Mikroschaumspritzguss Ab 04/2011 an der HSW verfügbar! Kooperationsangebot der Hochschule Wismar Im Bereich Mikroschaumspritzguss Fakultät für Ingenieurwissenschaften Prof. Dr. Harald Hansmann E-Mail: h.hansmann@ipt-wismar.de www.hs-wismar.de
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 2 Inhaltsverzeichnis Theoretische Grundlagen des Verfahrens Prozessentscheidung: Kompakt-/Mikroschaumspritzguss Kooperationsangebot der Hochschule Wismar Machbarkeitsstudie/ Vorkalkulation experimentelle Arbeitsergebnisse Mikroschaumspritzguss-gerechtes Gestalten (Teil/ SG-Werkzeug) Forschungs- & Entwicklungsthemen
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 3 Theoretische Grundlagen Thermoplast-Schaumspritzgießen physikalisches Schäumen chemisches Schäumen exotherm endotherm Das physikalische TSG hingegen ist ein Direktbegasungsverfahren. Beim chemischen TSG wird das Treibmittel als Masterbatch bzw. Pulver dem Granulat zugemischt. Treibmittel: - CO 2, N 2, - H 2 O, Trockeneis - Butan, Pentane - FKW, FCKW, Hydro FCKW Treibmittel: - Wasser (-NCO + H 2 0 => CO2 ) - Carbon acid (-NCO + R COOH => CO2 ) - Organic: Azo, Diazo
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 4 Theoretische Grundlagen Mikrozelluläre Schaumkunststoffe lassen sich durch mechanisches oder chemisches Dispergieren eines Gases, normalerweise Kohlendioxid (CO 2 ) oder Stickstoff (N 2 ), in der Polymerschmelze herstellen. Bild/Grafik Schematische Darstellung des Phasendiagramms
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 5 Theoretische Grundlagen Bild/Grafik Quelle: SKZ; Polymerschäume 2007
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 6 Prozessentscheidung Kompakt-/Mikroschaumspritzguss Oberflächenqualität Prozess-, WZ-, Material - abhängig Quelle: Engel; foammelt Trexel; SB-30-way-connector, SB-Fan-Shroud-BMW-RevA Vorteile: Gewichtsreduktion: 8 % Zykluszeitverkürzung: 22 % Verringerung der Schließkraft: 30 % Verbesserung der Ebenheit: 50 % Verbesserung der Ermüdung und Ausfallwahrscheinlichkeit: 400 %
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 7 Prozessentscheidung Kompakt-/Mikroschaumspritzguss Oberflächenqualität Prozess-, WZ-, Material-abhängig Kalkulationsbasis: Investition/ Abschreibung Laufende Kosten Materialersparnis Energieersparnis Zykluszeitersparnis
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 8 Prozessentscheidung Kompakt-/Mikroschaumspritzguss Oberflächenqualität Prozess-, WZ-, Material-abhängig Kalkulationsbasis: Investition/ Abschreibung Laufende Kosten Materialersparnis Energieersparnis Zykluszeitersparnis Bauteileigenschaften: (Material- und Konstruktionsabhängig) Schwindung + Verzug (Konditionierung/Nachschwindung) Bruchmechanik Festigkeit/Steifigkeit
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 9 Prozessentscheidung Kompakt-/Mikroschaumspritzguss Oberflächenqualität Prozess-, WZ-, Material-abhängig Kalkulationsbasis: Investition/ Abschreibung Laufende Kosten Materialersparnis Energieersparnis Zykluszeitersparnis Bauteileigenschaften: (Material- und Konstruktionsabhängig) Schwindung + Verzug (Konditionierung/Nachschwindung) Bruchmechanik Festigkeit/Steifigkeit Werkzeug/Formteil: Anguss-System geeignet? Temperier-System geeignet? Wandstärkeverhältnisse geeignet?
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 10 Kooperationsangebot der Hochschule Wismar/ Kunststofftechnik Machbarkeitsstudien Vorkalkulation Konstruktionsempfehlungen: Werkzeugänderung Neukonstruktion Mikroschaumspritzguss-gerechte: Formteilentwicklung Werkzeugkonstruktion Angusssystem Temperierung
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 11 Machbarkeitsstudie und Vorkalkulation bei vorhandenem Werkzeug experimenteller Vergleich Kompakt- / Mikroschaum-SG für kleine Werkzeuge Arburg 270 S (25 t Schließkraft) für große Werkzeuge auf SGM von Kooperationspartnern (250-5400 t Schließkraft) Kosten / Nutzen Analyse
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 12 Forschungs- & Laboranlage der HS-Wismar Arburg 270 S 250-170 Mucell Interface Kit
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 13 Machbarkeitsstudie und Vorkalkulation bei nicht vorhandenem Werkzeug Simulation auf der Basis einer optimalen Kühlung Moldflow/Mucell Prozessparameter/Maschinengröße Vergleichsuntersuchung (Kompakt / Mucell) mit Originalmaterial, auf unterschiedlichen Prüfkörperwerkzeugen (Zugstab und Fließspirale) gemeinsam mit Projektpartnern Kosten / Nutzen Analyse
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 14 Machbarkeitsstudie und Vorkalkulation Vorkalkulation Gemeinsam mit Industriepartner Auch Vergleichsrechnung zum Kompaktspritzguss Kosten / Nutzen Analyse
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 15 Experimentelle Arbeitsergebnisse Zykluszeitersparnis Materialersparnis Energieersparnis Teile Qualitätsprüfung möglich Oberflächen Ebenheit und Optik Produkteigenschaften mechanische Eigenschaften: Bruchmechanik, Festigkeit & Steifigkeit Schwindung + Nachschwindung Formtreue
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 16 Mikroschaumspritzguss-gerechtes Gestalten Formteil- und Werkzeugkonstruktion Wandstärke/Rippen etc. Angusssystem Temperier System Materialauswahl FEM (Moldflow) Füllbild Temperaturverlauf Druckverlauf Schwindung
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 17 Forschungs- & Entwicklungsthemen Nukleierungseinfluss gelöster Gase auf die Kristallisation Morphologie/Kristallstruktur; Kristallisationskinetik (akademisch) Schwindung/Nachschwindungs- und Verzugsverhalten Mechanische Eigenschaften Kriechen Bruchmechanik
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 18 Forschungs- & Entwicklungsthemen Wechselwirkung mit Additiven Füllstoffeffekte Verstärkungsfasern oberflächenmodifizierte Füllstoffe Funktionsadditive (FR, Antistatika etc.) Pigmente/Farben Auswirkung auf Schlierenbildung (Oberflächenqualität)
Mikroschaumspritzguss, Referent: Prof. Dr. Harald Hansmann 19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. - Noch Fragen? Prof. Dr. Hansmann Hochschule Wismar Tel.: 03841/ 758-2390 email: h.hansmann@ipt-wismar.de