Congress contributions

Current drive power models for single screw extruders with a smooth barrel depend on information like melt film thickness and solid bed width calculated by melting models. The melting process is analyzed towards the similarity of its effects compared to the shear stresses resulting in the screw torque. The screw torque in the melting section can be shown to result from the same effects as described in melting models based on heat conduction and dissipation. Even though, melting models are based on these phase transition mechanisms which are also the dominant factors for the required drive power they have only indirectly been used for drive power calculation in current models. This results in a new approach for differential drive power calculation.

Die Herstellung von Leichtbaukomponenten wird durch den Einsatz von endlosfaserverstärkten Kunststoffverbunden ermöglicht. Dabei ist das Resin Transfer Molding (RTM) Verfahren hoch attraktiv, um formfallende Teile zu produzieren. Die in der Regel trocken eingebrachte Faserstruktur oder alternativ vorimprägnierte Preforms werden in ein zweiteiliges Werkzeug eingelegt. Nach Schließen der Form wird Harz in das mit Faserstrukturen gefüllte Formnest injiziert. So wird hohe Designfreiheit für das Bauteil sowie eine im Vergleich zu anderen Verfahren bei der Herstellung von Faserverbunden hohe Ausbringungsrate ermöglicht. Die Herausforderung des industriell schnell ablaufenden Prozesses liegt in der Gewährleistung einer gleichbleibend hohen Bauteilqualität. Diese ergibt sich durch ein Minimum an Luftblasen, einen maximalen Faservolumenanteil sowie geschlossene und glatte Oberflächen. Diese Faktoren werden durch die Wahl der Prozessrandbedingungen, z.B. das Fließverhalten unter Berücksichtigung der Kapillarkräfte, Aushärtungsgeschwindigkeit durch Temperatureinfluss u.v.a., maßgeblich beeinflusst. Die wichtigsten Parameter werden identifiziert. Gleichzeitig besteht das Ziel, die Zykluszeit so weit zu senken, dass das Verfahren für die Herstellung von Automobilkomponenten in Serie attraktiv wird. Dabei strebt man eine Prozesszeit von unter 5 min an, die einer blasenfreien Verarbeitung entgegensteht. Der Beitrag untersucht die Einflussfaktoren auf den Prozess, denen in bisherigen Forschungsarbeiten wenig Beachtung geschenkt wurde. Ziel der Untersuchungen ist die Identifikation der entscheidenden Prozessfaktoren, die in ein ganzheitliches Prozessmodell einfließen, mit dem die Prozesszeit in der geschlossenen Form minimiert wird. Es werden Ansätze zur mathematischen Beschreibung der Zusammenhänge vorgestellt und mit Überlegungen zu einer Veränderung der Prozesskette so kombiniert, dass eine deutliche Reduzierung der "Form geschlossen" Zeit erreicht wird. Die Prozessuntersuchungen wurden in einem statistischen Versuchsplan unter Berücksichtigung geeigneter Material- und Verfahrensparameterauswahl an einfachen Bauteilen durchgeführt, die eine allgemeingültige Aussagekraft auch für komplexe Bauteile ermöglichen. Der Einfluss auf Bauteilqualität und Zykluszeit wird quantifiziert und mit den in der theoretischen Analyse der Prozessbedingungen identifizierten Berechnungsgrundlagen korreliert. Damit steigt die Vorhersagegenauigkeit für eine industriell einsetzbare Prozessauswahl.