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Studentische Arbeit

Richtig Einspritzen – Optimierung der Füllphase im Spritzgießen durch geometrieoptimiertes Einspritzen

Bachelorarbeit

In deiner Arbeit wirst du untersuchen, wie beim Spritzgießen gleichmäßige Fließfrontgeschwindigkeiten während der Formfüllung erreicht werden können.
Stuwi-Richtig-Einspritzen© IKV
Formteilgeometrie mit Sensorik zur Überwachung des Fließfrontfortschrittes und schematischer Ablauf der Optimierungsroutine

Das Spritzgießen zeichnet sich durch die Möglichkeit aus in kurzen Zykluszeiten komplexe Geometrien herzustellen. Hierfür plastifiziert die Spritzgießmaschine Kunststoff und injiziert ihn unter hohem Druck in das formgebende Werkzeug, in dem sich die lokalen Prozessgrößen, wie die Fließfrontgeschwindigkeit, ergeben. Diese Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schmelzefront ergibt sich aus dem Zusammenspiel des in die Werkzeugkavität eintretenden Volumenstroms mit der Formteilgeometrie. Während der üblichen Formfüllung mit einem konstanten Einspritzvolumenstrom können sich starke Inhomogenitäten der Fließfrontgeschwindigkeit ergeben, die sich auf die Oberflächenqualität des Formteils auswirken können. Bei hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität ist es somit sinnvoll, den Einspritzvolumenstrom an die Formteilgeometrie anzupassen, um gleichmäßige Fließfrontgeschwindigkeiten zu erhalten. Die Herausforderung liegt in der effizienten Einrichtung der Einspritzphase. Während Einspritzvolumenstromprofile in der industriellen Praxis oftmals mit Erfahrungswissen manuell eingestellt und iterativ angepasst werden, wird am IKV eine Routine zum Generieren der Maschineneinstellungen erforscht: Ein Prozessmodell berechnet die optimierten Einstellungen der Schneckenbewegung für eine konstante Fließfrontgeschwindigkeit aus den Ergebnissen einfacher Füllsimulationen, gemessenen Maschinendaten und grundlegenden Materialmodellen.

Die Arbeit wird in dieser Arbeitsgruppe verfasst:

In der Arbeitsgruppe Thermoplast-Schaumspritzgießen befassen wir uns im Kern mit verschieden Aspekten der innovativen Leichtbautechnologie Schaumspritzgießen.Zusätzlich wird im Rahmen des Excellenz Clusters „Internet of Production“ an der RWTH die geometrieoptimierte Einspritzphase im Spritzgießen untersucht. Mit Methoden der Digitalisierung und Prozessunterstützung sollen Routinen zur effizienteren Einrichtung von Spritzgießprozessen entwickelt werden.

Zielsetzung:

Das Ziel deiner Arbeit ist es, zu untersuchen, inwiefern bestehende Prozessmodelle zum geometrieoptimierten Spritzgießen zwischen verschiedenen Spritgießmaschinen übertragen werden können. Hierfür soll in praktischen Versuchen zunächst die Wirksamkeit bestehender Prozessmodelle für unterschiedliche Spritzgießmaschinen und Schneckendurchmesser betrachtet werden. Basierend auf diesen Ergebnissen gilt es Optimierungspotentiale des Prozessmodells zu identifizieren, damit Maschineneinflüsse in der Erstellung von Einspritzvolumenstromprofilen berücksichtigt werden können.

Deine Aufgabenstellung:

  • Herstellung von Probekörpern an mindestens zwei modernen Spritzgießmaschinen im konventionellen Spritzgießverfahren
  • Auswertung von Maschinen- und Werkzeugsensorik-Daten zur Analyse der resultierenden Fließfrontgeschwindigkeiten und Maschinenträgheit während der Formfüllung
  • Identifikation und Implementierung von notwendigen Anpassungen des Prozessmodells in MatLab 

Dein Profil

  • Begeisterung für praktische Arbeiten an der Maschine
  • Kommunikativ und Teamfähig
  • Motivation und Einsatzbereitschaft
  • Bevorzugte Studiengänge
    • Maschinenbau / Wirtschaftsingenieurwesen, Fachrichtung Maschinenbau
    • Allgemeiner Maschinenbau
    • Wirtschaftsingenieurwesen, Fachrichtung Werkstoff- und Prozesstechnik