglicht, den Einfluss auf die Füllstoffe der Schmelze zu ermitteln. Im Rahmen der Konzeption fand eine Auswertung der Leistungsgrößen ausgewählter Spritzgießmaschinen statt. Für die Auswertung der Ergebnisse wurde eine geeignete bildtechnisch unterstützte Messmethode ausgewählt. In einem Modellansatz wurde der Einfluss der Prozessgrößen des Spritzgießens auf die Füllstoffe der Schmelze bestimmt. Zur Bestätigung dieses Ansatzes in einer anschließenden Arbeit wurde ein Versuchsplan aufgestellt.
Korrelation von Wandschubspannungen und Auswaschung beim Folienhinterspritzen. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Folienhinterspritzen ist ein Spritzgießverfahren, bei dem eine bedruckte Folie in das Werkzeug eingelegt und mit Kunststoff hinterspritzt wird. Das Verfahren wird genutzt, um eine höherwertige Optik, eine gewünschte Haptik, ein Schutz oder Informationen in die Oberfläche von Bauteilen einzubringen. Während des Spritzgießens treten Auswaschungen auf, die zum Ausschuss der betroffenen Folie führen. Diese entstehen aufgrund der einwirkenden mechanischen und thermischen Belastung. In dieser Arbeit wird mit Hilfe von Spritzgießversuchen der Einfluss der thermischen und mechanischen Belastung, sowie der Einfluss der erstarrten Randschicht untersucht und in ein Modell übertragen. Zusätzlich werden Zugversuche zur Bestimmung des Temperatureinflusses auf die Folie, sowie Peelingversuche zur Bestimmung der Verbundfestigkeit im Bereich der Auswaschungen durchgeführt. In den Spritzgießversuchen konnten bei Variation der Schmelzetemperatur gegensätzliche Verläufe beobachtet werden. Das erstellte Modell gibt die Wandschubspannung, die Temperaturbelastung sowie die Kontaktzeit zwischen Schmelze und Folie als Haupteinflüsse auf Auswaschungen an. Ein direkter Einfluss der Randschicht konnte nicht ermittelt werden.
Korrelation von Verfahrensparametern und Formteileigenschaften bei der Druckbeladung in der Verarbeitung von EPP-Beads. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Herstellung von Bauteilen aus geschlossenzelligen Polyolefin-Partikelschäumen gliedert sich in vier Teilprozesse: Partikel-Herstellung, Druckbeladung, Formteilherstellung und Wärmebehandlung. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Korrelation von Verfahrensparameter und Formteileigenschaften bei der Druckbeladung untersucht. Fehlende Kenntnisse über Effekte und Zusammenhänge der Einflussgrößen führen in der Praxis zu Qualitätsschwankungen in der Herstellung von EPP-Partikelschäumen. Zu diesem Zweck wird zunächst ein theoretischer Überblick über die Charakteristika von EPP sowie den Formteilprozess gegeben. Anschließend wird ein Modell zur Veranschaulichung des Diffusionsvorgangs entwickelt. Der praktische Teil der Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Zuerst wird der Einfluss der Prozessparameter auf den Partikelinnendruck untersucht, anhand der gewonnen Erkenntnisse wird die Linearität der Zusammenhänge geklärt. Im Anschluss werden mittels eines teilfaktoriellen Versuchsplans Effekte und Wechselwirkungen der Prozessparameter auf die Zielgrößen der Formteilherstellung analysiert. Abschließend wird der Druckbeladungsprozess in der Wirtschaftlichkeitsrechnung auf die Kostenentstehung hin untersucht und eine Kostenvergleichsrechnung durchgeführt.
Entwicklung eines CFK-Monocoque für ein Formula Student Team. - 114 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Faserverstärkte Kunststoffe bieten mit ihren hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten ein enormes Leichtbaupotential im Automobilbau. Daher finden diese verstärkt im Karosseriebau Anwendung. Ihre anisotropen Eigenschaften ermöglichen es, die Kunststoffe gezielt an die Bauteilanforderungen und -beanspruchungen anzupassen. Unter Ausnutzung des Leichtbaupotentials wurde im Rahmen dieser Arbeit ein FVK-Monocoque entwickelt und simuliert. Die dafür notwendigen Kenntnisse über die gängigen Werkstoffe, Verfahrensweisen und Technologien wurden durch Literaturrecherche erarbeitet. Darauf folgte eine Analyse eines bereits bestehenden Monocoque hinsichtlich dessen Leichtbaupotentials. Die Anforderungen an das neue Monocoque wurden anhand eines aktuellen Reglements und den Betriebsbedingungen erarbeitet und in einem Lastenheft aufgeführt. Auf Basis dieser Anforderungen sowie den Erkenntnissen aus der Literaturrecherche und Analyse wurden neue Konzepte für den Lagenaufbau und Krafteinleitungselemente erarbeitet und nach einer kritischen Bewertung ausgewählt. Im Vorfeld der Auslegung der Lagenaufbauten wurden die Materialeigenschaften von CFK-Laminaten nach DIN-Normen in Versuchen experimentell ermittelt. Mit diesen gewonnenen Daten sowie den in ANSYS PrePost 16.2 modellierten Versuchsaufbauten wurden Sandwichstrukturen entwickelt und simuliert. Den Abschluss der Arbeit bilden weitere Tests zur Validierung der Simulationsergebnisse.
