Untersuchung und Verbesserung der Bindenahtfestigkeit von technischen Bauteilen aus kurzfaserverstär

FKM 2004
Heft Nummer 283
Vorhaben Nr. 256

Kurzfassung:

Bindenähte sind nach wie vor ein optisches und/oder mechanisches Problem bei thermoplastischen Spritzgieß-Bauteilen. Überwiegend kommt diese Schwäche aber bei fasergefüllten Formteilen, aufgrund der verarbeitungsinduzierten Orientierung der Fasern parallel zur Bindenaht, zum Tragen. Oft liegen die Fasern damit gleichzeitig senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung. In der Praxis wird deshalb nach Möglichkeiten gesucht, Bindenähte ganz zu^vermeiden bzw. die Eigenschaften gezielt u. a. mittels technologischer Lösungen zu beeinflussen. Solche Möglichkeiten bieten sog. Sonderspritzgießverfahren, wie das Gegentaktoder Kaskadenspritzgießen.

Ziel des Vorhabens war es, insbesondere Möglichkeiten zur Behebung/Minderung des Bindenahteinflusses auf die Festigkeit zu untersuchen. Dabei sollte außerdem überprüft werden, in wie weit die Ergebnisse aus kommerzieller Formfüllsimulationssoftware mit denen aus Experimenten übereinstimmen.

Die wesentlichen Ergebnisse des Vorhabens sind:
• der Nachweis, dass insbesondere die Kaskadentechnik dazu geeignet ist, Bindenähte mittels gezielter Durchströmung ganz zu eliminieren oder wenigstens ihren Einfluss auf die Festigkeit durch Umorientierung der Fasern zu mindern
• die tendenziell gute Vorhersage von Formfüllung und resultierender Faserorientierung, insbesondere in der Kernschicht
• die Grenze der Simulationsberechnung hinsichtlich einer direkten Angabe zur korrekten Lage und Länge der Bindenaht; dies ist nur bedingt über die resultierende Faserorientierung zu schlussfolgern

Diese Erkenntnisse ermöglichen dem Produkt- und Werkzeugentwickler eine bewusste Nutzung sowie kritische Einschätzung von Vorhersagemethoden. Außerdem ist in der Folge dieser Betrachtungen eine Ableitung von Möglichkeiten zur Behebung oder Minderung des
Bindenahteinflusses in Praxisbauteilen machbar.

Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.