Zum Rotationsformen mehrlagiger, durch mechanische Adhäsion verbundener Systeme

Rotationsformen ist ein Kunststoffverarbeitungsverfahren, mit dem nahtlose Hohlkörper mit komplexen Geometrien in einem breiten Größenspektrum hergestellt werden können. Im Gegensatz zu den meisten anderen Kunststoffverarbeitungsverfahren erfolgen das Aufschmelzen, die Formgebung sowie das Abkühlen innerhalb eines Werkzeugs in einem variothermen Prozess. Die Bauteilgeometrie ist hier lediglich an der Bauteilaußenseite formgebunden, wodurch der Aufbau mehrschichtiger Systeme mit variablem Schichtaufbau und Schichtdicken durch die sequentielle Zugabe von pulverförmigen Werkstoffen in den Prozess möglich ist. Durch die Zugaben von Pulvermischungen können gezielt Werkstoffmischungen generiert werden. Diese Potentiale ermöglichen den Aufbau mehrschichtiger Systeme, bei denen eine mehrphasige Zwischenschicht zur Verbesserung der Verbundfestigkeit eingebracht wird. Die Haftungsoptimierung, insbesondere bei haftungsinkompatiblen Werkstoffen beruht hierbei auf mechanischer Adhäsion, der formschlüssigen Verbindung verschiedener Werkstoffe innerhalb der Zwischenschicht. Untersuchungen zur Herstellung solcher mehrschichtigen Aufbauten durch Rotationsformen und zu den resultierenden Verbundfestigkeiten fanden bisher nur in Ansätzen statt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die relevanten Einflussfaktoren auf die Herstellung und die resultierenden Gebrauchseigenschaften der beschriebenen mehrschichtigen Systeme aufgezeigt werden. Hierzu werden ausgewählte prozesstechnische als auch werkstoffliche Parameter in Verarbeitungsversuchen variiert und die resultierenden Bauteile eingehend charakterisiert. Das Versagensverhalten der Bauteile konnte zudem evaluiert und analytisch beschrieben werden. Ziel der Arbeit ist es, die grundlegenden Wirkzusammenhänge zwischen Werkstoffkennwerten, Prozessparametern, Bauteilgestalt und resultierenden Gebrauchseigenschaften aufzuzeigen. Die mögliche Kombination verschiedenster Werkstoffe bietet das Potential, die Anwendungsfelder für das Rotationsformen deutlich zu erweitern.