TY - THES

T1 - Verfahrenstechnische Analyse eines integrierten Systems zur beschleunigten Rezepturentwicklung auf Basis einer vollelektrischen 2K-Spritzgießmaschine und der Methoden des HTS (High Throughput Screening)

AU - Brunmayr, Johannes

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Die Firma Polymaterials AG (Kaufbeuren, D) entwickelte gemeinsam mit der Firma Engel GmbH (Schwertberg, A) ein System zur beschleunigten Rezepturentwicklung auf einer vollelektrischen 2K-Spritzgießmaschine im Rahmen eines integrierten Systems, basierend auf den Methoden des HTS. Das vollständige HTS-System besteht aus der Product Design Workbench-Software zur Versuchsplanung und Datenauswertung, sowie aus den Komponenten Dosierung, distributives Mischen, Spritzgießen und Prüfung. Kernkomponente der Anlage ist eine vollelektrische 2K-Spritzgießmaschine. Ziel dieser Diplomarbeit war es, das HTS-Konzept an die untersuchte Anlage anzupassen und die Eignung des Systems für die Praxis zu prüfen. Zur Weiterentwicklung der Maschine, insbesondere der Fähigkeit, die Schmelzeströme der beiden Plastifizieraggregate während des gesamten Formfüllvorganges mit einem definierten Volumenverhältnis zu mischen, wurden Probekörper durch Coinjektion von reinem Thermoplast und mit Füllstoff versetztem Thermoplast hergestellt und mit ins Freie gespritzten Strängen auf ihren Füllstoffgehalt (Eisenpulver) hin untersucht. Es zeigte sich, dass der Füllstoff einen steigenden Gehalt über die Fließweglänge aufwies, wobei der Mittelwert stets unterhalb des Sollwertes lag. Zur Erzielung von Verbesserungen wurden Versuche bei veränderten Einspritzbedingungen sowie mit Glaskugelpulver als Füllstoff durchgeführt, um ggf. magnetische Einflüsse und eine Füllstoff-Anisotropie auszuschließen. Da die Versuche keine Verbesserungen der Füllstoffverteilung zeigten wurde der Coinjektionskopf mit Drucksensoren, Bolzenverschlussdüsen und einer Drossel versehen, und nochmals Probekörper mit Eisenpulver gefertigt und untersucht. Anschließend wurden noch Stränge bei aufgebohrter Düse mit gleichen Materialien bei unterschiedlicher Einfärbung gefertigt und die Querschnitte über die Länge mittels einer Bildvermessungssoftware untersucht. Im Zuge dieser Versuchserie wurde auch noch versucht, durch Spritzen mehrerer Schuss mit einer Dosierung eine gleichmäßige Eisenverteilung über die Fließweglänge zu erzielen. Die letzten Versuche zeigten, dass der Aufbau einer stabilen Grenzschicht eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt und daher durch Eliminierung des ersten ausgespritzten Materials eine homogenere Füllstoffverteilung erzielt werden könnte. Die Praxistauglichkeit des Systems wurde durch die Bearbeitung verschiedener Kundenprojekte und Dosierung über 1 Aggregat überprüft. Die enge Messwertstreuung der Compoundeigenschaften bei konventionellem Compoundieren wurde mit diesem System bei weitem nicht erreicht.

AB - Die Firma Polymaterials AG (Kaufbeuren, D) entwickelte gemeinsam mit der Firma Engel GmbH (Schwertberg, A) ein System zur beschleunigten Rezepturentwicklung auf einer vollelektrischen 2K-Spritzgießmaschine im Rahmen eines integrierten Systems, basierend auf den Methoden des HTS. Das vollständige HTS-System besteht aus der Product Design Workbench-Software zur Versuchsplanung und Datenauswertung, sowie aus den Komponenten Dosierung, distributives Mischen, Spritzgießen und Prüfung. Kernkomponente der Anlage ist eine vollelektrische 2K-Spritzgießmaschine. Ziel dieser Diplomarbeit war es, das HTS-Konzept an die untersuchte Anlage anzupassen und die Eignung des Systems für die Praxis zu prüfen. Zur Weiterentwicklung der Maschine, insbesondere der Fähigkeit, die Schmelzeströme der beiden Plastifizieraggregate während des gesamten Formfüllvorganges mit einem definierten Volumenverhältnis zu mischen, wurden Probekörper durch Coinjektion von reinem Thermoplast und mit Füllstoff versetztem Thermoplast hergestellt und mit ins Freie gespritzten Strängen auf ihren Füllstoffgehalt (Eisenpulver) hin untersucht. Es zeigte sich, dass der Füllstoff einen steigenden Gehalt über die Fließweglänge aufwies, wobei der Mittelwert stets unterhalb des Sollwertes lag. Zur Erzielung von Verbesserungen wurden Versuche bei veränderten Einspritzbedingungen sowie mit Glaskugelpulver als Füllstoff durchgeführt, um ggf. magnetische Einflüsse und eine Füllstoff-Anisotropie auszuschließen. Da die Versuche keine Verbesserungen der Füllstoffverteilung zeigten wurde der Coinjektionskopf mit Drucksensoren, Bolzenverschlussdüsen und einer Drossel versehen, und nochmals Probekörper mit Eisenpulver gefertigt und untersucht. Anschließend wurden noch Stränge bei aufgebohrter Düse mit gleichen Materialien bei unterschiedlicher Einfärbung gefertigt und die Querschnitte über die Länge mittels einer Bildvermessungssoftware untersucht. Im Zuge dieser Versuchserie wurde auch noch versucht, durch Spritzen mehrerer Schuss mit einer Dosierung eine gleichmäßige Eisenverteilung über die Fließweglänge zu erzielen. Die letzten Versuche zeigten, dass der Aufbau einer stabilen Grenzschicht eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt und daher durch Eliminierung des ersten ausgespritzten Materials eine homogenere Füllstoffverteilung erzielt werden könnte. Die Praxistauglichkeit des Systems wurde durch die Bearbeitung verschiedener Kundenprojekte und Dosierung über 1 Aggregat überprüft. Die enge Messwertstreuung der Compoundeigenschaften bei konventionellem Compoundieren wurde mit diesem System bei weitem nicht erreicht.

KW - Spritzgießcompoundieren Compoundieren 2K-Spritzgießen Rezeptur Rezepturentwicklung High throughput screening

KW - injection molding compounding compounding two-component injection molding composition high throughput screening

M3 - Diplomarbeit

ER -