Entwicklung und Verifizierung von Auslegungsrichtlinien für Formteil-Insert Kombinationen. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die Firma RMA-TSK Kunststoffsysteme Sömmerda GmbH & Co. KG produziert Kunststoffteile für verschiedene Automobilhersteller. Eines dieser durch Spritzgießen gefertigten Formteile ist ein Crash-Element aus glasfaserverstärktem Kunststoff, welches im Frontwagenbereich von Fahrzeugen montiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein geeignetes Fügeverfahren für die Montage des Crash-Elements ermittelt. Dabei gilt es die technischen Forderungen mit der ausgewählten Verbindungstechnik zu erfüllen und diese hinsichtlich ihrer wirtschaftlichen Wertigkeit zu beurteilen. Zudem werden allgemeine Konstruktionsrichtlinien für die Verwendung von metallischen Montageelementen bei Kunststoffformteilen erarbeitet. Durch systematische Vorgehensweise können verschiedene auf die Verbindungstechnik wirkende Einflussfaktoren untersucht und die dabei auftretenden Schadensphänomene dokumentiert werden. Diese Schadensphänomene sind durch konstruktive Auslegungen bzw. prozesstechnische Richtlinien gezielt zu verhindern. Aus den gewonnen Erkenntnissen der Versuchsreihen ist ein Katalog zu erstellen, der durch Konstruktionsrichtlinien Lösungsansätze darlegt, die beim Auftreten von Schadensfällen angewandt werden können.
Auslegung und Simulation mechanischer Eigenschaften eines Hybridverbundes aus CFK und GFK und Vergleich mit experimentellen Ergebnissen. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Beeinflussung veränderlicher Einsatztemperaturen und variablem Lagenaufbau eines Hybridlaminats aus CFK und GFK. Grundlage bildet eine Anpassung der klassischen Laminattheorie mit temperaturabhängigen Ausgangsgrößen. Dies soll reellere Werte der Laminatsteifigkeit und der resultierenden Spannungen widergeben. Anhand praktischer Versuche mit Vergleichslaminaten erfolgt die Ermittlung der Ingenieurkonstanten der Proben, auf Basis von gemessenem Spannungs-Dehnungs-Verhalten. Diese Werte werden mit berechneten Größen vergli-chen. Die Lagenschichtung der Proben erfolgt in der Kombination CFK/GFK - 0/0˚, 0/90˚, 90/0˚ und 90/90˚. Dies stellt den höchstmöglichen Winkelversatz bei den Faserorientierungen in einem Laminat dar. Da aus diesen Anordnungen ermittelten Werte lassen auf weitere Kombinationen unterschiedli-cher Orientierungsvarianten der Einzelschichten in einem Hybridlaminat schließen und eine Voraussage über das Werkstoffverhalten treffen. In dieser Arbeit wird das Verhalten eines Hybridverbundes aus HT-Kohlefasern und E-Glasfasern in Kombination mit Epoxidharz untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grundlage zur Untersuchung weiterer Werkstoffkombinationen. Ziel ist es ein Material- und Berechnungsmodell aufzustellen, das geeignet ist das Verhalten eines Hybridverbundes aus CFK und GFK in Abhängigkeit vom Lagenaufbau zu beschreiben.
Konstruktion eines 2-Komponenten-Spritzguss-Verschiebewerkzeuges am Beispiel einer PKW-Luftführung. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Für ein Formteil, das für ein Zweikomponenten-Spritzgieß-Umsetzwerkzeug konzipiert wurde, soll ein Zweikomponenten-Spritzgieß-Verschiebewerkzeug konstruiert werden. Auslegung, Konstruktion und Simulation des neuartigen Zweikomponenten-Spritzgieß-Verschiebewerkzeugs sind elementare Bestandteile der Arbeiten. Basierend auf einem Vergleich möglicher Zweikomponenten-Werkzeuge werden die Voraussetzungen des Formteils für die Herstellung auf einem Verschiebewerkzeug ermittelt und die Luftführung angepasst. Das Werkzeug wird vollständig dimensioniert und konstruiert. Dazu wird zunächst ein Prinzip erarbeitet. Darauf aufbauend werden Betrachtungen zum Transfer des Vorspritzlings in die zweite Kavität und zur Entformung von Hinterschneidungen angestellt. Es werden mehrere Füllsimulationen durchgeführt und verglichen, um geeignete Anspritzpunkte zu finden. Temperier- und Auswerfersysteme werden dimensioniert, sowie die Steifigkeiten des Werkzeugs und der Verschiebeführung überprüft.