Faserorientierung im Spritzgießen

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    • Kirsch schrieb:

      Es werden LGF 50 verwendet.
      Darf sich das überhaupt noch Kunststoff nennen? :D

      Die Werkzeugtemperatur sollte auf die Orientierung im inneren des Teils keinen Einfluss haben, maximal oberflächennah bezüglich Schlieren wegen der unterschiedlich schnellen Bildung der Randschicht
      Einspritzgeschwindigkeit hat eher etwas mit Scherung/Einkürzen der Fasern zu tun, falls die zu hoch ist (gleiches beim zügigen Aufdosieren). Die Verbesserung der Verteilung dürfte auch bei SEHR geringen Geschwindigkeiten nur marginal besser sein.
      Die Orientierung ist eigentlich immer längs zum Schmelzefluss und damit steht und fällt die mit der Konstruktion von Spritzling und Werkzeug.
    • Wichtig ist ausreichende Massetemperatur (möglichst im maximalen Bereich der Herstellervorgabe), damit die Glasfasern im Kunststoff leicht "schwimmen" können, was wichtig für die Ausrichtung und Verteilung ist. Zudem sollte die Oberflächentemperatur in de Kavität auch ausreichend hoch für eine gute "Einbettung" im Kunststoff sein, was eine saubere KUNSTSTOFFoberfläche ergibt. Fliessfrontverwirbelungen können zu Glasfaser-Nestern(-anhäufungen) führen, also nicht zu schnell spritzen, damit die Fließfront HARMONISCH quillt.
    • LGF wird eingesetzt um anisotrope Eigenschaften zu bekommen. Bei LGF sollte die Ausrichtung nicht so sehr vorhanden sein, sollte eher wie ein Wattebausch aussehen nachdem veraschen. Bei dem Material ist eine Orientierung weniger durch Werkzeugtempertaur und Einspritzgeschwindkigkeit zu beeinflussen, wenn die fasern hier orientiert sind läuft was schief.
    • Junghuber schrieb:

      Geht's da um ein spezifisches Problem?
      Es geht im Prinzip darum, dass sich die Fasern an der Stelle wo zwei Fließfronten aufeinander treffen nicht miteinander verbinden. Bei der Veraschung ist an dieser Stelle ein Riss aufgetreten.

      Wenn ich das richtig verstehe, besteht eigentlich nur die Möglichkeit die Massetemperatur und Werkzeugtemperatur zu erhöhen.
    • Die Glasfasern werden sich an der Stelle an der sie sich treffen nicht verbinden. Je nach dem Winkel auf dem sie aufeinander treffen, können sie, wenn sie sich sehr spitz treffen zueinander ausrichten und weiterfließen oder, wenn sie sich sehr flach treffen, gegeneinander stellen (so wie man das hier sieht).


      Die Erhöhung der Werkzeug- und Massetemperatur wird das weiterfließen des Materials beim Zusammentreffen erleichtern, wird dir meiner Erfahrung nach fasertechnisch aber kaum ein Wunder vollbringen.

      Was allerdings helfen könnte, wäre eine Anpassung der Formteilgeometrie. Eventuell ein Loch zu einem Rundloch machen um den Aufprallwinkel zu beeinflussen.
    • Kirsch schrieb:

      Es geht im Prinzip darum, dass sich die Fasern an der Stelle wo zwei Fließfronten aufeinander treffen nicht miteinander verbinden. Bei der Veraschung ist an dieser Stelle ein Riss aufgetreten.
      Wenn ich das richtig verstehe, besteht eigentlich nur die Möglichkeit die Massetemperatur und Werkzeugtemperatur zu erhöhen.
      An Bindenähten wirst du immer das PRoblem haben, dass die GF sich "quer" aufstellen und nicht in einander übergehen.
      Das liegt daran, dass die Fließfront des Kunststoffs ein dünnes, erstarrtes "Häutchen" vor sich herschiebt.
      Bei metallic-Effekt teilen sieht man das auch an dunklen Linien im Bauteil, da sich auch die Pigmentblättchen aufrichten und anders reflektieren.

      Die Einflussmöglichkeit ist das sehr beschränkt: heiße Masse, hohe Werkzeugtemperatur, ggf. Variotherm (Heizpatrone an der Stelle) und relativ schnell einspritzen, damit die Masse weniger Zeit zum Abkühlen hat. Aber das erhöht alles nur die Grundfestigkeit der Bindenaht, Glasfaserdurchwirkung ist dort fast nicht möglich.

      Da hilft nur eine Konstruktive Ändern indem man die Bindenaht dahin legt, wo das teil nicht so stark beansprucht ist, falls möglich.
    • Kirsch schrieb:

      Es geht im Prinzip darum, dass sich die Fasern an der Stelle wo zwei Fließfronten aufeinander treffen nicht miteinander verbinden. Bei der Veraschung ist an dieser Stelle ein Riss aufgetreten.
      Wenn ich das richtig verstehe, besteht eigentlich nur die Möglichkeit die Massetemperatur und Werkzeugtemperatur zu erhöhen.

