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Material- und prozessspezifische Einflüsse auf Oberflächeneigenschaften von endlosfaserverstärkten Thermoplasten

  • Kontinuierlich faserverstärkte Thermoplaste (Organobleche) bieten ein großes Potential für den Einsatz in großvolumigen Sichtanwendungen. Es existieren jedoch einige material- und prozesstechnische Hindernisse hinsichtlich der Umsetzung dieses Potentials. Mit dieser Arbeit soll dazu beigetragen werden, das nötige, tiefgehende Verständnis bei der material- und prozesstechnischen Auslegung von optisch hochwertigen Organoblechbauteilen bereitzustellen. Die Arbeit umfasst: - Untersuchungen zu material- und prozesstechnischen Parametern - Eine analytische sowie eine FE-Modellbildung der Oberflächenausbildung samt Verifizierung - Die Entwicklung eines Werkzeugkonzepts zur Verbesserung des isothermen Verarbeitungsprozesses Die Untersuchung des Einflusses der textilen Gewebeparameter Faserdurchmesser und Maschenweite auf die Oberflächenwelligkeit von Organoblechen zeigen eine zunehmende Welligkeit mit steigendem Faserdurchmesser bzw. Maschenweite. Es wurde eine Grenzwelligkeit Wz25 = 0,5 μm ermittelt, ab der subjektiv keine Welligkeit mehr wahrgenommen wird. Im Prozessvergleich zwischen isothermer und variothermer Verarbeitung besitzen variotherm verarbeitete Organobleche eine um 40 – 50 % geringere Welligkeit. Dieser Effekt wird auf die geänderte thermische Prozessführung während der Abkühlphase zurückgeführt. Die Erkenntnisse wurden in einem analytischen Prozessmodell beschrieben, welches neben den thermischen Eigenschaften auch das rheologische Matrixverhalten berücksichtigt. Auf dem entwickelten Modell aufbauend wurde eine FE-Prozesssimulation entwickelt und an experimentellen Daten verifiziert. Das Modell ermöglicht die Vorhersage der Oberflächenwelligkeiten von Organoblechen variabler Laminatkonfiguration bei variothermer Verarbeitung und beschreibt zusätzlich das Verhalten der Organobleche unter ebener Scherung. Um die oberflächenverbessernden Eigenschaften der variothermen Verarbeitung auch im isothermen Prozess nutzbar zu machen, wurde ein neuartiges Werkzeugkonzept entwickelt, welches die Prozessfenster über angepasste thermische Werkzeugeigenschaften gezielt einstellen kann. Neben einer verbesserten Bauteiloberfläche kann durch eine optimierte Prozessauslegung die Gesamtprozesszeit verkürzt und der Energiebedarf verringert werden.

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Metadaten
Author:Klaus Hildebrandt
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-47222
Serie (Series number):IVW-Schriftenreihe (116)
Advisor:Peter Mitschang
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2017/08/07
Date of first Publication:2015/03/16
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2015/03/16
Date of the Publication (Server):2017/08/08
Number of page:XIII, 139
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)