(1) Nennen Sie Anwendungsbeispiele für Polymerwerkstoffe
Verpackungsmaterial
Autoteilen
Spritzen
Sportgerät
Welche Polymerhauptgruppen kennen Sie? Was sind die generellen Unterschiede
Thermoplaste bis zur Zersetzungstemp nicht vernetzte kunstoffe.Die viskose Flüssigkeit kann verarbeitet werden.Oberhalb der Schmelztemp bei teilkristallinen Thermoplasten.
Élastomère sind weitmaschig chemisch vernetze kunstoffe unter 0°C Gummi elastisch
Duroplaste sind chemische engmaschige vernetzte in der Regel amorphe kunstoffe
Was ist der strukturelle Unterschied zwischen einem amorphen und einem
teilkristallinen Thermoplasten? Was begünstigt die Bildung einer amorphen
Molekülanordnung?
Amorphe keine einanderlagerung, begünstigt bei großer Seitekette Verbindungen
TeillKristallin in Ketten
Was ist der Unterschied zwischen einem Homopolymer und einem Copolymer? Was ist
ein Polymerblend?
Homopolymere: Gleiche artige Monomère bilden eine Kette
Copolymère bestehen aus 2 oder mehrere Monomeren
Polymerblend physikalische Mischung von kunstoffen
Nennen Sie Beispiele für Polymere, die beim Verarbeiter vernetzt werden und typische
Verarbeitungsverfahren
Ungesättigte Polyestern
RIM verfahren (relative Thermoplasten)
Halblaminerer
7) Welche Arten von Polyreaktionen gibt es? Nennen Sie jeweils ein Beispiel für eine solche
Polyreaktion.
Additionspolymerisation
-Polymerisation (Kettenreaktion)
Polyaddition (Stufenreaktion)
Kondensatoionspolymerisation (Polykondensation)
Was ist der grundsätzliche Unterschied zwischen einer Polykondensation und einer
Polyaddition?
Niedermolekulare SpaltmoleKüle werden bei einem freigesetzt (Kondensationspoly), beim anderen nicht (Additionspoly)
Warum unterscheiden sich Metalle und Polymere wesentlich hinsichtlich ihrer Eigenschaften? Was sind die wesentlichen Unterschied
Metalle : metall.Bindungen, andere kristalline gitterstrukturen
Kunstoffe andere Aufbau und Bindungen
Wesentlich unterschied ist Bindungsverhältnisse
Erläutern Sie den Einfluss der Sekundärbindungen auf die Eigenschaften von Polymeren, insbesondere bezüglich des Temperatur- und Geschwindigkeitseinflusses
Beim höhere temp, geringere Festigkeit
Geringere Geschwindigkeit, niedriger Spannung
(3) Beschreiben Sie die Abhängigkeit des E-Moduls eines Thermoplasten von Temperatur und Kristallinitätsgrad.
Je höher die Temperatur, desto höher die E-Modul
Je höher ride kristallinisgrad, desto höher Glas Übergangs Temperatur
Warum besitzen amorphe Thermoplaste keine Schmelz- sondern eine Fließtemperatur? Was bedeutet in diesem Zusammenhang dann das Schmelzen eines teilkristallinen Thermoplasten?
Weil nur kristalline schmelzen können
Teilkristalline besitzen ein Glasubergangstemperatur
Warum sind Elastomere und Duromere generell nicht schmelzbar
Weil die chemisch vernetzt sind
(6) Beschreiben Sie das zeitabhängige Verhalten von Polymeren mit Hilfe eines Feder-
Dämpfer-Ersatzmodells. Für welche Anteile des Verhaltens stehen Feder und Dämpfer?
Die können elastisch sein
Burger Modell
Dieses Modell fasst die dynamischen Eigenschaften der beiden anderen Modell zsm.Bei ruckartigen Krafteinwirkung werden beide Federn ausgelenkt woraus eine entsprechende Gegenkraft resultiert
Was ist der Unterschied zwischen einer dilatanten, strukturviskosen und newton‘schen
Flüssigkeit? Welches Verhalten ist für die Verarbeitung von Kunststoffschmelzen
vorteilhaft und warum?
Dilatante Stoff sind bei geringere Geschwindigkeit
Newton schied keine scherwiskositat schergeschwindigkeit konstant
Strukturviskos bei höheren scherGeschwindigkeit verläuft die scherspannung degressiv
Was sind die grundsätzlichen Schritte bei der Polymerfertigung?