      Die Anhebung der Massetemperatur und Werkzeugtemperatur lindert das Problem, behebt es aber nicht.
      Die Güte von Bindenähten ist vom Auftreffwinkel beider Fließfronten voneinander abhängig. Treten die stumpf aufeinander, gibt es keine Vermischung der Molekülketten und die Glasfasern orientieren sich parallel zur Bindenaht. Somit ist der Bereich der mechanisch schwächste Bereich und der Riss wird sauber entlang der Bindenaht laufen.
      Treffen die beiden Fließfronten in einem Winkel zueinander, können sich die Molekülketten vermischen und die Glasfasern richten sich nach kurzem Weg so aus, als ob es nur eine Fließfront gibt. Bedingt durch die schlechte Verbindung am Anfang, ist dieser Bereich der mechanisch schwächste Bereich, aber am anderen Ende ist die mechanische Stabilität ähnlich zum Rest.

      Jetzt steht die große Frage im Raum, wie die beiden Fließfronten aufeinandertreffen.
    • Für Faserausrichtung und "Aufstellprobleme" kann man mit Sim vorher mal kurz testen.

      Gegen das Aufstellen und schlecht Verbinden ist nur die Strömung verantwortlich.
      Mit WZ Temp, Druck und Geschwindigkeit kannst du nur die Verschweißung verbessern bzw. das Ablegen der Faser
      an der Oberfläche etwas optisch verändern.

      Grüße
      Dateien
      • Faser.pdf

        (689,28 kB, 43 mal heruntergeladen, zuletzt: )
    • Es gibt schon Möglichkeiten Schmelzefronten zu verschieben bzw. Ineinander zu schieben um damit die Bauteilfestigkeit deutlich zu erhöhen.
      Dazu bedarf es einer Nadelverschlussdüse, die abseits der eigentlichen Anspritzposition sitzt und nachdem das Teil zu 98% volumetrisch gefüllt wurde geöffnet wird und dann die Fliessfronten ineinander verschiebt, es wird dabei quasi die Seele in das Volumen der gegenüberliegenden Seite geschoben....würde schon mit guten Ergebnissen umgesetzt.
    • Kunststoffspritzer schrieb:

      Es gibt schon Möglichkeiten Schmelzefronten zu verschieben bzw. Ineinander zu schieben um damit die Bauteilfestigkeit deutlich zu erhöhen.
      Dazu bedarf es einer Nadelverschlussdüse, die abseits der eigentlichen Anspritzposition sitzt und nachdem das Teil zu 98% volumetrisch gefüllt wurde geöffnet wird und dann die Fliessfronten ineinander verschiebt, es wird dabei quasi die Seele in das Volumen der gegenüberliegenden Seite geschoben....würde schon mit guten Ergebnissen umgesetzt.
      Eine Art Kaskadenspritzguss sozusagen?
      Dazu muss aber ein Heißkanal vorhanden sein und Platz für eine zweite (Nadelverschluss-)Düse, nicht federbetätigt sein.

      Aber die Idee ist auf jeden Fall interessant.
    • Bei einer Kaskade öffne ich die Nadel erst, wenn meine Schmelze die bereits überströmt hat.
      Was Kunststoffspritzer meint sieht ein wenig anders aus.
      Hier warte ich nicht, bis die Schmelze die Nadel überströmt hat. Nach Beginn des Einspritzen, warte ich eine Zeit ab, bevor ich Nadel Zwei öffne. So habe ich dann die Möglichkeit meine Bindenaht zu verschieben.
      Stellen wir uns mal einen langen Eisstiel vor, der mittig beansprucht wird und sowohl links als auch rechts angespritzt wird.
      Hier stellt | die Bindenaht dar.

      Beide Nadeln öffnen zeitgleich.
      N1. N2.
      (.....|.....)

      Nadel zwei wird 0,1 Sekunde verzögert.
      N1. N2.

      (.......|...)
    • BastiWest schrieb:

      Bei einer Kaskade öffne ich die Nadel erst, wenn meine Schmelze die bereits überströmt hat.
      Was Kunststoffspritzer meint sieht ein wenig anders aus.
      Hier warte ich nicht, bis die Schmelze die Nadel überströmt hat. Nach Beginn des Einspritzen, warte ich eine Zeit ab, bevor ich Nadel Zwei öffne. So habe ich dann die Möglichkeit meine Bindenaht zu verschieben.
      Stellen wir uns mal einen langen Eisstiel vor, der mittig beansprucht wird und sowohl links als auch rechts angespritzt wird.
      Hier stellt | die Bindenaht dar.

      Beide Nadeln öffnen zeitgleich.
      N1. N2.
      (.....|.....)

      Nadel zwei wird 0,1 Sekunde verzögert.
      N1. N2.

