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KU-Expert-Talks

 versteht sich vorrangig als Plattform zur Publikation von Ergebnissen aktueller Forschung aus dem Bereich der 

. Ihr Ziel ist es, wissenschaftlich qualifizierte, deutsch- und englischsprachige Beiträge aus den Bereichen Werkstoffe, Konstruktion und Fertigung von Kunststoffen einer breiten Öffentlichkeit schnell und kostenfrei zugänglich zu machen.

Ein Inline-Farbmesssensor zeigt vielversprechendes Potenzial für die Verbesserungen in der Produktionseffizienz und der Qualitätssicherung bei der Farbmessung im Spritzgießprozess.

Prozessoptimierung

Farbsensor

Inline-Messtechnik

Inline-Farbmessung und Analyse des Einflusses von Maschinenparametern auf die Farbe von spritzgegossenen Bauteilen

Das nicht-lineare Materialverhalten thermoplastischer Polymere führt zu geometrischen Unterschieden zwischen der Form einer Spritzgießkavität und dem endgültigen Produkt. Die Arbeit zeigt, wie diese sich einfacher und besser beseitigen lassen.

Spritzgießsimulation

Finite Methoden

Numerische Schwindungs- und Verzugsvorhaltung mittels isogeometrischer Analyse

Vorstellung einer neuen Prozesstechnik für die Inline-Integration des Boss-Systems in den Polymer-Liner.

Faserverbundwerkstoffe

Blasformen

Neuartige Technik zur Integration des Bosses während des Blasformprozesses von Druckbehältern mit Polymer-Liner

Mechanische Untersuchung und Bewertung einer Verstärkungsstruktur für bauraumkonforme CFK-Druckbehälter auf der Basis innenliegender Zugstreben.

Behälter / Silos

Umfassende Parameterstudie und Bewertung eines Verstärkungskonzeptes für bauraumangepasste CFK-Tanks zur Wasserstoffspeicherung

Vorstellung einer neuartigen Methode zur Platzierung drahtloser Sensoren in Verbundwerkstoffen.

Sensoren / Messwertaufnehmer

Computer-Tomografie-Systeme

Formoptimierung eines Drahtlosen Sensorkörpers zur Besseren Integration in Faserverbundwerkstoffe

Die biaxiale Dehnviskosität ein aussagekräftiger, wenn auch messtechnisch schwierig zu erfassender Kennwert in der Kunststoffverarbeitung. Wie kann hier Abhilfe geschaffen werden?

Prüfgeräte für rheologische Eigenschaften

Polypropylen

Rheologie

Grundlagen eines Inline-Rheometers – Ein neuartiger Ansatz zur Einschätzung der biaxialen Dehnviskosität

In Teil 1 wurde das Potenzial herkömmlicher Salzkerne im Spritzguss herausgearbeitet. Nun werden Kurz- und Endlos-faserverstärkungen in einer NaCl Salzmatrix untersucht.

Schliffbild eines Salzkerns mit kontinuierlicher Naturfaserverstärkung

Kohlenstofffasern / -matten

Pressen

Naturmaterialien

Werkstoffe für additive Verfahren

Entwicklung in Richtung eines robusten, wasserlöslichen, verlorenen Kernmaterials – Teil 2: nassgepresstes, faserverstärktes Salz

In this paper, research results regarding the adhesion properties between metallic conductor track and plastic carrier are presented. In particular, the influence of thermally conductive plastics on the adhesion properties has not yet been investigated.

IMKS specimen for investigating the adhesive properties between plastic carrier and metallic conductor track

Elektronik

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Werkstoffprüfung, mechanisch

Hybridwerkstoffe

Statistische Methoden

Characterisation of the adhesive properties in the IMKS

Die Studie untersucht, wie wasserlösliche Salzkerne in den Composite-Prozessen Spritzguss und automatisiertem Tapelegen eingesetzt werden können.

Slokav-Salzkern-Versuche: Vergleich umspritzter Salzkerne in der ersten Stufe: PA6 (erfolgreich) vs. CF-PEEK (fehlgeschlagen).

Polyetherketon

Polyamide

Entwicklung in Richtung eines robusten, wasserlöslichen, verlorenen Kernmaterials – Teil 1: Unverstärktes, binderfreies Salz

Vorstellung und Eignung der neu entwickelten Plasmaquelle.

Mikrowellen-Atmosphärendruck-Plasmaquelle

Plasmabehandlung

Oberflächeninspektion

Reinigen und Vorbehandeln

Oberflächentechnik

Oberflächenaktivierung von Polymeren mit Hilfe einer neuen Mikrowellen-Atmosphärendruck-Plasmaquelle

Ganzheitlicher Überblick über das Problem der Dickenskalierung von Faser-Kunststoff-Verbunden. Beleuchtet werden die Herausforderungen sowohl der Herstellung als auch der mechanischen Prüfung.

Beispiel für ein dickwandiges FKV-Bauteil: Hydraulikblasenspeicher mit Wanddicken bis 30 mm.

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Herausforderungen dickwandiger, duroplastischer Faser-Kunststoff-Verbunde in der Herstellung sowie mechanischen und zerstörungsfreien Prüfung – Ein Review

Die Einsatzmöglichkeit von wärmeleitfähigen Kunststoffen im Zusammenhang mit dem Integrierten Metall/Kunststoff-Spritzgießen (IMKS) ist noch nicht geklärt. Im Beitrag werden Empfehlungen entwickelt.

