Kunststofftechnik: Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dipl.-Ing. Mike Tromm

Dipl.-Ing. Mike Tromm

Abteilung: Thermoplastischer Leichtbau

FB 15 - Institut für Werkstofftechnik
Kunststofftechnik
Universität Kassel
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel

2204
+49 561 804 2773
+49 561 804 3672
E-Mail: tromm(at)uni-kassel.de

Aktuelles Projekt

pull and foam – Thermoplast-Schaumspritzgieß-Sonderverfahren

Prozessskizze pull and foam – Verfahren mit einem Kreislauf von 1. Einspritzen, 2. Dünnwandige Bereiche erstarren lassen, 3. einer Partitiellen Kaviatsvergrößerung, 4. der Restkühlzeit und 5., der Entformung
Abbildung 1: Prozessskizze pull and foam – Verfahren
Sechs verschiedene Darstellungen unterschiedlicher Verrippungsstärken
Abbildung 2: Variable Stärke der Verrippung
Versuchsbauteil mit einer Verrippung von 8mm
Abbildung 3: Versuchsbauteil mit einer Verrippung von 8mm
Bauteil im Schnitt aufgenommen mit einem Auflichtmikroskop
Abbildung 4: Bauteil im Schnitt, Auflichtmikroskopie

Durch das Thermoplast-Schaumspritzgießen können noch mehr Anwendungen des Urform-Verfahrens ermöglicht und Grenzen ausgeweitet werden. Vorteile der Produkte gegenüber kompakten Bauteilen sind unter anderem das geringere Gewicht, Materialersparnisse, geringerer Verzug und höhere Steifigkeit. Im Herstellungsprozess kann durch kürzere Zykluszeiten, geringere Zuhaltekräfte und Reduktion der Schmelzeviskosität mit mehr Effizienz gearbeitet werden. Die Bauteileigenschaften wie Schaumstruktur oder Oberflächenbeschaffenheit werden durch das verwendete Material, die Verfahrenstechnik, eingestellte Prozessparameter und das Werkzeugdesign bestimmt.

Durch die spezielle Prozesstechnik des pull and foam - Verfahrens ist es möglich, Bauteile herzustellen, die dünnwandige Oberflächen mit partiell stark aufgeschäumten, dickwandigen Bereichen kombinieren. Vorteile der pull and foam - Bauteile sind, neben den zuvor genannten Vorteilen geschäumter Bauteile, eine überzeugende Oberflächenqualität und ein steuerbarer Aufschäumgrad.

Schaumspritzgießen mit Standardwerkzeug:

  1. Teilfüllung der Kavität bei geringem Druck
  2. Formfüllung durch Aufschäumen des Treibmittels

  • Nachteile:
    • Aufschäumprozess kann nicht gesteuert werden
    • Geringe Oberflächenqualität des Bauteils
    • Schaumstruktur / Dichteverteilung kann nicht beeinflusst werden

pull and foam-Verfahren:

  1. Füllung der Kavität mit treibmittelbeladener Schmelze unter hohem Druck
  2. Dünnwandige Bereiche frieren ein
  3. Kernzüge erzeugen in dickwandigen Bereichen definierte Aufschäumgrade

  • Ergebnis:
    • Bauteile mit kompakten, dünnwandigen und definiert aufgeschäumten dickwandigen Bereichen
  • Vorteile:
    • Geringes Gewicht bei erhöhter Steifigkeit
    • Hohe Oberflächenqualität
    • Reduzierter Verzug
    • Kombination aus dünn- und dickwandigen Bereichen (Wanddickensprünge) in einem Bauteil
    • Lokal angepasste mechanische Eigenschaften (durch steuerbaren Aufschäumgrad)
    • Geeignet für physikalisches und chemisches Verschäumen
    • Keine spezielle Maschinentechnik erforderlich

Die Bauteileigenschaften wie Schaumstruktur oder Oberflächenbeschaffenheit werden durch das verwendete Material, die Verfahrenstechnik, eingestellte Prozessparameter und das Werkzeugdesign bestimmt. Die Forschungsvorhaben umfassen nach der bereits erfolgten Konzipierung und Inbetriebnahme eines Versuchswerkzeugs, Untersuchungen der unter verschiedenen Bedingungen hergestellten Probekörper. Mittels statistischer Versuchsplanung werden neben Kernzuganfangs- und -endpositionen Einstellparameter wie Drücke und Temperaturen variiert. Die Untersuchungen der hergestellten Spritzgießteile zielen unter anderem auf die Dichte der partiellen Verschäumung, die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften.
==> Effizienzsteigerung

Anwendungsbereiche

Das Verfahren ermöglicht es, Bauteile mit hohen Wandstärkendifferenzen und mit lokal angepassten mechanischen Eigenschaften zu erzeugen. Hierdurch und aufgrund des geringeren Materialverbrauchs, sowie der guten Oberflächenqualität sind unzählige Verwendungsmöglichkeiten denkbar:

  • Automobilindustrie
  • Möbelindustrie
  • Weißwarenbereich
  • Verpackungstechnik