TY - THES

T1 - Entwicklung und Optimierung eines Konzepts für die Auslegung von Schmelzrippen

AU - Steinschneider, Stefan

N1 - gesperrt bis 28-04-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - In der Automobilindustrie eingesetzte Steckverbindungen, welche Kontaktstellen beinhalten, müssen hohen technischen Anforderungen genügen. Unter Temperaturschwankungen von bis zu 150 Grad im Fahrbetrieb, die in extremen Fällen sogar mehrmals täglich auftreten können, müssen sie dauerhafte Dichtheit gewährleisten. Diese ist erforderlich, damit die Kontaktstellen von Flüssigkeiten wie Wasser oder Motoröl ferngehalten werden. Geht die Dichtheit verloren, kommt es sehr wahrscheinlich zum Funktionsverlust der Steckverbindung. Die Fertigung dieser Steckverbindungen aus kurzglasfaserverstärkten Polyamidwerkstoffen (PA) erfolgt mittels 2-Komponenten-Spritzgießen, wobei aktuell das Einlegeteil aus PA 6 und die Umspritzung aus PA 6.6 gefertigt wird. Um eine bessere Fügequalität, also eine bessere Dichtheit zwischen dem Einlegeteil und der Umspritzung zu erreichen, werden Schmelzrippen auf den Einlegeteilen aufgebracht, welche beim Umspritzen partiell aufschmelzen und die Verbindung zusätzlich abdichten sollen. Das Ziel dieser Arbeit ist, unter Verwendung von standardisierten Prüfkörpern und der statistischen Versuchsplanung den Einfluss geometrischer Parameter der Schmelzrippen mit der Fügequalität der beiden Komponenten in Verbindung zu bringen. Hierfür werden sowohl optische als auch mechanische Prüfungen verwendet. Außerdem werden andere mögliche Einflüsse auf die Dichtheit, wie das Konditionieren oder Tempern der Einlegeteile, die Verwendung anderer Polyamid-Materialkombinationen sowie die Auslagerung in einer nach der Automobilindustrie definierten thermischen Alterungsbehandlung untersucht. Anhand von optischen Untersuchungen konnten in der Arbeit entscheidende Geometrieparameter der Schmelzrippen zur Verbesserung der Fügequalität gefunden werden. Es wird aufgezeigt, dass mechanische Prüfungen bei den untersuchten Prüfkörpern lediglich eine bedingte Aussagekraft besitzen. Außerdem wurde ermittelt, dass die Dichtheit der Verbindung von Einlegeteil und Umspritzung durch Verwendung einer anderen Materialkombination weiter verbessert werden könnte. Das Konditionieren und Tempern der Einlegeteile bringen im Gegensatz dazu keine signifikante Veränderung der Dichtheit mit sich. Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass es bei gealterten Prüfkörpern zu Delaminationen zwischen Einlegeteil und Umspritzung kommen kann.

AB - In der Automobilindustrie eingesetzte Steckverbindungen, welche Kontaktstellen beinhalten, müssen hohen technischen Anforderungen genügen. Unter Temperaturschwankungen von bis zu 150 Grad im Fahrbetrieb, die in extremen Fällen sogar mehrmals täglich auftreten können, müssen sie dauerhafte Dichtheit gewährleisten. Diese ist erforderlich, damit die Kontaktstellen von Flüssigkeiten wie Wasser oder Motoröl ferngehalten werden. Geht die Dichtheit verloren, kommt es sehr wahrscheinlich zum Funktionsverlust der Steckverbindung. Die Fertigung dieser Steckverbindungen aus kurzglasfaserverstärkten Polyamidwerkstoffen (PA) erfolgt mittels 2-Komponenten-Spritzgießen, wobei aktuell das Einlegeteil aus PA 6 und die Umspritzung aus PA 6.6 gefertigt wird. Um eine bessere Fügequalität, also eine bessere Dichtheit zwischen dem Einlegeteil und der Umspritzung zu erreichen, werden Schmelzrippen auf den Einlegeteilen aufgebracht, welche beim Umspritzen partiell aufschmelzen und die Verbindung zusätzlich abdichten sollen. Das Ziel dieser Arbeit ist, unter Verwendung von standardisierten Prüfkörpern und der statistischen Versuchsplanung den Einfluss geometrischer Parameter der Schmelzrippen mit der Fügequalität der beiden Komponenten in Verbindung zu bringen. Hierfür werden sowohl optische als auch mechanische Prüfungen verwendet. Außerdem werden andere mögliche Einflüsse auf die Dichtheit, wie das Konditionieren oder Tempern der Einlegeteile, die Verwendung anderer Polyamid-Materialkombinationen sowie die Auslagerung in einer nach der Automobilindustrie definierten thermischen Alterungsbehandlung untersucht. Anhand von optischen Untersuchungen konnten in der Arbeit entscheidende Geometrieparameter der Schmelzrippen zur Verbesserung der Fügequalität gefunden werden. Es wird aufgezeigt, dass mechanische Prüfungen bei den untersuchten Prüfkörpern lediglich eine bedingte Aussagekraft besitzen. Außerdem wurde ermittelt, dass die Dichtheit der Verbindung von Einlegeteil und Umspritzung durch Verwendung einer anderen Materialkombination weiter verbessert werden könnte. Das Konditionieren und Tempern der Einlegeteile bringen im Gegensatz dazu keine signifikante Veränderung der Dichtheit mit sich. Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass es bei gealterten Prüfkörpern zu Delaminationen zwischen Einlegeteil und Umspritzung kommen kann.

KW - Schmelzrippen

KW - 2-Komponenten-Spritzguss

KW - Dichtheit

KW - Verbundfestigkeit

KW - Steckverbindungen

KW - Melt ribs

KW - 2-component injection molding

KW - Tightness

KW - Bond strength

KW - Connector parts

M3 - Masterarbeit

ER -