Werkstoffherstellung,Aufbereitung
Urformen ggf. Umformen
Beschichten und Veredeln
Trennen und fügen
Welche Ur- oder Umformverfahren für Polymere kennen Sie? Anwendung
Stahlguss,Spritzguss,Walzen,Tiefziehen, Extrudieren, Pressen
Erläutern Sie den Unterschied zwischen Masse- und Werkzeugtemperatur Verarbeitung von Thermoplasten im Vergleich zu Duromeren.
Thermoplaste ist die Masse 40-80 kalte
Nennen Sie typische Komponenten einer Spritzgießmaschine und beschreiben Sie die Funktion.
Schließeinheit (Formwerkzeug ,SpritzdüseSammelraum für plastifizierte Masse)
Spritzeinheit (Schnecke Fullrichter Spritzdruckanzeige etc)
(6) Was ist eine Bindenaht und wie sehen Strategien zu deren Vermeidung aus
Schirmanguss führt zu einer gleichmäßigen, radialen Füllung des Bautei Punktanguss an der Außenfläche führt zu einer Bindenaht auf der gegenüberliegenden Seite. Die Bindenaht stellt eine Schwachstelle im Bauteil da.Durch die unsymmetrische Formfüllung gekoppelt mit der Nachverdichti kommt es zusätzlich zu einer unsymmetrischen Masseverteilung und damit zur Unwucht des Bauteils.
(5) Wie läuft ein Spritzgießprozess ab? Wie wird die Förderschnecke nach dem Spritzen wieder in den Ausgangszustand gebracht
Die Schmelze wird in einen geschlossenes Werkzeug eingespritzt dann Nachgedruckt und abgekühlt und am Ende das Formteil ausgeworfen.Die Schmelze wird weiter gefördert danach die Schnecke zurückgezogen.
Was ist ein Heißläuferwerkzeug und welche prozesstechnischen Vorteile ergeben sich?
(8) Erläutern Sie Möglichkeiten und Nachteile beim 2-Komponentenspritzguss
Vorteile:
wirtschaftliche Herstellung (ein Arbeitsgang) von Verbund-Bauteilen
• Kern aus Recyclingmaterial möglich
•Formteile mit hoher Oberflächenqualität
Nachteile:
Grundlagen des Formfüllvorgangs komplexer Durchbrüche, Aussparungen, Versteifungsrippen
• Anguss nicht sortenrein, daher nicht wiederverwertbar
Schmelztemperatur- und Schwindungsdifferenz der eingesetzten Kunstst
Verträglichkeit der Kunststoffe
Stoff Recycling
(9) Nennen Sie die Verfahrensvarianten des Thermoplastschaumspritzguss (TSG). Wieso ist
TSG für den Leichtbau besonders interessant?
ProFoam
Mucell / Cellmould
•Vorteile der TSG-Bauteile
Gewichtsreduktion
geringere Verzugsanfälligkeit
erhöhte Steifigkeit im Verhältnis zum
Gewicht.
weniger oder keine Einfallstellen
Verlängerung der Fließweglänge
•Vorteile des TSG-Verfahrens
geringere benötigte Schließkraft
kürzere Zykluszeiten (abhängig von der Wanddicke)
reduzierte Schmelzviskosität
niedrigerer oder kein Nachdruck
niedrigere Schmelz- und Werkzeugtemperatur
Was sind grundsätzliche Unterschiede zwischen Extrusion und Spritzgießen? Vergleichen Sie Kunststoffextrusion mit dem Strangpressen von Metallen.
Extudieren ist kontinuierlich und besteht aus einem Extruder der folgendes Arbeitsprozess hat
Fordern und verdichten Aufschmelzen und mischen und im Extrusionswerkzeug formen
Spritzgiessen ist diskontinuierlich und besteht aus Spritzaggregat
Erläutern Sie die produktionstechnischen Vorteile, die sich aus einer Variation der Schneckenkonfiguration beim Extrudieren ergeben können. Wann werden Doppelschneckenextruder, wann Einschneckenextruder eingesetzt?
Typische Produkte die durch extrusion hergestellt werden
Tüten, Folien,Profile, Granulaten, 3D filamente
Vergleichen Sie Hochdruck und Niederdruck verfahren
Hochdruck
Hohen Kosten
Misch Kopf Selbstreinigung
Schnelle Reaktion somit geringere Trockenzeit
Niederdruck
Geringere Abschaffungspreis
Geringers Formteilgewicht
Welche sind die Vorteile und Nachteile beim Rotationsgiessen
Vorteile
Drucklose
Weniger kosten
Geringere Schwerkraft
Nachteile
Lange Abkühlungszeit
Braucht viel Energie um aufzuheizen
Dauer langer als zb beim Tiefziehen
Beschreiben/Vergleichen Sie die generativen Fertigungsverfahren SLM und FDM. Welche grundsätzlichen Herausforderungen bestehen bei der generativen Fertigung von
Thermoplasten?
