Internationale Auszeichnung für Chemnitzer Kunststoff-Forscher

TU-Professur Kunststoffe erhielt Sonderpreis des „Moldex3D Global Innovation Talent Award“ 2018

Das Projekt “Investigation of the application of Moldex3D in thermoset injection molding simulation process with wall slip boundary condition" von Ngoc Tu Tran und Prof. Dr.-Ing. Michael Gehde von der Professur Kunststoffe der Technischen Universität Chemnitz wurde beim international größten Kunststoff­simulations­-Wettbewerb der CoreTech System Co. Ltd. mit einem Sonderpreis aus­gezeichnet. „Es ist eine große Ehre für uns, die Auszeichnung in dem Wettbewerb für Polymersimulation zu erhalten, bei dem Teilnehmer aus mehr als 20 amerikanischen, europäischen und asiatisch-pazifischen Ländern konkurrierten“, sagt Prof. Gehde.

Die Projektergebnisse schaffen ein umfassendes Verständnis des Phänomens des Wandgleitens und eröffnen eine neue Sichtweise auf die Analyse, Berechnung und Simulation der Faserorientierung während des Füllprozesses durch glasfaserverstärkte duroplastische Formmassen. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, durch die Anwendung der entwickelten Methode unabhängig von der Materialdatenbank des Simulationswerkzeugs zu werden und ihre Duroplast-Spritzguss-Simulation zu optimieren, indem der Einfluss des Gleitens auf das Formfüllverhalten berücksichtigt wird.

Komplizierten Spritzgieß-Prozess simuliert

Die Herausforderung: Um den Spritzgieß-Prozess zu simulieren, ist die Eingabe zahlreicher und spezifischer Parameter notwendig, welche in Materialdatenblättern zusammengefasst werden. Für die Duroplast-Verarbeitung existieren jedoch nur wenige Quellen zur Bereitstellung der Datenblätter, darunter die programmeigene Datenbank. Meist mangelt die Datenbereitstellung sowohl an der komplizierten Messung der sogenannten rheologischen (fließkundlichen) und thermischen Kennwerte, als auch an den erforderlichen Optimierungs-Algorithmen zur Überführung der Werte in mathematische Gleichungen. Um dennoch Simulationen durchführen zu können, müssen eigene Material­datenblätter erstellt werden. Dies setzt ein umfassendes Wissen über die Messung rheologischer und thermischer Eigenschaften sowie über Optimierungs-Algorithmen voraus. Zusätzlich bedarf die exakte Simulation des Spritzgussprozesses fundierter Kenntnisse über das Fließverhalten der Formmasse im Werkzeuginneren. Dieses Verhalten ist jedoch für Duroplaste noch nicht ausreichend beschrieben. Insbesondere besteht die Frage, ob es bei der Formfüllung ein Phänomen des Gleitens der Duroplastschmelze auf der Werkzeug­oberfläche gibt. Auch darauf gibt es bisher noch keine Antwort.

Die Lösung: Das Projekt der TU Chemnitz konzentrierte sich auf die Entwicklung einer Methode zur Untersuchung des Gleitphänomens. Die Chemnitzer Forschenden stellten fest, dass an der Grenzfläche zwischen Phenolharz und Werkzeugwand ein starkes Gleiten auftritt, welches im Thermoplast-Spritzguss so nicht bekannt ist. Weiterhin konnten die rheologischen und thermischen Eigenschaften von duroplastischen Formmassen erfolgreich gemessen werden. Auf dieser Basis wurde eine numerische Methode entwickelt und beschrieben, um einerseits verbesserte Materialdatenblätter zu erstellen sowie andererseits die Kurvenverläufe der Viskosität und Aushärtekinetik in Abhängigkeit der Erwärmungsrate vorherzusagen. Schließlich wurden die eigens erzeugten Datenblätter verwendet, um das Moldex3D-Simulationstool für die Simulation des Spritzgießprozesses unter Berücksichtigung des Wandgleitens zu unter­suchen. Eine Methode, die Wirkung zeigte und nun prämiert wurde.

Hintergrund: „Moldex3D Global Innovation Talent Award“: Der „Moldex3D Global Innovation Talent Award“ 2018 ist ein CAE-Simulations­wettbewerb, der für Studierende und Unternehmen aus aller Welt offen ist. Ziel des Wettbewerbs ist es, innovative Lösungen durch die Anwendung von Moldex3D zu präsentieren und auszu­zeichnen.

Weitere Informationen erteilt Ngoc Tu Tran, Tel. +49 (0)371 531-37510, E-Mail ngoc-tu.tran@mb.tu-chemnitz.de

(Autor: Professur Kunststoffe)

Matthias Fejes
30.11.2018

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