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Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).
Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung.
Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.
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AM-Sert
Anforderungsgerechte Gestaltung von Fügezonen mit Inserts in additiv gefertigten Bauteilen
Projektdauer
Von: 01.03.2023 Bis: 30.06.2025Beschreibung
Die robuste Integration hergestellter additiv gefertigter Bauteile in Multi-Material-Baugruppen ist noch begrenzt. Ein wesentlicher Aspekt dabei ist, dass etablierte Fügetechnologien für thermoplastische Kunststoffbauteile (z.B. Inserts in Spritzgussbauteilen) nur bedingt übertragbar sind, da die Bauteile durch ihre prozessbedingten Eigenschaften besonderen Anforderungen bei der Auslegung der Fügestellen unterliegen. Das Wissen zur Gestaltung und Auslegung derartiger Fügezonen ist jedoch noch unzureichend.Das Ziel des Forschungsvorhabens (FV) ist die wissenschaftliche Erarbeitung eines umfangreichen Verständnisses bei der nachträglichen Integration von Inserts in Fused Layer Modeling (FLM) -Bauteilen, um derzeitige Einsatzrestriktionen zu überwinden und die Gestaltung und Auslegung von anforderungsgerechten Fügezonen ermöglichen zu können. Basierend auf der Identifizierung geeigneter Technologien sollen die Auswirkungen von prozesstechnischen und geometrischen Einflussfaktoren auf die Verbindungseigenschaften analysiert werden. Neben der computertomographiebasierten Struktur- und Schädigungsanalyse sollen zudem Vergleichsuntersuchungen zum Spritzgießen das hohe Potential von insertbasierten Fügestellen in additiv gefertigten Bauteilen aufzeigen.
Im Rahmen der ersten Sitzung des projektbegleitenden Ausschusses (pbA) wurden Kriterien für die Auswahl der Granulate und Filamente diskutiert. Auf dieser Basis wurden schließlich vier Materialien für den Fused Layer Modeling (FLM) Prozess definiert. (Polypropylen mit 25% Glasfasern (PP-GF), Polyethylenterephthalat mit Glykol (PET-G), Polyamid (PA) und Acrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA)). Für das Arburg Kunststoff Freiformen (AKF) wurde Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) im Rahmen der Sitzung festgelegt.
Des Weiteren wurden folgende Kriterien für den Probekörper definiert:
- eine Prüfkörpergeometrie für Zug- und Druckbeanspruchung
- Fertigbar in den Strangablegeverfahren, ohne Stützmaterial
- Fertigbar in unterschiedlichen Baurichtungen (liegend und stehend)
- Variables Dicken- bzw. Schichtverhältnis
- Mindestdicken der Materialien für eine sichere, reproduzierbare Prüfung
- Spannbarkeit/Fixierung der Prüfkörper
- Gesamtgröße der Prüfkörper muss für gängige Drucker bzw. Druckverfahren geeignet sein
- Variable Aufnahmebohrung für handelsübliche Gewindeinserts (M4 und M6)
Aus der Vielzahl von variierenden Parametern wurden zunächst die Druckparameter anhand eines Insertdurchmessers sowie einer Insertform variiert und untersucht. Für die Versuchsdurchführung wurde die Ausarbeitung eines Sternversuchs mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments - DOE) durchgeführt. Im Projekt werden Probekörper für M4 und M6 Insertdurchmesser berücksichtigt, mit die mit geradliniger (± 45°) Füllstrukturen sowie Gyriod gedruckt und anschließend mittels Ultraschall- und Warmeinbettverfahren eingebracht werden.
Am Ende des Projektes sollen dem Anwender und Konstrukteur praxisrelevante Gestaltungsrichtlinien zur Verfügung gestellt werden. Als ein Ergebnis des FV ist eine Gestaltungs- und Konstruktionsrichtlinie zur Auslegung von Insert-Fügezonen sowie die dazugehörigen Einbringungsprozesse geplant. Diese können von den Unternehmen sofort in die Entwicklungsabläufe übernommen werden. So lassen sich Konstruktionsfehler direkt vermeiden und Kosten einsparen. Die optimierte lösbare Verbindungstechnik eröffnet, gerade KMUs, ein immenses Potential für innovative Baugruppen und sprengt die aktuellen Grenzen bezüglich Baugrößen und der Kombination von Bauteilen aus unterschiedlichen etablierten und neuartigen Fertigungsverfahren.
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