• FLM générative Fertigung
Teuer
Basistechnologien: Extrusion bzw. Spritzgießen
• Schrittweises Ablegen -> Verzug, Bindenähte
SLM /SLS
Dauer langer eig.Material palette und unmöglich glatte Oberfläche zu bekommen
• Basistechnologien: Sintern/ Schmelzen bzw. direkte
Polymerisationsreaktion (v.a. auch Duromere)
• Bei Polymeren wird häufig der Begriff SLS verwendet, obwohl i.d.R. ein
Schmelzprozess verwendet wird.
Was sind Vor- und Nachteile generativer Fertigungsverfahren
Vorteil
Geringe bis keine geometrische Einschränkung
Keine Werkzeugkasten
Ideal für Prototypen und kleinserie
Investitionen kosten sind gering
Lange Fertigungszeiten
Palette formteilwerkstoffe begrenzt
Teilweise Teure Halbzeuge
Nennen Sie Fertigungsverfahren für die Elastomerverarbeitung. Beschreiben Sie die einzelnen Fertigungsschritte. Was passiert bei der Vulkanisation?
-Wiegen und mischen
-Formgebung
-Vernetzung
Die Vernetzung (Vulkanisation) erfolgt im Anschluss an die Formgebung.
Dabei erhält das Bauteil seine Formtreue, allerdings erlaubt die weitmaschige Vernetzung eine große elastische Verformung des Bauteils.
Warum müssen Duromere und Elastomere in ihrer endgültigen Form konsolidiert werden?
Um nicht aufzuschmelzen
Erläutern Sie vergleichend Vor- und Nachteile des Umformens und Urformens am Beispiel der Fertigung eines Kunststoffbechers.
Hohe teilemasse
Große formteil
Kostengünstig bei kleinen Stückzahl
Wenig Gestaltungsmöglichkeiten
Keine gleichmäßige wanddickenaverteilung
Schwierige Temperaturführung
(4) Was sind Fügeverfahren für Kunststoffe? Unterscheiden Sie die Relevanz nach den Polvmerhauptgruppen.
(5) Wie sieht eine klebgerechte Verbindung aus? Welche Belastungsarten sind zu vermeiden?
4) Kleben TDE, Schweißen T, Verschauben,Nieten TD, Schnappen, Auf und einschrumpfen TD
5)Schuppspannung einbringen,mögliche Größe flache gleichmäßig Spannung
Nennen Sie Fertigungsverfahren für Polymerverbundwerkstoffe. Welchen Vorteil bietet ein Polymerverbund im Vergleich zum unverstärkten Material? Unterscheiden Sie zwischen Thermoplast- und Duromermatrix.
Belastung steigung
Höhere Festigkeit
Duromere: Handlaminiren,Vakuumsackverfahren, Profielziehen,Pultrusion, SMC
Thermoplaste : LFT, GMT
Warum bietet sich ein Duromer eher als Matrixmaterial in einem hochleistungsverbundwerkstoff an? Nennen Sie fertigungstechnische und werkstoffkundliche Aspekte!
Bessere Mech Eigenschaften, Thermische Stabiler als Thermoplaste, Niedrige viskositat (Duromer)
Welche Tränkverfahren kommen bei der Pultrusion zum Einsatz?
•Wannenverfahren
•Durchziehbad
•Einspitztränkung
Was sind wichtige Prozessparameter beim RTM-Verfahren?
Welche der drei Verfahren SMC, LFT und RTM zählen zu den Fließpressverfahren?
Begründen Sie ihre Entscheidung.
LFT( Fließ und danach gepresst) und SMC
Wieso spricht man bei der Herstellung von SMC von einem zweistufigen Verfahren?
• Abwickeln von Spule
• Zuschneiden und Stapeln
• Zuschnittgröße 40-70 % der projizierten
Werkzeugfläche
• Einlegen in beheiztes Fließpresswerkzeug
• Werkzeugtemperatur 140 bis 160 °C
• Formgebung mittels Fließpressen
• Hydraulische Presse (Presskraft abhängig von projizierter Bauteilfläche und Halbzeug)
• Druck ca. 50-200 bar
• Härtezeit ca. 45 s je mm Bauteildicke
• Entformen und Entgraten
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