Teil 8 Flashcards

1
Q

Zu Welchen Produkteigenschaften führt eine möglichst schonende Verarbeitung?

A

Positiv:

  • hohes Molekulargewicht
  • hohe Festigkeit
  • hohe Zähigkeit
  • hohe Wärmeleitfähigkeit
  • gute Barrierewirkung
  • gute chemische Beständigkeit

Negativ:

  • schlechtes Fließen
  • schwierige Verarbeitung
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2
Q

Wie funktioniert Schrumpffolie?

A

Schrumpffolie bedient sich der Rückstellung, die sehr temperaturabhängig ist.

Durch schnelles Abkühlen/Strecken in der Produktion wird ein hohes Maß an Orientierungen eingefroren. Wird die Folie erhitzt, schrumpft sie in Orientierungsrichtung.

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3
Q

Welche Polymere werden hauptsächlich als Barrierematerial genutzt und weshalb?

A

Vor allem genutzt werden:
- Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH)
- Polyamid (PA)
Obwohl sie nicht so viel Schutz bieten wie PVDC sind sie besser zu verarbeiten sowie thermisch und UV-stabiler.

Oft werden allerdings coextrudierte Folien (bis zu 9 Schichten) verwendet.

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4
Q

Auf welchen Merkmalen beruht die Bedeutung des Spritzgießens?

A
  • direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil
  • hohe Gestaltungsfreiheit
  • keine oder sehr geringe Nachbearbeitung
  • vollautomatisierbar
    hohe Reproduziergenauigkeit
  • kurze Zykluszeiten
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5
Q

Welche Dimsension können Spritzgussteile annehmen?

A
  • hohe geometrische Komplexität

- Gewicht von unter 1 mg bis zu 100 kg

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6
Q

Aus welchen vier Einheiten besteht eine Spritzgießmaschine?

A
  • Schließeinheit (trägt das Werkzeug)
  • Plastifiziereinheit
  • Steuer- und Regeleinheit
  • Maschinenbett
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7
Q

Welche Anforderung wird an die Schließeinheit der Spritzgießmasachine gestellt?

A

Sie muss sehr steif sein um die großen Auftriebskräfte durch die Einspritzdrücke von bis zu 2000 bar auszuhalten.

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8
Q

Was macht ein Spritzgießwerkzeug aus? Welche Aufgaben hat es zu erfüllen?

A

Das Werkzeug ist die zentrale Baugruppe.
Jedes ist ein Unikat, das zwei Aufgabengruppen zu bewältigen hat:

• Technologische Aufgaben:

  • Aufnahme und Verteilung der Schmelze
  • Ausformen der Schmelze
  • Abkühlen (Thermoplaste) bzw. Aufheizen (Elastomere, Duroplaste)
  • Entformen

• Konstruktive Aufgaben:

  • Kraftaufnahme
  • Bewegungsübertragung
  • Führung der Werkzeugteile
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9
Q

Wie sieht der Verfahrensablauf des Spritzgießens von Thermoplasten aus?

A
  1. Werkzeug schließen
  2. Einspritz-, Nachdruck und Kühlphase
  3. Dosierphase
  4. Werkzeug öffnen und Formteil auswerfen
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10
Q

Welche vier Prozessschritte umfasst der Spritzgießzyklus?

A
  • Dosierphase
  • Einspritzphase
  • Nachdruckphase
  • Kühlphase (bzw. Heizphase)
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11
Q

Wie läuft die Dosierphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

A

Dosierphase:
- Kunststoffgranulat wird formbar gemacht (Plastifizierphase).
- Thermoplaste -> aufgeschmolzen
- amorphe 10°C über Glasübergangstemperatur
- teilkristalline 20-30°C über Kristallitschmelztemperatur
Elastomere/Duroplasten -> leicht erwärmt
=> Definiertes homogenes Schmelzvolumen bereitstellen

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12
Q

Wie läuft die Einspritzphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

A

Einspritzphase:
- Die Masse wird durch eine rein translatorische Bewegung von der Schnecke in die Kavität (Form) gepresst. (hohe Drücke!)

  • an der Spritzgießschnecke ist aufgrund der Drücke eine Rückstromsperre angebracht.
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13
Q

Wie läuft die Nachdruckphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

A

Nachdruckphase:
- Am Umschaltpunkt geht man in die Nachdruckphase. Durch Abkühlung entstandene Volumenschwindung wird durch nachgepresstes Material ersetzt (möglich solange flüssige Berecihe vorhanden).

–> Die Nachdruckphase endet mit dem Versiegeln (Einlauf erstarrt).

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14
Q

Wie läuft die Heiz/Kühlphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

A
  • Thermoplasten kühlen in der Kühlphase bis sie formstabil sind
  • Dabei fällt der Druck auf Umgebungsdruck.

–> Elastomere/Duroplaste vernetzen in der Heizphase.

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15
Q

Was sind die inneren/äußeren Eigenschaften von Spritzgussteilen?

A
• Inneren Eigenschaften:
-Kristallinität
-Orientierungen
-Eigenspannungen
direkte Folge von Schmelzbelastung, Schmelzdeformation und Abkühlverlauf.

