Optimierung des Vernetzungsgrads von Elastomerformteilen durch dielektrische Analyse
Das AiF-Forschungsvorhaben untersucht die Eignung der dielektrischen Analyse zur präzisen Erfassung des Vernetzungsprozesses beim Elastomerspritzgießen. Ziel ist es, den Vernetzungsgrad präzise zu kontrollieren und gleichbleibende Materialeigenschaften der Elastomerformteile während der Fertigung sicherzustellen.
© IKVBei der Extrusion treten meist Fließinstabilitäten auf, sobald eine kritische Produktionsgeschwindigkeit überschritten wird. Dadurch entstehen bei Produkten wie Installationsrohren Oberflächendefekte. Viele Werkstoffe, wie z. B. lineare Polyethylene, PVC oder Kautschuke, neigen beim Fließen zum Wandgleiten, das die Fließinstabilitäten begünstigt. Zur Beschreibung von Wandgleitvorgängen existieren verschiedene Ansätze. Bislang gibt es jedoch keine einheitliche Modellvorstellung. Die existierenden rheologischen Messmethoden liefern im Fall von Wandgleiten unzureichende Resultate. Ohne die notwendigen Materialdaten ist eine genaue simulative Auslegung von bspw. Schnecken oder Extrusionswerkzeugen kaum möglich. Für die Entwicklung eines geschlossenen Modellansatzes wird die Messung nicht‑linearer Druckverläufe benötigt.
Ziel des Forschungsprojektes ist es daher, ein neuartiges Extrusionsrheometer zu entwickeln, mit dem der lokale Druck entlang der gesamten Düsenlänge bestimmt werden kann. Dies soll mit einer Membranhalbschale des Rheometers erreicht werden, die sich unter Druckeinfluss verformt und somit eine kontinuierliche Bestimmung des Druckniveaus im Inneren des Rheometers erlaubt. Zudem wird ein Modell entwickelt, das die Druckabhängigkeit der kritischen Wandschubspannung beschreibt, bei deren Überschreitung Wandgleiten eintritt. Mit-hilfe des neuen Rheometers werden die Stoffparameter des Modells am Beispiel verschiedener zum Wandgleiten neigender Kautschukmischungen bestimmt. Über den Vergleich mit etablierten Kapillarrheometern wird die neue Messmethode validiert.
Mit diesem disruptiven Ansatz kann das Fließverhalten von Kunststoffen unter Berücksichtigung von Wandgleiten zuverlässig bestimmt werden. Das verbessert die Materialdatenlage und damit die Vorhersagegenauigkeit bei der simulativen Auslegung. Für kmU ergeben sich kürzere Entwicklungszeiten sowie ein geringerer iterativer Aufwand für die Entwicklung. Mit einer verbesserten Werkzeug- und Prozessauslegung kann die Produktqualität gezielt gesteigert werden.
Projektdaten und Förderung
Wir danken dem BMWK für die Förderung des IGF-Projekts(Förderkennzeichen 23114 N) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
Projektlaufzeit: 01.11.2023 – 31.10.2025
Projektpartner / Förderung
