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Kunststofftechnik 2 (Subject) / Faserverbundwerkstoffe 3 (Lesson)

VE07 - VE08

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  • Ordne die Verfahren Spritzgießen, Fließpressen, RI/RTM/Autoklav nach der Großserienfähigkeit und mechanischen Eigenschaften Großserientauglichkeit:(Gut bis schlecht) Spritzgießen, Fließpressen, RI, RTM, Autoklav   mech. Eigenschaften(schlecht bis gut) Spritzgießen, Fließpressen, RI, RTM, Autoklav
  • Skizziere den Einfluss der Faserlänge auf die mech. Eig. wie Steifigkeit, Festigkeit, Schlagzähigkeit S.7 VE07
  • Bebbe die Prozessschritte beim IMF: Wie lange dauert der Prozess? ca. 1 min. Auheizen, Umformung, Stanzen, Anspritzen, Kühlen, Entformen
  • Nenne 3 Vor und 2 Nachteile des IMF +sehr kurze Prozesszeiten +Matrixschonend und energieeffizient durch einmaliges Aufheizen +Funktionalisierung mögich -Erhöhte Fertigungskomplexität im Vergleich zu Stempelumformung -Formgebung auf (halb)schlalige Bauteile beschränkt
  • Beim InMouldFormung werden 4 Prozesse in einem Werkzeug vereint. Welche? Umformen des Halbzeugs Spritzgießen von Funktionselementen Stanzen des Randbeschnittes Fügen beider Komponenten
  • Welche Sonderspritzgießverfahren bei der TH-FVK Fertigung gibts es? Wodurch unterscheiden sie sich? InMouldForming : Umformen via Schließkraft + Urformen FITHybrid:            Umformen via Gasdruck + Urformen
  • Nenne die und skizziere die Grundlegenden Schritte bei der FIT-Hybrid Fertigung: Bild. S. 25! Vorwärmen der Organobleche mit IR strahler Spritzgießen zum Sandwich Vorformen via Prägehub Umformen durch Gasdruck ( Konzept 1: Begaste schmelze, 2 Gasinjektion)
  • Welche zwei Konzepte gibt es beim FITHybrid-Verfahren? 1. Einspritzen begaster Schmelze - Schaum? 2. Gasinjektion - > Hohlraum!
  • skizziere die 6 Prozessschritte beim FITHybrid-Aufblasen S. 27. VE07
  • Nenne Vor und Nachteile beim FitHybrid: +kurze Prozesszeiten+Hohlprofilstrukturen herstellbar+matrixschonend und energieeffizient durch einmalliges Aufheizen+Funktionalisierung möglich -hoher prozesstechnischer Aufwand-Vergleichsweise dicke Restwandstärken
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  • Nenne vier Anwendungsfelder für Hybride Verftigungsverfahren FIT / IMF Luft/raumfahrt Sportgeräte Automobil Medizin
  • Dikutiere Möglichkeiten und Grenzen beim FIT Hybrid: Möglichkeiten: hochbelastbare Rohrsegmente mit ca. 50mm Durchmesser in flächigen Bauteilen realisierbar Verrippung der Rohrsegmente zur Erhöhung der Steifigkeit Restwanddicke stabilisiert die Struktur gegen Ausknicken Grenzen Restwanddicken werden maßgeblich durch Werkstoff und Geometrie beeinflusst und führen zu längeren Kühlzeiten sowie erhöhtem Verzug Restwanddicken senken die spezifischen mechanischen Eigenschaften .> NEUE IDEE TWIN-O-SHEET
  • Beschreibe das Verfahren: Twin-O-Sheet Bild S. 33 VE07
  • Was ist die Voraussetzung für Twin-O-Sheet? und welches Problem ergibt sich daraus? Gasdichtheit!verhält sich gegenläufig zu Umformbarkeit...
  • Beschreibe das Verarbeitungsverfahren des Fließpressens langfaserverstärkter Thermoplaste: Verbund extrudieren Transport zur Formpresse Fließpressen des Bauteils Abkühlen des Bauteils Transport zur Stanzpresse Beschnitt der Löcher
  • Nenne Vor und Nachteile des Fließpressens langfaserverst. Thermos +Prozess eignet sich gut für mittelgroße flächige Bauteile+sehr geringe Abfallmenge+längere Fasern führen zu besseren Impacteigenschaften im Vergleich zu spritzgegossenen Bauteilen+kostengünstige Halbzeuge   - kürzere Fasern führen zu schlechteren Impacteigenschaften-nur mäßige mech. Eigenschaften erreichbar
