Eigenschaftsveränderungen von Metall-Inserts im Spritzgussprozess. - 87 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, entscheidende Einflussfaktoren beim Insert-Molding aufzuzeigen und diese gezielt zu reduzieren. Dafür wurde exemplarisch die Maßhaltigkeit eines Geometriemerkmals an Hochdruckeinspritzventilen untersucht und ausgewertet. Hierbei wurde die statistische Versuchsplanung (DoE) angewendet, um zunächst mit der Einfaktor-Methode die relevanten Einflussparameter des Prozesses herauszuarbeiten und mit Hilfe von Literaturrecheren zu hinterlegen. Mittels Taguchi-Versuchsplanung werden die Parameter optimiert, um den Spritzgießprozess robuster gegenüber Störeinflüssen zu gestalten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zum Ende der Arbeit validiert. Durch eine gezielte Anpassung im zuvor stattfindenden Richtprozess kann das Geometriemerkmal gezielt berücksichtigt werden. Die Schlussfolgerung der Arbeit bestehen darin, dass der Spritzgießprozess bzw. die Faserorientierung maßgeblich zu den Schwankungen der Maßhaltigkeit beitragen. Durch die in den Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse kann der Einfluss des Umspritzens gezielt kompensiert werden und die angestrebte Minimieren der Streuung wird erreicht. Zuletzt werden Vorschläge für Prozessanpassungen der Folgegenerationen der Hochdruckeinspritzventile gegeben.
Verformungsverhalten von dielektrischen Elastomeraktoren (DEA) aus extrudierten thermoplastischen Elastomeren. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In dieser Arbeit wurde das Verformungsverhalten dielektrischer Elastomeraktoren auf Basis thermoplastischer Elastomere näher untersucht. In bisherigen Veröffentlichungen wurden dielektrische Elastomeraktoren hauptsächlich auf Basis klassischer Elastomere, wie zum Beispiel Silikone, hergestellt. In dieser Arbeit soll aufgrund der Vorteile in der Verarbeitung versucht werden Aktoren auf Basis thermoplastischer Elastomere zu fertigen. Aufbauend auf das Funktionsprinzip dielektrischer Elastomeraktoren wurde eine Materialhypothese aufgestellt, mit dessen Hilfe es möglich ist bei gezielter Materialauswahl die Aktorbewegung zu erhöhen. Nach der Auswahl geeigneter Dielektrikumsmaterialien und Elektrodenmaterialien soll das Verformungsverhalten des gefertigten Aktors in dem für diese Arbeit entworfenen Prüfstand untersucht werden. Die hergestellten Aktoren wurden unter Aufbringung einer Vorspannkraft in die Aufnahmen des Prüfstandes eingespannt. Nach Aktivierung der Aktoren mit Hochspannung blieb die erwartete sprunghafte Kraftreduktion der Vorspannkraft durch die Vergrößerung der Aktorfläche aus. Es konnte nur eine Kraftreduktion durch den, aufgrund der aufgebrachten Vorspannkraft, eintretenden Kriecheffekt gemessen werden. Aufbauend auf die Versuchsauswertung wurde eine Fehlerbetrachtung durchgeführt, mit dessen aufgestellten Ansätzen die Materialhypothese in anschließenden Arbeiten untersucht und bestätigt werden kann.
Entwicklung von Auslegungs- und Skalierungsregeln für Plastifizierantriebe von Spritzgießmaschinen. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Arbeit wurden mittels Versuchen auf den Spritzgießmaschinen KM80-380CX und KM750-180 CX V/160 der Firma KraussMaffei die Antriebsanforderungen von Schneckenantrieben für Spritzgießmaschinen ermittelt. Dazu wurden Drehmomentmessungen und Leistungsmessungen auf den Spritzeinheiten durchgeführt und ausgewertet und die Auswirkungen prozessbeeinflussender Größen auf diese untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Erstellung von Betriebsszenarien, aus welchen sich die Antriebsanforderungen entnehmen lassen. Die ermittelten Schneckenantriebsmomente dienten dabei als Basis der Betriebsszenarien. Für die Erstellung der Betriebsszenarien wurde davon ausgegangen, dass der Antrieb für eine Spritzgießmaschine, auf der ein Bauteil in Dauerproduktion hergestellt wird, optimiert werden soll. Des Weiteren werden die Antriebsanforderungen durch Anwendung von Skalierungsregeln auf verschiedene Schneckendurchmesser übertragen und Hinweise für die Anwendung der Betriebsszenarien gegeben.
