Neue Forschung liefert Leitlinien für optimiertes Umspritzen von thermoplastischen Verbundwerkstoffen

Overmolding ist eine Technologie, bei der ein thermoplastisches Verbundlaminat thermogeformt und anschließend spritzgegossen wird. Dieses endkonturnahe Fertigungsverfahren eignet sich gut für die automatisierte Großserienfertigung komplexer 3D-Strukturen mit exzellenter Strukturperformance und hoher Funktionsintegration.

Der Branche fehlen jedoch Tools für die Prozessgestaltung. Als Reaktion auf diesen Bedarf analysierten Forscher des ThermoPlastic Composite Research Center (TPRC, Enschede, Niederlande) den Overmolding-Prozess und konzentrierten sich dabei auf die Haftfestigkeit zwischen dem überspritzten Verbundlaminat und dem eingespritzten Polymerharz/verstärkten Verbundmaterial. Mithilfe von Prozessmodellierung und mechanischen Tests bewerteten sie sowohl einen einstufigen als auch einen zweistufigen Prozess. Die Ergebnisse zeigten deutlich unterschiedliche Prozessmechanismen und die resultierende Materialstruktur und mechanische Leistung in den umspritzten Verbundteilen.

Ausgehend von der klassischen Reptationstheorie von De Gennes zur Reptation und Heilung amorpher Polymere wurde ein alternativer Ansatz entwickelt, um die Festigkeitsentwicklung für teilkristalline Materialien zu beschreiben. Eine rudimentäre Beschreibung des Schmelzgrades wurde implementiert, um die Haftfestigkeit als Funktion der thermomechanischen Vorgeschichte an der Grenzfläche während der Umformung und anschließenden Harzinjektion für PA6 und PEEK, beides teilkristalline Matrixmaterialien, vorherzusagen.

Den vollständigen Artikel „Analysis of the Thermoplastic Composite Overmolding Process:Interface Strength“ finden Sie in Frontiers in Materials. Lesen Sie hier mehr über die Overmolding-Forschung von TPRC.

Wiederholung

Eine Theorie, die 1971 von Piere Gill deGennes vorgeschlagen und später von Maasai Doi und Sam Edwards auf das Röhrenmodell erweitert wurde. Es beschreibt die thermische Bewegung langer Polymerketten in konzentrierten Lösungen und Schmelzen und postuliert, dass sich einzelne Polymerketten, eingeschränkt durch ihre Nachbarn, hauptsächlich entlang ihrer eigenen Konturen schlangenartig bewegen. Daher der Name, abgeleitet vom lateinischen reptare , kriechen. Reptationsbasierte Modelle haben Berichten zufolge eine Vielzahl experimenteller Beobachtungen erfolgreich in Einklang gebracht und stimmen weitgehend mit neueren Berechnungsergebnissen überein.

REFERENZEN | „Aktivierte Reptation:Kopplung der Polymerdynamik an Dichtefluktuationen“ und „Reptation und Röhrenmodell“ von polymerdatabase.com