Berechnung des Faserbruchs in verschiedenen Phasen des Spritzgießprozesses

Das Spritzgießen ist ein weit verbreitetes Fertigungsverfahren zur Herstellung komplexer Kunststoffteile mit hoher Präzision und Effizienz. Wenn diese Kunststoffe mit Fasern, in der Regel Glas- oder Kohlenstofffasern, verstärkt werden, weisen sie verbesserte mechanische Eigenschaften auf, wie z. B. eine höhere Steifigkeit, Festigkeit und Dimensionsstabilität. Eine große Herausforderung beim Spritzgießen von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) ist jedoch der Faserbruch, der die beabsichtigte Leistung des Endprodukts beeinträchtigen kann. Moldex3D bietet die Möglichkeit, den Faserbruch in verschiedenen Phasen zu berechnen. Dies gibt den Anwendern die Möglichkeit, den Faserbruch durch Anpassung der Prozessparameter zu reduzieren.

Faserbrüche treten vor allem während der verschiedenen Phasen des Spritzgießprozesses auf. Wenn das Material durch enge Anschnitte, Angüsse und Kavitäten fließt, werden die Fasern zusätzlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, die zu einem Bruch führen. Bereiche wie Schneckenzylinder, Düsen und Angüsse sind aufgrund der intensiven Scher- und Dehnungsströmung kritische Stellen für den Faserabbau.

Durch die Verkürzung der Fasern während des Spritzgießens verringert sich ihr Längenverhältnis, was sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts auswirkt. Verkürzte Fasern bieten weniger Verstärkung, was zu einer geringeren Steifigkeit und Festigkeit führt. Andererseits können ungleiche Faserlängen und -ausrichtungen ein ungleichmäßiges mechanisches Verhalten im gesamten Teil verursachen. Bei kritischen Anwendungen, wie z. B. in der Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie, kann es vorkommen, dass die strengen Anforderungen aufgrund einer verminderten Faserintegrität nicht erfüllt werden.

In Moldex3D ist es möglich, die Faserdegradation im Prozess zu berücksichtigen und die Faserlängenverteilung in der Kavität im CAE-Modus oder im Maschinenmodus zu berechnen. In beiden Fällen ist es möglich zu wählen, ob der Solver die Schnecke berücksichtigt oder nicht. Wenn der schneckeninduzierte Faserbruch nicht ausgewählt ist, beginnen die Bruchberechnungen zunächst mit dem Anguss. Andererseits ist es möglich, diese Option im CAE-Modus zu wählen, und der Solver wird eine Schnecke mit einer bestimmten Länge berücksichtigen. Unten sehen Sie ein Beispiel einer Logdatei von Moldex3D für den Faserbruch einschließlich der Schnecke. Moldex3D verwendet das Phelps-Tucker Faserlängenabriebmodell. Die Bruchparameter umfassen CD, CB und S. Der Benutzer hat die Möglichkeit, diese Parameter auf der Grundlage von Literatur oder eigenen Experimenten zu definieren oder die Standardeinstellungen der Software zu verwenden.

Das Bild oben zeigt eine Fließsimulation in einer Platte (Fließen von links nach rechts). Die linke Seite ist im CAE-Modus ohne Berücksichtigung des schneckeninduzierten Bruchs. Rechts im Maschinenmodus unter Berücksichtigung des schneckeninduzierten Bruchs, mit einem zusätzlichen Faserlängenergebnis innerhalb der Schnecke als Grafik.