Die verarbeitungsinduzierte Glasfaserschädigung von Bulk Molding Compounds

Bei technischen Kunststoffbauteilen wird aufgrund der forcierten Ressourceneffizienz eine maximale Ausschöpfung des Werkstoffpotentials angestrebt. Durch die Beaufschlagung des Materials mit Füll- und Verstärkungsstoffen können Bulk Molding Compounds (BMC) anwendungsbezogen ausgelegt werden. Die verarbeitungsbedingte Verkürzung des Verstärkungsstoffes, insbesondere der zugesetzten Fasern, verringert die mechanischen Eigenschaften der Kunststoffbauteile. Infolgedessen werden mechanisch belastete Bauteilbereiche überdimensioniert und das Werkstoffpotential der BMCs nicht ausgeschöpft. Im Rahmen der Dissertation wurden zunächst grundlegende Untersuchungen zur Glasfaserschädigung im Spritzgießverfahren hochgefüllter Bulk Molding Compounds durchgeführt. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass die Verfahrenstechnik nicht auf eine faserschonende Verarbeitung hin optimiert ist. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse der Untersuchungen wurden alternative Verarbeitungsmöglichkeiten der teigartigen BMC-Formmassen in Betracht gezogen, um die Glasfasern im Verarbeitungsprozess zu schonen. Hierzu konnte, aus einer in der Industrie bereits etablierten Verarbeitungstechnik, abgeleitet werden, dass eine reine Kolbeneinheit ausreicht, um das vorgemischte BMC zu verarbeiten und die Fasern in der Verarbeitung zu schonen. Diese Erkenntnis führte dazu, die Grundlage für ein neuartiges Verarbeitungsverfahren ohne scherintensive Schneckengeometrien durch eine dimensionslose mathematische Modellierung zu konzeptionieren und durch Untersuchungen bezüglich der Faserlänge und den mechanischen Eigenschaften zu validieren.