Untersuchung von leitfähig modifizierten Formmassen und deren Eignung für unterschiedliche Anwendungen. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In der Kunststoffindustrie werden funktionalisierte Formteile in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Bei der Funktionalisierung werden Füllstoffe dem Kunststoff während der Aufbereitung zugefügt, um die Eigenschaften des Kunststoffformteils zu verändern. Dabei können elektrisch leitfähige Partikel die Leitfähigkeit von Kunststoffen erhöhen und für die Substitution bestehender Werkstoffe wie Kupfer verwendet werden. Die erreichbare Leitfähigkeit hängt neben dem leitfähigen Füllstoff auch vom verwendeten Füllstoffgehalt und den Verarbeitungsbedingungen ab. Der Mechanismus der Leitfähigkeit wurde physikalisch analysiert und eine Prozessanalyse des Aufbereitungs- und Verarbeitungsprozess durchgeführt. Mittels eines DoE Versuchsplans wurden die Haupteinflussgrößen auf die elektrische Leitfähigkeit und die Verbundfestigkeit zwischen Kunststoff und Folie quantifiziert. Weitere Versuche wurden zur Kontaktierung der leitfähig modifizierten Formmasse mit Eigenteilen durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit konnten leitfähige Kunststoffe auf Polycarbonatbasis mit 20 % CF hergestellt werden, die einen Widerstand von 30 k[Omega] aufweisen. Mit dieser Leitfähigkeit können Anwendungen realisiert werden, bei denen geringe Ströme anfallen. Ein Demonstrator wurde im Folienhinterspritzverfahren hergestellt und die Funktionsfähigkeit nachgewiesen.
Rheologische Untersuchung einer Mischung aus Harz und Wüstensand. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die Bildung von Slums, beispielsweise bedingt durch Urbanisierung, stellt viele, überwiegend arme Länder vor große Probleme. Hinzu kommen Umweltkatastrophen und Kriege. Polymerbeton könnte eine kostengünstige und vor allem schnelle Lösung sein, um kurzfristige oder langfristige Unterkünfte zu errichten. Das Modulare Aufbau System der Firma PolyCare ermöglicht es, ohne technische Hilfsmittel oder besondere Vorkenntnisse, Bausteine herzustellen und diese zu Häusern zusammenzustecken. Die so errichteten Häuser können bei Bedarf auseinander genommen und an anderen Stelle aufgebaut werden. Als Füllstoff ist Sand verwendbar, welcher in den Zielländern oftmals in großen Mengen vorhanden ist, was dieses System zusätzlich attraktiv macht. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Ansatz zu finden, um das Aushärteverhalten, die Fließeigenschaften und den Einfluss des Sandes auf das Harzsystem zu bestimmen. Weiterhin werden die Kurvenverläufe mittels Weibullfunktion angeglichen. Die ermittelten Parameter der Weibullfunktion ermöglichen es dem späteren Anwender, die passende Kombination aus Beschleuniger und Härter für seine Anwendung zu bestimmen. Mithilfe dieser Erkenntnisse, sollen die Prozessbedingungen verbessert und die Prozesszeit verringert werden.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857194909fried.txt
Grenzen der Faserondulation in Faserverbunden für die Eigenschaften bei komplexer Bauteilgeometrie. - 108 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Webart textiler Halbzeuge wirkt sich auf die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundkunststoffen aus. Im Rahmen der Arbeit werden die Zusammenhänge zwischen der Gewebegeometrie von Mehrschichtverbunden und deren Steifigkeit und Festigkeit untersucht. Es wird ein Modell entwickelt, das es erlaubt die Faserondulation in der klassischen Laminattheorie zu berücksichtigen. Durch Versuche wird die Qualität des Modells zunächst für flache Probekörper überprüft. Zusätzlich wird ein Prüfverfahren für das Aufbiegen von gekrümmten Bauteilen erstellt. Es werden verschiedene Lösungsansätze zur Berechnung des Spannungszustands und der Festigkeit der Probekörper vorgestellt. Anschließend wird experimentell bestimmt welcher Berechnungsansatz für den vorliegenden Fall verwendet werden kann. Die mechanischen Eigenschaften von Proben mit verschiedenen Verstärkungsgeweben werden ermittelt.
Softwarebasierte Konzeptionsmethodik für Leichtbauteile und Maschinen. - 43 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Industrie stellt immer höhere Ansprüche an Fahrzeuge und Maschinen. Seit mehreren Jahren liegt ein besonderer Fokus auf Leistungssteigerung und Energieeinsparung. Diese Anforderungen können durch Einsatz der Leichtbauweise bei Maschinen und Fahrzeugen umgesetzt werden. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird untersucht, wie systematisch identifiziert werden kann, an welchen Stellen Maschinen und Fahrzeuge besser gestaltet werden können. Es stellt sich heraus, dass einzelne fallbezogene Konzepte nicht zielführend sind. Es wird eine allgemeine, branchenübergreifende und von der Anwenderexpertise unabhängige Bewertungsmethodik für den FVK-Leichtbau entwickelt. Das Konzept zur Ermittlung des Leichtbaupotentials basiert auf einer überschläglichen Ermittlung der maximal möglichen Gewichtsreduzierung und einer anschließenden Berücksichtigung mindernder Einflüsse. Das Ergebnis ist eine Übersicht aller Bauteile und dem dazugehörigen Leichtbaupotential. Das Konzept wird in einer eigenständigen Software umgesetzt. Zusätzlich werden in dem Programm Tipps zum Fertigungsverfahren und zur Auslegung gegeben. Zur Überprüfung der Anwenderunabhängigkeit werden mit dem Programm und mehreren Bauteilen Probandentests durchgeführt. Es zeigt sich, dass alle Versuchspersonen ein ähnliches Ergebnis erhalten. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit diskutiert und mögliche Weiterentwicklungen aufgezeigt.
