Hochpräzise Kunststoffbauteile - verbesserte Auslegung durch druckabhängige Materialdaten in der Prozess- und Schwindungssimulation

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Die Eigenschaftsausprägung von thermoplastischen Kunststoffbauteilen und insbesondere das Schwindungsverhalten werden durch das Material, aber auch durch die Verarbeitungsparameter und – bedingungen festgelegt. Dabei nehmen die Prozessparameter Druck und Temperatur eine zentrale Rolle ein, da sie u. a. die Fließeigenschaften, die Abkühlbedingungen und im speziellen den Erstarrungsprozess steuern. Aber gerade die Druckabhängigkeit von Eigenschaften und die Auswirkungen auf den Prozess sind bislang kaum erforscht und werden daher auch bei der Simulation nicht berücksichtigt. Somit ergeben sich vor allem bei dickwandigen Bauteilen deutliche Abweichungen zwischen den experimentell und rechnerisch ermittelten Maßen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll daher die gängige Modellvorstellung um den Faktor Druck erweitert, fehlende druckabhängige Kennwerte, wie die Viskosität, gemessen und diese in der Simulation lokal berücksichtigt werden. Dazu werden u. a. neue Erkenntnisse über die Abhängigkeit des pvT-Verhaltens von den Verarbeitungsbedingungen zu Grunde gelegt und erstmalig im Spritzgießprozess angewandt. Das Ziel ist dabei die Verbesserung der Schwindungsberechnung von dickwandigen Kunststoffbauteilen, wie z. B. optischen Linsen. Durch die Erweiterung der Simulation soll der Verarbeiter in die Lage versetzt werden bereits bei der Konstruktion die Werkzeugkontur so anzupassen, dass bei der Verarbeitung hochpräzise Bauteile hergestellt werden können.