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Einfluss verschiedener Angussszenarien auf den Harzinjektionsprozess und dessen simulative Abbildung

  • Die Herstellung von hochleistungs Kunststoff Verbunden für Strukturbauteile erfolgt in der Automobilindustrie mittels Resin Transfer Molding (RTM), wobei die Kosten für die Bauteile sehr hoch sind. Die Kosten müssen durch Prozessoptimierungen deutlich reduziert werden, um eine breite Anwendung von faserverstärkten Kunststoff Verbunde zu ermöglichen. Prozesssimulationen spielen hierbei eine entscheidende Rolle, da zeitaufwendige und kostspielige Praxisversuche ersetzt werden können. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit die Potentiale der simulativen Abbbildung des RTM-Prozesses untersucht. Basis der Simulationen bildete eine umfangreiche Materialparameterstudie bei der die Permeabilität, von für die Automobilindustrie relevanten Textilhalbzeugen im ungescherten und gescherten Zustand, untersucht wurde. Somit konnte der Einfluss von Drapierung bei der Fließsimulation evaluiert werden. Zudem wurde eine neue Methode zur Ermittlung der zeit-, vernetzungs- und temperaturabhängigen Viskositätsverläufe von hochreaktiven Harzsystemen entwickelt und angewendet. Die Fließsimulationsmethode wurde zunächst erfolgreich an einem ebenen Plattenwerkzeug validiert, um zu zeigen, dass die ermittelten Materialparameter korrekt bestimmt wurden. Zur Validierung der Simulation wurde ein komplexes Technologieträgerwerkzeug (TTW) entwickelt. Die Auslegung der Temperierung wurde mittels Temperiersimulationen unterstützt. Untersuchungen an markanten Kantenbereichen, wie sie bei Automobilbauteilen häufig auftreten, haben gezeigt, dass bei Kantenradien < 5 mm ein Voreilen des Harzsystem zu beachten ist. Zudem konnte mittels verschiedener Angussleisten, der Einfluss verschiedener Angussszenarien untersucht werden. Mit Hilfe von Sensoren im TTW wurden die Prozessdaten protokolliert und anschließend mit den Simulationen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die simulative Abbildung des Füllprozesses bei einem komplexen RTM-Werkzeug, trotz einer Vielzahl an Prozesseinflüssen, möglich ist. Die Abweichungen zwischen der Simulation und dem Versuch lagen teilweise unter 15 %. Die Belastbarkeit der ermittelten Permeabilitäts- und Viskositätswerte wurde dadurch nochmals bestätigt. Zudem zeigte sich, dass die Angussleistenlänge einen signifikanten Einfluss auf die Prozesszeit hat, wohingegen der Angussleistenquerschnitt eine untergeordnete Rolle spielt.

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Metadaten
Author:Matthias Arnold
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-47666
ISBN:978-3-944440-06-4
Serie (Series number):IVW-Schriftenreihe (110)
Publisher:Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Place of publication:Kaiserslautern
Advisor:Peter Mitschang
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2017/08/16
Date of first Publication:2014/07/08
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2014/07/08
Date of the Publication (Server):2017/08/16
Number of page:XI, 157
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)