Modellbasierte Beschreibung und Validierung der Glasfaserlängenverkürzung im Spritzgießplastifizieraggregat mittels analytischer und diskreter Ansätze

Im Rahmen dieser Arbeit wird die im Spritzgießplastifizieraggregat auftretende Faserverkürzung experimentell sowie modelltheoretisch betrachtet. Als Grundlage werden die übergeordneten Prozessparametereinflüsse auf die Verkürzung der Fasern experimentell für ausgewählte Materialien analysiert. Um eine isolierte Betrachtung der Schmelzeströmung im Schneckenkanal vorzunehmen, in der insbesondere die Schädigung der Fasern durch unterschiedliche Interaktionen stattfindet, wird ein Couette-Rheometer verwendet. Hiermit findet eine Analyse der Faserverkürzung in der Schmelze unter definierten eindimensionalen Scherbedingungen statt. Aus den erhaltenen diskreten empirischen Daten wird ein zeitkontinuierlicher mathematischer Zusammenhang hergeleitet, der die Faserlängenabnahme im Scherfeld beschreibt. Eine mikromechanische Betrachtung des Bruchvorgangs der Fasern wird im Anschluss zur Kopplung des mathematischen Modells mit den physikalischen Bedingungen genutzt. Ferner wird die Eignung der Bruchmodellierung in einer Validierungsstudie für die Scherbedingungen im Couette-Rheometer nachgewiesen. Darauffolgend wird die analytische Bruchmodellierung in die Software Paderborner Spritzgießsimulation (PSI) implementiert, die zur Prozessberechnung des Spritzgießplas-tifizieraggregats dient. Im letzten Schritt wird die Eignung der Faserbruchmodellierung für das Spritzgießplastifizieraggregat mit Hilfe der empirischen Daten aus den Plastifizieruntersuchungen nachgewiesen.