• Äußere Eigenschaften:

  • Schwindung
  • Verzug abhängig von der inneren Struktur des Teils.
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16
Q

Was bedeutet Schwindungsanisotropie?

A

Es treten orts- und richtungsabhängig unterschiedliche Schwindungen auf.
–> Daraus folgen unausgeglichene innere Spannungen (das Teil verformt sich).

17
Q

Welche Parameter beeinflussen den Verzug?

A
  • Die Werzeugwandtemperatur beeinflusst entscheidend den Verzug.
  • Werkzeugwandtemperatur steigt -> Verzug sinkt

–> Nachdruck und Massetemperatur haben keinen eindeutigen Einfluss.

18
Q

Was sind die Standardwerkstoffe für FVK?

A

Fasermaterialien:

  • Glasfaser (organisch)
  • Kohlenstofffaser (organisch)
  • Aramidfaser (synthetisch)

Matrixwerkstoffe:

  • thermoplastisch
  • duroplastisch
19
Q

Warum werden die zur Verstärkung eingesetzten Materialien von FVK nicht als eigenständiger Werkstoff verwendet?

A
  • Die verwendeten Materialien sind zu spröde.
20
Q

Was sind Vor/Nachteile von FVK?

A

Vorteile:

  • geringes Gewicht
  • einstellbare Steifigkeit
  • einstellbare Dehnung
  • einstellbare Wärmedehnung

Nachteile:

  • aufwenige Verbindungstechnik
  • ungewohnte Fertigungsmethoden
  • hoher Materialpreis
  • Anisotopie (richtungsabhängige Eigenschaften)
21
Q

Welche Faserstoffe für FVK werden eher selten verwendet?

A
  • Metalle
  • Bor
  • Keramiken (Siliziumcarbid)

Diese Werkstoffe sind teilweise sehr teuer und werden nur für spezielle Anwendungen verwendet.

22
Q

Wie werden Glasfasern hergestellt und welche Arten gibt es?

A

Herstellung:
- Besteht zum größten Teil aus Siliziumdioxid. Hergestellt werden Glasfasern durch das Schmelzspinnverfahren bei bis zu ca. 1400°C.

Arten:

  • E-Glasfasern (elektrisch, preiswert, meist verwendet)
  • R-Glasfasern (resistance, hohe Festigkeit)
  • S-Glasfasern (strength, hohe Festigkeit)
  • C-Glasfasern (chemisch beständig)
23
Q

Woraus werden Kohlenstofffasern hergestellt?

A
  • Die C-Faserproduktion beruht zu über 90% auf dem Polyacrylnitril-Prosecutor (PAN).
  • Die übrigen werden aus Pech (aus ÖL/Steinkohle) gefertigt.
24
Q

Wie heißen die vier Arten von Kohlenstofffasern?

A
  • HT (high-tenacity, günstig)
  • HM (high modulud, teuer)
  • HST (high strain an tenacity, mittelpreisig)
  • IM (intermediate modulus)
25
Q

Was sind Vor/Nachteile von HM, HST und IM Kohlenstofffasern?

A

• HM:

  • Entstehen bei bis zu 3000°C.
  • Vorteil: zweifacher E-Modul von Stahl
  • Nachteil: teuer, geringe Bruchdehnung

• HST:

  • Vorteil: hohe Festigkeit und Bruchdehnung
  • Nachteil: mittlerer E-Modul, ittlerer Preis

• IM:
-In Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit ein Kompromiss zwischen HM und HST.

26
Q

Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Kohlenstofffasern im Bezug auf ihre explizite Anwendung in FVK?

A
  • negativer Wärmeausdehnungskoeffizient in Faserrichtung
  • elektrische Leitfähigkeit
  • hohe Temperaturbeständigkeit
  • chemische Beständigkeit
27
Q

Wie werden Aramidfasern hergestellt und was sind ihre Eigenschaften?

A

Aramidfasern sind…

  • hochmodulig
  • hohe thermische Stabilität
  • hohe Festigkeit und Steifigkeit
  • hohe Schlagzähigkeit
  • flammfest/selbstlöschend
  • negativer Wärmeausdehnungskoeffizient
  • empfindlich für Druck/Wasser

Sie werden aus Amidgruppen (CONH) und aromatischen Ringen aufgebaut. Polyamid wird aufgelöst, versponnen und gestreckt. Dadurch wird in Faserrichtung orientiert und anschließend kristallisiert.

28
Q

Welche beiden Eigenschaften sind für eine optimale FVK-Auslegung besonders wichtig?

A
  • Besonders wichtig sind Haftung und mechanische Verträglichkeit von Faser und Matrix.
29
Q

Wie bezeichnet man die Haftverbesserer der Verstärkungsfasern und wozu dienen sie?

A
  • Glas/Kohlenstofffaser: Schlichte
  • Aramidfaser: Avivagen

Sie dienen als…

  • Schutzschicht
  • chemisch bindende Zwischenschicht
30
Q

Welche vier Lieferarten von Verstärkungsfasern gibt es?

A
  • Rovings
  • Vliese
  • Gewebe
  • Gelege