  • Nenne die Prozessschritte zur Herstellung thermoplastischer FVK Sturkturen: Organobleche mit IR erwärmen Einspritzen gasbeladener Schmelze (WZ schließen) Expandieren des schmelzflüssige Kerns (WZ lüften) Entformen des FVK Sandwich
  • Prizip des InMould Impregantion Energie und Kosteneffizienz durch direktImprägnierung trockener Fasern(C-Gewebe) direkt in Spritzgussmaschine!Erwärmung der Matrix durch elektrische Kontaktierung der C-Fasern -> Widerstandsheizung!
  • Was versteht man unter EffiPRessOr Effizientes Pressverfahren zur Herstellung faserverstärkter thermoplastischer Bauteile mit Endlosfasern hoher Orientierung Ziel: Herstellung ohne Halbzeuge, Energie und Werkstoffeffizienz!
  • Was versteht man unter einem Orthotropen Laminat? Ein orthotropes Laminat besitzt drei senkrecht zueinander verlaufende Symmetrieebenen.Bei ungerader Anzahl von ES muss die Mittelschicht (bezogen auf die Fläche) traversal-isotrop(UD schicht als Beispiel) sein!
  • Welche Auswirkung hat die Orthotropie`? o. Werkstoffe besitzen in ihrer Steifigkeits-oder Nachgiebigkeitsmatrix keine Koppelterme, d.h. Schubspannugnen führen nicht zu Dehnungen bzw. die Normalspannungen führen nicht zu Schubverzerrungen!
  • Nennen die Grundlegenden Modellvorstellungen der Netztheorie bei der Auslegung von Laminaten: das Laminat kann nur aus UD-Schichten bestehen Als tragende Struktur gilt nur das Fasernetz ( Matrix leistet keinen Beitrag. Die Verstärkung der Fasern gilt auch nur in Faserrichtung)
  • Nenne die grundelgenden Modelvorstellugnen der Klassischen Laminattheorie CLT bei der Auslegung von Laminaten: Die Verbundkomponenten Faser und Matrix bilden eine Einheit mit richtungsabhängigen(anisotropen) Eigenschaften Beide Komponenten liefern ihren Beitrag zur Tragfähigleit des Schichtverbundes Die Einzelschicht stellt die kleinste BErechnungseinheit der CLT dar Ebene Spannungszustände werden als Scheiben, SChalen, Plattenelement erfasst
  • Welche Vor/Nachteile bringt die Netztheorie mit sich und wofür eignet sie sich besonders? Die Anwendung der NT ist schnell und einfacher als die CLT, eignet sich aber für max 3 Schichten, da sonst zu viele UNbekannte im GGS Belastung senkrecht zur Faser werden ncht berücksichtigt... SChnelle Bestimmung der erforderlichen SChichtdicken und Orientierungen! -> Besonders geeignet als Enwurfshilfe! Feindimensionierung mit CLT
  • Nenne typische Vereinfachungen und Annahmen der CLT: die Dicke der einzelnen Schichten ist konstant ELementdicke klein im Verhältnis zu den anderen Abmessungen Schichten haften ideal aneinander (keine Verschiebung) ideal elastisches Werkstoffverhalten! Fasern und MAtrix homogen über den Querschnitt vermischt!
  • Nenne die 8 SChirtte der Dimensionierung eines FVK teils nach der CLT: Eigeschaften der UD-Einzehlschicht Berechnung der Steifigkeitsmatrix der Einzelschicht Transformation in globale Koordinaten für jede Einzelschicht Berechnung der GEsamtsteifigkeitsmatrix des Laminats Berechnung der Verzerrungen des Laminats Berechnung der DEhnungen der Einzelschicht Rücktransformation in Faserkoordinaten Spannungen in Faserkoordinaten
  • Wo liegt der Unterschied zwischen der Mischungsregel nach JOnes und nach Puck? Jones : Modelvorstellung Federsystem   Puck: bessere Vorhersage der Quersteifigkeiten         Empirische Anpassung an MEsswerte durch nichtlinaren Ansatz        Längssteifigkeit und Querkontraktion davon unberührt!

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