IMKS-Probekörper mit spiralförmiger Leiterbahngeometrie

Elektrotechnik

Statistik

Wärmeleitfähigkeitsmessung

SPC, Statistische Prozesssteuerung

Einflüsse von Material- und Prozessparametern beim IMKS unter Verwendung von wärmeleitfähigen Kunststoffen

In der Arbeit werden die Prozesse Schaumspritzgießen und Co-Injektion vereint, um Hart-Weich-Verbunde aus TPS und geschäumtem Polypropylen herzustellen.

Thermoplastische Elastomere

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Schäumwerkzeuge

Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Leichtbauteilen produziert durch Co-Injektion und Schaumspritzgießen

Mittels angeregter Lockin-Thermografie und neuronalen Netzen kann erstmals eine quantitative Charakterisierung von oberflächennahen Defekten in isotropen und faserverstärkten Kunststoffen erfolgen.

Darstellung des experimentellen Versuchsaufbaus: Thermografiekamera (links unten), Photodiode (links oben), VCSEL Array (rechts), CFK-Prüfkörper (Mitte)

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Polymethylmethacrylat

Defektcharakterisierung in isotropen und faserverstärkten Kunststoffen mittels aktiver Thermografie und neuronalen Netzen

Dieser Beitrag beschreibt einen Herstellungsprozess für umweltfreundliche und ressourceneffiziente Formteile aus neuartigen Holz-Kunststoff-Verbunden (HKV).

Der Vergleich von Holz-Kunststoff-Verbunden HKV mit konventionellen Werkstoffen verdeutlicht, dass HKV die vorhandene Vakanz im Bereich der Dichte um 1 g/cm³ und einem Elastizitätsmodul über 10 GPa besetzen können

Duroplastische Werkstoffe

Produktentwicklung(sprozess)

Entwicklung eines Herstellungsprozesses für umweltfreundliche und ressourceneffiziente Formteile aus lastgerecht verstärkten Holz-Kunststoff-Verbunden

Bislang sind die für eine Haftung zwischen thermoplastischen Kunststoffen und Metalloberflächen relevanten Wechselwirkungen in der Grenzfläche nicht vollständig erforscht. Dieser Beitrag beschreibt mögliche intermolekulare Wechselwirkungen zwischen Thermoplasten und Metalloberflächen, die für eine Haftung zwischen den Materialien wichtig sind. Die erreichbare Haftung zwischen Kunststoff und Metalloberfläche wird experimentell an spritzgegossenen Verbunden aus Polyamid 6 bzw. Polybutylenterephthalat und Aluminium untersucht und durch Ausreißversuche quantifiziert.

Intermolekulare Wechselwirkungen durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen einer Carbonylgruppe in Polyamid und einer Metallhydroxidoberfläche

Polybutylenterephthalat

Aluminium

Kupfer

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Optische Mess- und Prüfverfahren

Intermolekulare Wechselwirkungen und deren Einfluss auf die Haftung zwischen Kunststoffen und Metalloberflächen

Durch einen drehenden Werkzeugkern beim Spritzgießen kann während des Einspritzens Scherung in tangentiale Richtung induziert werden, die sich mit der einspritzbedingten Scherung überlagert. Dies führt bei faserverstärkten Thermoplasten zu einer Umorientierung der Fasern in tangentiale Richtung. Im Rahmen des Beitrags wird vorgestellt, wie sich das Werkzeugsystem mit drehendem Kern auf die Faserorientierung und die Berstdruckfestigkeit von kurzfaserverstärktem Polypropylen und Polyamid auswirkt.

Schematische Darstellung der rotationsbedingten Schergeschwindigkeit aufgrund des drehenden Werzeugkerns

Werkzeugkonstruktion

Beeinflussung der Faserorientierung von Polypropylen und Polyamid im Spritzgießprozess durch einen drehenden Werkzeugkern

Mit Hilfe von CFD-Simulationen wird im Rahmen dieses Beitrages ein Düsensystem (Aufsatz-Düse) für das Heißgasschweißen entwickelt, welches die Schweißnaht während der Erwärmung umschließt. Durch das wesentlich kontrolliertere Strömungsverhalten des Heißgases wird das Verarbeitungsfenster verbessert, die Reproduzierbarkeit erhöht und eine deutlich effizientere Erwärmungszeit der Kunststoffschweißnaht erreicht.

Hot gas welding station (left) and flow field of the investigated process (right)

Düsen, allgemein

Simulation Schweißen

Thermisches Fügeverfahren

Analyse von zwei verschiedenen Düsensystemen zum Heißgasschweißen mittels CFD-Simulationen und Messergebnissen

In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur in situ-Verformungs- und Verschleißmessung von Polymerzahnrädern unter Betriebslast vorgestellt. Dieser Ansatz basiert auf der hochgenauen Messung und Verfolgung von Zeitdifferenzen in den Indeximpulsen von Encodern auf der An- und Abtriebsseite eines Zahnradprüfstandes.

Beispielpaarung zweier Zahnräder für die Bestimmung elastischer, plastischer und Verschleißverformungsanteile

Zahnräder

Verschleißprüfgeräte

Tribologie

Getriebe

Prüfstand zur In Situ-Messung der Verformungseigenschaften von Polymerzahnrädern

Das Auftreten von prozessspezifischen Fehlstellen im Nasswickelverfahren erfordert eine Überdimensionierung der Bauteile. Im vorgestellten Beitrag wird die Entwicklung einer Qualitätskontrolle zusammen mit einem Bildverarbeitungsalgorithmus auf Basis einer Industriekamera vorgestellt, mit welchen sich Fertigungsabweichungen im zylindrischen Bereich von Druckbehältern ermitteln lassen.

Einsatz einer Industriekamera zur Qualitätskontrolle bei der Herstellung des zylindrischen Bereichs von Typ-IV Druckbehältern im Nasswickelverfahren

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