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Simulation der Applikation viskoser PVC-Materialien und der anschließenden UV-Bestrahlung

Simulation of the application of viscous PVC-materials and the subsequent UV-curing
 
: Domnick, Joachim; Scheibe, Andreas; Schneider, Matthias

Hinterwaldner, S.; Gerstenberger, Michael:
Chemisch härtende und strahlenvernetzende Systeme beim Drucken, Kleben, Veredeln: Produkte, Anwendungen, Anlagen, Trends : 33. Münchener Klebstoff- und Veredelungs-Symposium, MKVS; 20.10. - 22.10.2008, München
Kirchseeon, 2008
25 Folien
Münchner Klebstoff- und Veredelungs-Symposium (MKVS) <33, 2008, München>
German
Conference Paper
Fraunhofer IPA ()
UV curing; UV-Strahlenhärtung; PVC-Dichtungsmaterial; Nahtabdichten; Simulation; Polivinylchlorid; Fahrzeugbau

Abstract
Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Simulation der Applikation von hochviskosen PVC-Materialien, wie z.B. Nahtabdichtungsmaterial oder Kleber, und der daran anschließenden automatisierten Bestrahlung der Raupe mittels UV.
Zur Vorhersage von Lage und Geometrie von PVC-Raupen kommt die Methode der Strömungssimulation zum Einsatz. Ausgehend von der spezifischen Düsengeometrie wird dabei die Strömung des PVC-Materials zwischen Düse und Substrat einschließlich der Ausbildung der freien Oberfläche und der eigentlichen Raupenlegung berechnet. Notwendige Voraussetzungen sind dabei die Kenntnis des aufgeprägten Volumenstromes und der Rheologie des Materials. Die durchgeführten Rechnungen zeigen eine hohe Übereinstimmung mit experimentellen Untersuchungen, sowohl was einfache, ebene Substrate als auch komplexe Geometrien betrifft.
Der zweite Teil des Vortrags beschäftigt sich mit der Simulation des UV-Bestrahlungsprozesses, der sich bei UV-vernetzenden Systemen unmittelbar an die Applikation anschließt. Hierzu steht ein Programm zur Verfügung, das die Berechnung der örtlichen Lichtintensität und -dosis auf dem Substrat erlaubt. Dabei wird instationäre Bewegung eines oder mehrerer Strahler dynamisch berücksichtigt. Das Programm ist daher z.B. dafür geeignet, die Bestrahlung eines komplexen, dreidimensionalen Substrates mittels robotergestützter Strahler vorherzusagen. Die Genauigkeit des Programms wurde ebenfalls mittels experimenteller Untersuchungen nachgewiesen. Beispiele aus dem Bereich der PVC-Applikation werden vorgestellt.

 

This contribution deals with the simulation of the application of high-viscose PVC-materials, e.g. seam sealing material and adhesive, and the subsequent automated UV radiation for curing.
To estimate geometry and position of PVC seams computational fluid dynamics (CFD) simulations are applied. Based on the specific nozzle geometries, the flow of the PVC material between nozzle and substrate is calculated, including also the formation of the free interface of the jet and the seam on the substrate. Essential preconditions for sensible simulations are the flow rate and the rheology of the material. The simulations that have been performed show a remarkable agreement with experimental investigations, including both, simple flat plates as well as more complex work piece geometries.
The second part of the contribution is related to the simulation of the UV radiation process, necessary for curing UV curable materials. Here, a program is available calculating the local light intensity and dose on the substrate. This program includes the dynamic and unsteady motion of one or more UV-lamps. Hence, it is possible to calculate the irradiation on complex 3-dimensional work pieces with multiple robot based lamps. The accuracy of the program is verified through comparisons with experimental results. Examples of PVC curing will be shown.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-87356.html