Rezyklatnutzung in der Spritzgießsimulation

Mit dem wachsenden Fokus auf Umweltschutz und Nachhaltigkeit gewinnt die Integration von Rezyklaten in der Kunststoffverarbeitung zunehmend an Bedeutung. Die Gesetzgebung verschärft ihre Vorgaben, um Ressourceneffizienz zu fördern und Unternehmen zu nachhaltigem Handeln zu ermutigen. In diesem Kontext steht die Produktentwicklung in der kunststoffverarbeitenden Industrie vor der Herausforderung, Rezyklate in ihre Prozesse einzubinden. Doch wie beeinflusst diese Veränderung des Materials den Spritzgussprozess?

Abb. 1: Messaufbau mit Spritzguss-Onlinerheometer zur Ermittlung der Viskositätsfunktion

Herausforderungen und Lösungsansätze

Um die Veränderung des Materials durch Rezyklatzugabe bereits bei der Produktentwicklung zu berücksichtigen, bedarf es fundierter Materialdaten für die Spritzgießsimulation. Werden Spritzgießsimulationen ohne angepasste Kennwerte durchgeführt, kommt es zu fehlerhaften Ergebnissen und die Vorteile der Prozesssimulation und der anschließenden Struktursimulation für die Bauteilauslegung können nicht genutzt werden. Die Anpassung der Viskositätsfunktion ist dabei entscheidend für die Formfüllphase. Zur Ermittlung der rheologischen Materialeigenschaften eignet sich das Spritzgieß-Online-Rheometer, welches am KUZ entwickelt wurde. Dieses kommt bei der Verarbeitung von Standardkunststoffen, niedrigviskosen Formmassen ebenso wie bei der Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen mit Ausnahme abrasiver Materialien zu Einsatz.

Echtzeit-Rheologie am Spritzaggregat: Charakterisierung der Schmelze

Das Rheometer wird unmittelbar am Spritzaggregat der Spritzgießmaschine installiert (Abb. 1). Die in der Spritzeinheit generierte Schmelze wird hinter der Düsenöffnung in eine Kapillare umgelenkt. Die Ermittlung der entsprechenden Viskositätsfunktion erfolgt direkt mittels einer integrierten Messsoftware. Somit können Aussagen zur Viskosität in dem für die Spritzgießverarbeitung relevanten Schergeschwindigkeitsbereich (101 bis 105 s -1) getroffen werden. Auch Veränderungen im Fließverhalten durch diverse Zugaben wie z. B. chemische Treibmittel können damit, im Unterschied zu labortechnischen Methoden, festgestellt werden (Abb. 2).

Abb. 2: Mittels integrierter Messsoftware beispielhaft ermittelte Viskositätsfunktion

Die Verwendung unseres Messsystems zur Ermittlung der rheologischen Kenndaten bringt folgende Vorteile mit sich:

  • Relativ einfache Kennwertermittlung
  • Detektion von Abweichungen im Zusammenhang mit Prozessüberwachung, Prozesskontrolle, Qualitätssicherung sowie Fehleranalyse
  • Minimierung des Zeitfaktors infolge der Echtzeit-Kennwertermittlung
  • Überwachung von Rohstoffeigenschaften
  • Eignung für eine breite Palette von Spritzgießmaschinen
     

Weiterführende Links:

Werkstoffentwicklung

Materialkennwerte bestimmen

Prüf- und Probekörperkatalog (pdf)

Für eine weiterführende Beratung sprechen Sie uns gerne an!

Nico Reimann
+49 341 4941-520
reimann@kuz-leipzig.de 

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