Reibschlüssige Verbindungen als Überlastschutz mittels Montagespritzgießen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Vorhabens wurde das grundlegende Potential von Kombinationen aus insbesondere höhertemperaturbeständigen Kunststoffen für das Montagespritzgießen ermittelt. Basierend auf umfangreichen Untersuchungen und auf ergänzenden Literaturangaben wurde zunächst eine Kompatibilitätsdatenbank mit Bezug zur Nichthaftung für die systematische Auswahl von werkstoff- und verarbeitungskompatiblen Kunststoffpaarungen entwickelt. In Anlehnung an die bekannten Kompatibilitätsmatrizen zum Mehrkomponentenspritzgießen für haftfeste Verbunde werden erstmals Erweichungs- und Aufschmelzgrenzen der ersten abgekühlten Komponente beim Kontakt mit der zweiten schmelzeflüssigen Komponente und die Verarbeitungsparameter bei der Vorauswahl geeigneter Kombinationen mit einbezogen. Des Weiteren werden die Daten zu den tribologischen Eigenschaften der jeweiligen Materialpaarung sowie die gemeinsame Verarbeitbarkeit durch den Abgleich der Werkzeugtemperaturbereiche beider Materialien in die Auswertung integriert. Zur Erarbeitung eines vertieften Prozessverständnisses beim Montagespritzgießen wurde ein neues Probekörper- und Prüfkonzept entwickelt sowie die dazu erforderliche komplexe Werkzeugtechnik aufgebaut. Die Anforderungen an Geometrie und Fertigungstechnologie wurden dabei berücksichtigt, so dass gezielt werkstoffliche und prozessrelevante Einflussgrößen abgebildet werden konnten. Es wurden außerdem das zeitabhängige Schwindungsverhalten an einfachen Probekörpergeometrien und der Einfluss der Parametervariation auf Rundheit und Zylinderform der Probekörper betrachtet. Daneben ist der strukturelle und morphologische Aufbau im Kontaktbereich der beweglichen Verbindungen analysiert worden. Das tribologische Verhalten der Kunststoffkombinationen wurde sowohl in Stift-Scheibe-Versuchen als auch im Dauerversuch ermittelt. Wesentliche Kennwerte für die Gebrauchstauglichkeit, wie das Löse-, das Haftreib- und das Gleitreibmoment, wurden abhängig von der Material- und Anspritzreihenfolge sowie von den Verarbeitungsbedingungen bestimmt. Die fertigungstechnischen Einflüsse auf das Drehverhalten konnten dargestellt werden. Abschließend sind erste grundlegende werkstoff- und fertigungstechnische Zusammenhänge bei der Herstellung beweglicher Funktionselemente abgeleitet worden, die dem Produktentwickler und Konstrukteur wichtige Hinweise zur Auslegung der Bauteile und zur Interaktion der einzelnen Elemente sowie dem Verarbeiter zur Prozessführung liefern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Handbuch Kunststoff-Verbindungstechnik. München : Carl Hanser Verlag 2004
Ehrenstein, G. W.
- Der richtige Dreh (Teil 1) – Kennwertermittlung für das Montagespritzgießen. WAK-Kunststofftechnik
Amesöder, S.; Glatzel, J.; Feulner, R.; Ehrenstein, G. W.; Schmachtenberg, E.
- Der richtige Dreh (Teil 2) – Reibschlüssige Verbindungen durch Montagespritzgießen. WAK-Kunststofftechnik
Feulner, R.; Amesöder, S.; Kühnert, I.; Ehrenstein, G. W.; Schmachtenberg, E.
