Fraunhofer-Gesellschaft

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Untersuchung des Aufheiz- und Abkühlverhaltens von thermoplastischen Halbzeugen zur Verarbeitung im Pressprozess

 
: Thiele, Jan
: Schreiter, Michael

Chemnitz, 2019, 61 pp.
Chemnitz, TU, Master Thesis, 2018
German
Master Thesis
Fraunhofer IWU ()
Faserkunststoffverbund; Thermoplaste; Fliesspressen; Thermoformen; Umluft-Ofen; Konvektion; Wärmeübertragung; Wärmeleitfähigkeit; Wärmekapazität; Aufheizen; Abkühlen; Temperaturverlauf; Temperaturmessung; thermogravimetrische Analyse; multiple lineare Regression

Abstract
Anlässlich einer geplanten Automatisierung einer Presse mit einer Aufheizstation und einer Transporteinheit soll das Aufheiz- und Abkühlverhalten faserverstärkter Thermoplaste ermittelt werden, um Verarbeitungshinweise für einen Umformprozess ableiten zu können. Es werden dafür verschiedene Lagenaufbauten aus zwei unterschiedlichen Halbzeugen verglichen. Die Messung der Temperaturverläufe während des Aufwärmens in einem Umluft-Ofen erfolgt mit Thermodrähten. Bedingt durch die unterschiedlichen spezifischen Wärmekapazitäten und richtungsabhängigen Wärmeleitfähigkeiten der Halbzeuge ergeben sich lokale Unterschiede für die Aufheiz- und Abkühlzeiten innerhalb der Lagenaufbauten. Unidirektional verstärkte Organobleche erwärmen sich viel schneller als glasmattenverstärkte Thermoplaste und kühlen auch schneller ab. Darüber hinaus ergibt eine thermogravimetrische Analyse, dass bei den Organoblechen sehr schnell ein oxidativer Zerfall einsetzt, weshalb von einer gemeinsamen Erwärmung abzuraten ist. Mittels einer multiplen linearen Regression kann aus den Messergebnissen eine Berechnungsformel zur Schätzung der Aufheiz- und Verarbeitungszeit von Halbzeugen ohne Durchführung von Versuchen abgeleitet werden.

 

Motivated by plans to automate a press with a heating station and transport unit, the heating and cooling behavior of fiber-reinforced thermoplastics is to be determined with the objective of deriving instructions for a forming process. Different layer structures of two semi-finished products are compared. The temperature curves during heating in a circulating air furnace are measured using thermocouple wires. Due to the different heat capacities and direction-dependent thermal conductivities of the semi-finished products, local differences in the heating and cooling times within the layer structures occur. Unidirectionally reinforced organic sheets heat up and cool down much faster than glass-mat-reinforced thermoplastics. In addition, a thermogravimetric analysis shows that oxidative decomposition sets in very quickly with the organic sheets. Hence, it is not advisable to heat them together. By means of multiple linear regression, the measurement results can be used to derive a calculation formula for estimating the heating and processing time of semi-finished products without carrying out further testing.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-528002.html