Stefan Wuschko,
"Numerische und experimentelle Untersuchungen der Nachdruck- und Abkühlphase des Spritzgießprozesses"
, 11-2016
Original Titel:
Numerische und experimentelle Untersuchungen der Nachdruck- und Abkühlphase des Spritzgießprozesses
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Die vorliegende Arbeit untersucht die Nachdruck- und Abkühlphase eines Spritzgießprozesses mittels
Experimenten und Simulationen. Zunächst wird eine experimentelle Parameterstudie an zwei unterschiedlichen
Geometrien mit zwei unterschiedlichen Materialien bei fünf verschiedenen Volumenströmen
durchgeführt. Bei den Versuchen gelangt eine holmenlose, hydraulische Spritzgießmaschine (Engel VC
200/50 mit einem 30 mm Schneckendurchmesser) zur Anwendung. Die Berechnungen erfolgen mit
der Open-Source-CFD-Software OpenFOAM®. Als Grundgerüst dient der in [Kob15] und [Alt15] verwendete
injectionMouldingSolver, welcher bereits für den Füllvorgang validiert wurde. Für die Berechnung
des Nachdruck- und Abkühlvorganges erweiterte DI Dr. József Nagy vom Institut für Polymer-
Spritzgießtechnik und Prozessautomatisierung in Linz, Österreich, den von ihm entwickelten injection-
MouldingSolver. Anhand der experimentellen Ergebnisse wird der neue injectionPackingCoolingSolver
validiert.
Dieser Solver teilt sich in eine Füll-, eine Nachdruck- und eine Abkühlphase auf, welche sich durch die
vorgegebenen Randbedingungen unterscheiden. Die mathematische Beschreibung der Vorgänge stützt
sich auf die Erhaltungsgleichungen, die allgemeine Form der Transportgleichung und die Zweiphasenmodellierung.
Die Änderung der Viskosität wird mit dem erweiterten CrossWLF-Modell abgebildet. Auf
die genaue Darstellung des Kristallisationsvorganges wird verzichtet. Allerdings wird der Kristallisationsbereich
aus temperaturabhängigen Wärmekapazitätsdaten herangezogen, um in diesem Bereich die
Geschwindigkeit linear zu reduzieren. Dadurch erfolgt einerseits eine Abbildung der Randschicht und
andererseits eine langsame Reduktion der Fließgeschwindigkeit. Die meisten kommerziellen Programme
setzen die Geschwindigkeit bei einer definierten Temperatur schlagartig auf Null, was nicht der Realität
entspricht.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englische Kurzfassung:
This thesis aims at investigating the packing- and coolingphase of an injectionmoulding-process by
using experiments and simulations. The experiments are carried out firstly with two different materials
in two different geometries at five different flow rates, on an injection moulding machine VC 200/50
(Engel VC200/50 with 30mm screw diameter). Afterwards, the simulations are realized with the open
source software OpenFOAM®. In [Kob15] and [Alt15], the first filling simulations are validated with
real experiments by using the injectionMouldingSolver. This solver is investigated from DI Dr. József
Nagy (Institute of Polymer Injection Moulding and Process Automation in Linz, Austria). For this master
thesis he extended the current solver with a packing- and coolingphase. With the help of the experimental
results, the new injectionPackingCoolingSolver gets validated.
The solver is built up into the filling-, the packing-, and the cooling- phase, which differ in the boundary
conditions. For the mathematical description conservation equations, general transport equation and
two-phase modelling are utilized. Furthermore, the change in viscosity is considered with the CrossWLFModel.
The description of the cristallization is based on the temperaturedependant heatcapacity data,
where the cristallization region is easy to figure out. During this cristallization region, the velocity is
reduced linearly to zero. This leads to a representation of the boundary layer and to a more realistic
behaviour of the flow velocity. Most of the available software-tools have one defined temperature where
the velocity is set to zero.