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Projekt
Optimierung des morphologischen Multilayersystems von Mikrobauteilen mittels einer thermisch hoch flexiblen Prozessstrategie
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Dietmar Drummer
Fachliche Zuordnung
Kunststofftechnik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318272028
Innere Bauteileigenschaften beeinflussen im Wesentlichen das Bauteilverhalten von teilkristallinen Thermoplasten. Deren Ausbildung hängt primär von den Abkühlbedingungen im Bauteil ab, wobei diese für Mikrobauteile aufgrund der geringen Bauteildicken signifikant von der Werkzeugtemperatur bestimmt werden. Bedingt durch mangelnde Kenntnis zu genauen Wirkzusammenhängen zwischen Temperierparametern, inneren Eigenschaften und resultierenden tribologischen Eigenschaften ist die Entwicklung tribologisch optimaler Mikrobauteile bislang begrenzt.Im Sachbeihilfeprojekt "Verarbeitungsinduzierte morphologische Einflüsse auf die Eigenschaften thermoplastischer Mikrozahnräder" konnten grundlegende Erkenntnisse zum Einfluss innerer Eigenschaften auf tribologische Eigenschaften erlangt werden. Ergebnisse zeigen, dass optimale Eigenschaften in Bauteilbereichen mit ausgeprägten inneren Eigenschaften vorliegen. Mittels der konventionellen dynamischen Temperierstrategie entstehen in Bauteilrandbereichen höhere Abkühlgeschwindigkeiten, sodass bedingt durch die geringer ausgeprägten inneren Bauteileigenschaften ungünstigere tribologische Eigenschaften resultieren. Einer langsam gewählten Abkühlgeschwindigkeit steht eine deutliche Zykluszeitverlängerung entgegen. Für die Realisierung von optimalen tribologischen Eigenschaften bei gleichzeitiger Zykluszeitreduktion bedarf es einer flexibel einstellbaren Abkühlgeschwindigkeit des Werkzeugsystems, was mit aktuell genutzter Technik nicht hinreichend möglich ist.Ziel des Erkenntnistransferprojekts ist die Erforschung jener Abkühlbedingungen im Mikrospritzguss, welche es ermöglichen, dass jede finite Schicht eines thermoplastischen Bauteilquerschnitts den für die Ausbildung innerer Eigenschaften maßgeblich entscheidenden Kristallisationstemperaturbereich möglichst mit definierter Abkühlgeschwindigkeit durchläuft. Die anwendungstechnische Zielsetzung liegt in einer gezielten Steuerung des Werkzeugtemperaturverlaufs im Spritzgießprozess zur Optimierung innerer Strukturen bei gleichzeitig minimierter Zykluszeit, was mittels einer neukonzeptionierten, hochdynamischen Werkzeugtemperierstrategie ermöglicht werden soll. Mit Hilfe der gewonnenen Kenntnisse soll schließlich die Herstellung eines Demonstratorbauteils, welches ein Mikroritzel darstellt, mit über dem gesamten Bauteilquerschnitt homogenen, definierten und optimalen Bauteileigenschaften realisiert werden.Mit Hilfe der gewonnenen Kenntnisse ergeben sich Möglichkeiten zur Erforschung neuer Fragestellungen. Die Verwendung neuester Charakterisierungsmethoden zur analytischen Betrachtung des Kristallisationsverhaltens bei realen Abkühlbedingungen und die Korrelation mit experimentell resultierenden inneren Bauteileigenschaften ermöglicht die Aufstellung eines Prozesssimulationsmodells, in welchem die Anforderungen des Mikrospritzgusses ideal berücksichtigt werden können. Des Weiteren kann die Erforschung der Verarbeitungsmöglichkeit amorpher Werkstoffe betrachtet werden.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen (Transferprojekt)
