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HyStamp

Funktionsintegration im Werkzeug durch die Verfahrenskombination von Beschnitt und Spritzguss bei der Herstellung thermoplastischer hybrider Bauteile

Der Leichtbau kann einen wesentlichen Betrag dazu leisten, Ressourcen zur Teilefertigung durch Materialeinsparungen, neue Bauteileigenschaften und einen reduzierten Energieaufwand im Betrieb zu erzielen. Dazu hat sich in den vergangenen Jahren das Hinterspritzen von thermoplastischer Organobleche als vielversprechende Technologie etabliert. Diese Technologie ist relativ kostengünstig, Bauteile können recycelt werden und durch eingebrachte Fasern ergeben sich hohe Bauteilfestigkeiten. Im Herstellungsverfahren müssen drei Schritte - Zuschneiden, Umformen und Hinterspritzen - hintereinander ausgeführt werden. Durch Verkettung von Prozessfehlern können angestrebte Bauteileigenschaften und Gutteilquoten oftmals nicht erreicht werden, zudem werden die drei Prozessschritte in separaten Anlagen ausgeführt, wodurch ein hoher Anlagen- und Handlingsaufwand entsteht.

Projektinformationen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
  • Förderung: 07/2021-06/2023
    IGF – Industrielle Gemeinschaftsforschung, 
    ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Partner

  • febana – Feinmechanische Bauelemente GmbH

Projektziele und -inhalte

In diesem Projekt soll daher eine Prozesstechnologie entwickelt werden, in welchem alle drei Arbeitsschritte (Umformung, Beschnitt und Anspritzen) in einen Prozess und eine Anlage intergiert werden. Dadurch wird die Prozess-Zuverlässigkeit durch Eliminierung von Positionierungsfehlern der Bauteile nach dem Zuschneiden erheblich gesteigert und die Gesamtkosten reduziert.

Die Entwicklung stützt sich hierbei auf Untersuchungen zum Schneidverhalten von Organoblechen unter Temperatureinfluss im Zusammenhang mit den Parametern des Schneidverfahrens selbst. Es werden unterschiedliche Materialkombinationen untersucht, um auf Basis dessen eine Bauteilgeometrie Erstellen zu können. Der Lösungsansatz im Werkzeug wird durch die Entwicklung eines Indexplattenwerkzeug begründet. Dadurch können die Prozesschritte (1) Umformung und Schnitt sowie (2) Anspritzen sinnvoll entkoppelt werden. Die größte Herausforderung ist hierbei die Temperaturführung, welche für die Umformung im Schmelzebereich, für das Schneiden und Umlegen im Werkzeug unter Glasübergang und für die Anbindung beim Anspritzen wieder erhöht sein sollte.

Aktuell befindet sich das Gesamtwerkzeug im Aufbau und soll in den folgenden Projektmonaten genutzt werden, um Bauteile herzustellen, die folglich der mechanischen Prüfung unterzogen werden. Anschließend erfolgt der Vergleich gegenüber der vollständig gespritzen Bauteilgeometrie. Im Rahmen der Untersuchungen sollen die Einflüsse der Prozessparameter und deren optimierung erfolgen.

Studentische Arbeiten

Interessiert an einer Abschlussarbeit in diesem Themenfeld?
Dann melde dich unter: v.reichel(at)tu-braunschweig.de.

Aufgaben in diesem Themenfeld umfassen:

  • experimentelle Aufgaben zur Herstellung und Prüfung von FKV-Kunststoff Verbindungen im Spritzguss
  • experimentelle Aufgaben zur Ermittlung des Umformvermögens und der Schneidbearbeitung von FKV
  • numerische Aufgabenstellung zur Simulation des Fließverhaltens, Formfüllung

Themenrelevante Publikationen

https://www.researchgate.net/project/Shear-Cutting-of-themoplastic-FRP

Experimental investigation of shear cutting techniques for fiber-reinforced-plastics-metal-laminates; Vicky Reichel, Jan Beuscher, André Hürkamp and Klaus Dröder; 08 April 2021; Esaform

 

Vicky Reichel, M.Sc.
+49 531/391-65047
v.reichel(at)tu-braunschweig.de
Geschäftsführer Frank Siegel
+49/3634-320760
kontakt(at)febana.de
https://www.febana.de/
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