Analyse funktionsgerechter Oberflächen von gezielt funkenerosiv gefertigten Spritzgießkavitäten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs; Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447707042

Die bisher im Spritzgießen erreichbaren Fließweglängen stellen sowohl für dünnwandige Verpackungsanwendungen als auch für technische Bauteile mit langen Fließwegen häufig eine Limitation dar. Vorangegangene Untersuchungen haben qualitativ gezeigt, dass eine mikrostrukturierte Werkzeugoberfläche das Fließ- sowie das Abkühlverhalten der Kunststoffschmelze in der Kavität positiv beeinflussen kann. Dies kann auf mikro-Luftpolster zwischen Kunststoffschmelze und Werkzeug zurückgeführt werden, die den Wärmeübergang beeinflussen. Ein geringerer Einspritzdruck oder die Realisierung längerer Fließwege sind die Folge. Zusätzlich können kürzere Füllzeiten bei konstanten Einspritzdrücken die Zykluszeit des Spritzgießprozesses reduzieren. Der in der ersten Förderperiode erforschte Einfluss der Oberflächenrauheit auf das Fließverhalten und den Wärmeübergangskoeffizienten im Spritzgießen soll weiter untersucht und die Beschreibung des Einflusses weiterentwickelt werden. Ziel des IKV ist es, die Oberflächenabformung und damit den Wärmeübergang in Abhängigkeit des Materials, des Fließweges sowie den lokalen Schmelzezustand wie Druck und Temperatur besser vorherzusagen. Diese Erkenntnisse können wiederum zur verbesserten Vorhersage des Fließverhaltens von Kunststoffen in strukturieren Spritzgießwerkzeugen mittels Simulation genutzt werden. Außerdem soll der Einfluss der Oberflächenstruktur auf die Entformbarkeit bzw. die Entformungskräfte im Spritzgießwerkzeug untersucht werden, um die Anwendbarkeit der Oberflächenstrukturierungstechnik zu analysieren. Das zentrale Ziel des WZL stellt den Modellaufbau zur funktionsorientierten Fertigung mittels EDM dar. Dazu muss im ersten Schritt untersucht werden, welchen Einfluss die Entladeparameter auf die Oberflächentopografie nehmen. Durch eine anschließende Korrelationsanalyse zwischen den relevanten Funktionseigenschaften und den Oberflächenkennwerten kann letztlich der Aufbau eines Regressionsmodells ermöglicht werden. Das im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens aufgebaute Modell soll schließlich in der Lage sein, Prozessparameter zu bestimmen, welche die Erzeugung einer für den Spritzgießprozess optimalen Kavitätsoberfläche ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen