Spritzguss

Als Bestandteil des Prozesssimulationsschrittes der CAE-Kette wird hier die Formfüllung von Spritzgussbauteilen betrachtet. Dies beinhaltet die  Modellierung der Viskosität unter Berücksichtigung von Temperatur, Scherrate und Aushärtung bzw. Kristallisationsgrad sowie der Vorhersage von Faserorientierungsänderungen, Lufteinschlüssen und Bindenähten. Über diese Qualitätskriterien findet eine Optimierung von Prozessparametern statt, um die Herstellkosten zu senken und die Bauteilqualität zu erhöhen.

Der Schwerpunkt der Forschung liegt hierbei auf der Modellierung des reaktiven Spritzgusses und dem Abbilden des komplexen Fließverhaltens duroplastischer Werkstoffe während der Formfüllung. Anders als beim thermoplastischen Spritzguss, ist das Werkzeug deutlich wärmer als das injizierte Material, wodurch eine niederviskose Randschicht entsteht. Aufgrund dieser Randschicht gleitet das Material im Kernbereich ab, sodass sich ein Freistrahl mit undefinierter Fließfront ausbilden kann. Zur Prozesssimulation wird die kommerzielle Software Moldflow, sowie die Open Source CFD Software OpenFOAM verwendet.

Abb. 1: Formfüllsimulation eines komplexen       Abb. 2: Entwicklung eines Freistrahls beim
Bauteils als Mehrphasenströmung                     Duroplastspritzguss

[1] Wittemann, F.; Maertens, R.; Bernath, A.; Hohberg, M.; Kärger, L.; Henning, F.: Simulation of Reinforced Reactive Injection Molding with the Finite Volume Method. Journal of Composites Science, 2(1),5, DOI: 10.3390/jcs2010005, 2018. http://www.mdpi.com/2504-477X/2/1/5