Wärmebehandlung von Formteilen aus EPP-Partikelschaum. - 120 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Verwendung von EPP-Formteilen in der Automobilindustrie steigt stetig, dies ist für die EPP-Hersteller mit großen Herausforderungen verbunden. Um die abgefragten Mengen herstellen zu können, muss der gesamte Herstellungsprozess effizienter gestaltet werden. Als kosten- und zeitintensiver Teilprozess ist die Wärmebehandlung effektiver zu gestalten. In Folge des Formteilprozesses kann es zur Ausbildung von Maßabweichungen durch Verzug oder Einfallstellen kommen. In dieser Arbeit werden über die Aufnahme der Wirkmechanismen und Abläufe des Tempervorgangs, sowie der Betrachtung der Verarbeitungsgeschichte des Formteils, die entscheidenden Einflussgrößen herausgearbeitet. Diese werden in Versuchen den definierten Zielgrößen, die sowohl geometrische und mechanische Eigenschaften als auch die Kostenentstehung beinhalten, gegenübergestellt und auf Abhängigkeiten überprüft. Das Resultat der Versuche sind die Effekte und Wechselwirkungen der Einflussgrößen auf die Zielgrößen. Aus diesen Ergebnissen war es möglich ein Prozessmodell zu jeder Zielgröße zu entwickeln, durch das eine Zielgrößenvorhersage, bzw. eine Parameteranpassung möglich ist.
Entwicklung eines Gurtbockkonzeptes für FVK Fahrzeugboden. - 192 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Faserverstärkte Kunststoffe zeichnen sich durch hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit aus. In der Fahrzeugtechnik steigen die Anforderungen an den Leichtbau stetig, weshalb Faserver-bunde immer häufiger Anwendung finden. Ein neuentwickeltes Reisemobil wird mit einer Karosserie aus glasfaserverstärktem Kunststoff versehen, um eine zulässige Gesamtmasse von 3,5 t nicht zu überschreiten. Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Anbindungskonzepts für einen Gurtbock an die Karosserie aus glasfaserverstärkten Kunststoff. Der Stand der Technik zu Krafteinleitungselementen für faserverstärkte Kunststoffe wird erarbeitet, auf deren Basis in einem konstruktiven Entwicklungsprozess vier Varianten ausgewählt und anhand von Berechnungsmodellen konstruktiv ausgelegt werden. Im Entwicklungsprozess werden diese mit einem bestehenden Konzept hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Kriterien verglichen und zwei Varianten ausgewählt. Prüfversuche stellen die Grundlage zur Überprüfung der mechanischen Sicherheit dar. Die ermittelten Werte werden auf Simulationen übertragen, die zur Abschätzung der Konzepteigenschaften dienen. Die Tragfähigkeit der Konzepte erfolgt anhand der erarbeiteten Daten und es werden Verbesserungsmöglichkeiten und weitere Schritte aufgezeigt. Eine Vorgehensweise zur Verbesserung bestehender Berechnungsverfahren, wie der klassischen Laminattheorie, sowie eine allgemeine Herangehensweise an die Entwicklung von Anbindungskonzepten an Faserverbundstrukturen werden vorgeschlagen.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848018389kern.txt
Kennzahlen zum Benchmarking des energetischen Prozessverhaltens beim Spritzgießen. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung von Kennzahlen zum Benchmarking des energetischen Prozessverhaltens beim Spritzgießen. Dies geschieht auf Basis vorhandener Konzepte des Instituts für Kunststofftechnik der TU Ilmenau. Dafür werden bestehende Modelle zur Berechnung von Teilprozessen analysiert und überarbeitet. Es wird ein Gesamtkonzept zur Beschreibung des Energiebedarfs zur Herstellung eines Formteils mit einer Spritzgießmaschine erstellt. Der Energiebedarf ist nur anhand von Formteileigenschaften berechenbar. Das erstellte Konzept wird durch anschließende Messungen verifiziert und gegebenenfalls angepasst. Anschließend erfolgt eine Einordnung der Prozesse anhand ihrer Merkmale in Klassen. Innerhalb dieser Klassen werden Prozesse anhand ihres spezifischen Energiebedarfs auf eine energetische Ähnlichkeit untersucht. Der Rahmen für eine energetische Ähnlichkeit wird durch statistische Methoden festgelegt. Zuletzt kann ein Benchmarking der zuvor als ähnlich definierten Prozesse stattfinden.