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Analyse und Optimierung des flüssigkeitsgestützten Streckblasformens

Flüssigkeitsgestütztes Streckblasformen bezeichnet ein innovatives Herstellungsverfahren für Kunststoffhohlkörper. Es kombiniert die separaten Umform- und Füllphasen des konventionellen Streckblasformens, indem die Ausformung des Hohlkörpers nicht durch komprimierte Luft, sondern durch die einzufüllende Flüssigkeit realisiert wird. Neben der Einsparung eines Produktionsschritts entstehen dadurch weitere Vorteile bezüglich der Prozesszykluszeit, des Energieverbrauchs sowie der Produkteigenschaften. Eine Nutzung dieser Vorteile erfordert jedoch ein umfassendes Prozessverständnis.

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine methodische Analyse und Optimierung des flüssigkeitsgestützten Verfahrens vorgestellt. Im ersten Schritt werden experimentelle Untersuchungen an einer Prototypmaschine des Prozesses durchgeführt. Dabei werden Methoden der statistischen Versuchsplanung eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und den resultierenden Produkteigenschaften herzustellen. Aufbauend auf den experimentellen Ergebnissen wird im zweiten Teil der Arbeit ein numerisches Simulationsmodell des flüssigkeitsgestützten Verfahrens entwickelt. Die Temperatur- und Dehnratenabhängigkeit der Kunststoffeigenschaften unter Prozessbedingungen wird hierbei über ein kalibriertes Materialmodell implementiert. Zudem werden die Fluid-Struktur-Interaktion sowie Temperatureffekte während der Umformphase betrachtet. Durch die Korrelation experimenteller und numerischer Ergebnisse entsteht eine evaluierte, prozessparameterabhängige Simulation, welche die Vertiefung des Prozessverständnisses und somit die Weiterentwicklung des Umformprozesses ermöglicht.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Johannes Zimmer

Johannes Zimmer
Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe
Technische Universität Dortmund

Informationen

Freie Schlagwörter: Streckblasformen, PET, Fluid-Struktur-Interaktion, Visko-Hyperelastizität, Thermomechanische Simulation, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), Statistische Versuchsplanung, Finite-Elemente-Simulation
Institut / Lehrstuhl: Fakultät Maschinenbau der Technischen Universität Dortmund
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Markus Stommel (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann
Erscheinungsjahr: 2015
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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