      (.......|...)
      Das meine ich nicht da damit nur die Position der Bindenaht verändert wird aber nicht das Gefüge der Bindenaht.
      Es geht nur mit 2 Verschlussdüsen, Düse 1 füllt das Teil zu 98%, schließt und Düse 2 die eine abseits Position hat wird geöffnet und verschiebt die Bindenaht ineinander da nun quasi nur noch die plastische Seele im Teil verschoben wird zur äußeren Haut.
    • Das mit der zweiten Düse ist im Prinzip wie beim Gegentaktspritzgießen (Sonderverfahren):

      Für das Gegentaktspritzgießverfahren benötigt das Spritzgießwerkzeug zwei Angußsysteme. Diese Systeme werden von zwei Spritzgießeinheiten mit Schmelze versorgt. Das GTS-Verfahren wird daher auf einer 2-Komponenten-Spritzgießmaschine mit spezieller Software durchgeführt. Mit der ersten Spritzgießeinheit wird die Spritzgießform durch das Angußsystem 1 bis in das Angußsystem 2 gefüllt. Da das Bauteil von der Formwand her erstarrt, ist nach der Formfüllung eine Kernschicht mit Schmelze vorhanden. Danach erfolgt der erste Gegentakt mit der zweiten Einspritzeinheit. Durch das Angußsystem 2 wird Schmelze in die Form gedrückt, und die flüssige Kernschicht wird durch das Angußsystem 1 in die Einspritzeinheit 1 geschoben. Anschließend erfolgt der zweite Gegentakt mit der Einspritzeinheit 1. Die Anzahl der Gegentakte kann unter Berücksichtigung des Erstarrungsverhaltens des Kunststoffes und der Bauteildicke gewählt werden. Wenn die Gegentaktphase abgeschlossen ist, erfolgen die Nachdruck- und Kühlphase. Da bei geeigneter Wahl der Verfahrensparameter die Dicke der eingefrorenen Schichten zunimmt, sind Nachdruck- und Kühlphase sehr viel kürzer als beim konventionellen Spritzgießen. Bei geeigneter Wahl der Verfahrensparameter erstarrt die Kunststoffschmelze in den Gegentaktschichten unter Schereinfluß. Dies bewirkt eine hohe Orientierung des Kunststoffes und der Fasern bei gefüllten Werkstoffen.
      Quelle: tib.eu/de/suchen/id/tema%3ATEM…n-unverst%C3%A4rkten-und/


      Weitere Infos zur Faserausrichtung beim Fließen in der Kavität:
      wiki.polymerservice-merseburg.de/index.php/Faserorientierung
    • Schade, dass das Dokument nicht frei verfügbar ist. Ich hätte es mir gerne durchgelesen, da einige Unstimmigkeiten in der Zusammenfassung drin stehen, die ich gerne überprüfen würde.
      Mir ist z.B. nicht klar, wie die Zykluszeit sinken soll, wenn ich die erste kältere Seele durch eine zweite wärmere Seele ersetze. Zum anderen geht man von der falschen Annahme aus, dass nur an der Wand das Material erstarrt. Es bildet sich immer eine dünne Schicht über die gesamte Fließfront aus, die stark gedehnt werden kann.
    • Hallo,

      ich glaube die meinen wirklich nur die Nachdruckzeit und Kühlzeit wird kürzer, die natürlich in die Einspritzzeit(en) verschoben werden. Netto wird der Zyklus aber sicher länger durch Scherenergie und Anwärmen der Masse in den Zylindern. Es steht aber auch nicht drin, dass die Zykluszeit sinkt...Marketing.

      Zum Abkühlen:
      Da schreiben sie:
      "...das Bauteil von der Formwand her erstarrt, ist nach der Formfüllung eine Kernschicht mit Schmelze vorhanden.."
      Nach dem Füllen ist das ja wirklich der dominante Abkühleffekt. In den Flächenrichtungen kommen keine nennenswerten Abkühlung zustande.

      Ich frage mich wie dieses Verfahren sich auf Dome oder Rippen auswirkt. Ich kann mir vorstellen dass durch das Verschieben die Fasern am Ende rechtwinklig zueinander sind, der Dom ist dann wie so ein "Totwassergebiet".
      Bei Rippen, zB Waben gibt es glaube ich extreme Anisotropien durch unterschiedlichste Orientierungen. T-Träger dürfte eher gehen.
    • Wenn die schreiben, dass "Nachdruck- und Kühlphase sehr viel kürzer" sein sollen, ist das für mich einhergehend mit einer Reduktion einer Zykluszeit. Ich kann ja nicht beliebig das Material hin und her schieben.
      Und da kommen wir zum anderen kritischen Punkt.

      "Bei geeigneter Wahl der Verfahrensparameter erstarrt die Kunststoffschmelze in den Gegentaktschichten unter Schereinfluß."
      Das heißt für mich, dass das Risiko besteht, dass ich eine Kaltverschiebung hab und das Material somit einen innenverlaufenden Riss hat. Ist alles andere als eine ideale Festigkeit.

      Da es sich nicht wirklich etabliert hat, geh ich mal davon aus, dass es nur für krasse Sonderfälle entwickelt wurde und nicht für die breite Masse tauglich ist.