Extrusion 5-2019

39 Extrusion 5/2019 Bild 2: Messpositionen am Becherbauteil und Darstellung eines ausschließlich mit Druckluft geformten Becherbauteils aus PS (Halbzeugdicke 0,8 mm, Halbzeugtemperatur 120 °C) goemetrisch einfach zu beschreibenden Stempeln (Schräge/Ra- dius), werden des Weiteren komplexere Stempel untersucht, die jedoch nicht mehr durch zwei einfache geometrische Eigen- schaften beschrieben werden können. Diese sogenannten „Warzen“ weisen einen Hinterschnitt auf, der zum Beispiel je nach Steigung der Schrägen das Anlegen der Folie am Stempel verhindern kann und somit die Möglichkeit bietet Schreckmar- ken zu minimieren. Vorversuche zur Ermittlung der Prozessparameter sowie Auswertungmethodik Um den Einfluss der Vorstreckstempel im Thermoformen unter- suchen zu können, werden Vorversuche durchgeführt, um die entsprechenden Prozessparameter zu ermitteln, die die Herstel- lung der rotationssymmetrischen Becher ermöglicht. Die Durch- führung der Versuche erfolgt an der Einstationenformanlage mit ausgelagerter Heizstation Kiefel KD 20/25 der Kiefel GmbH, Freilassing. Die variierten Prozessparameter werden anhand der Literatur und der Empfehlungen des projektbegleitenden Aus- schusses des Forschungsvorhabens festgelegt. Insbesondere der Verstreckweg, die Verstreckgeschwindigkeit sowie der Zeit- punkt der Druckluftzuschalten beeinflussen neben dem Halb- zeugmaterial, der Halbzeugtemperatur sowie der Stempelgeo- metrie die Wanddickenverteilung signifikant. Der Stempelver- streckweg wird entsprechend der Konstruktionsrichtlinie ge- wählt. Die Verstreckgeschwindigkeit wird aufgrund des mög- lichst geringeren Wärmeverlustes in den Stempel sowie aus Zy- kluszeitgründen so hoch wie möglich gewählt. Der Einfluss der Druckluft hat bei der verwendeten Werkzeugtechnik keinen si- gnifikanten Einfluss auf die Wanddickenverteilung. Auf die ge- naue Ermittlung und die genauen Einstellungen sei ebenfalls auf die Literatur verwiesen [HB18, IS16]. Die ausgewählten Pro- zessparameter sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Um den Einfluss der Stempelgeometrie ermitteln zu können, wird die Wanddicke entlang des in Bild 2 dargestellten Mess- pfads über den gesamten Becherquerschnitt gemessen, an- schließend die eine Seite auf die andere Seite geklappt und die Werte gemittelt, sodass zur Übersichtlichkeit nur eine Becher- hälfte dargestellt wird. Dabei befindet sich Messposition 1 (MP 1) in der Mitte des Be- cherbodens und MP 14 an der Becherseite in der Nähe des Be- cherrands. In Bild 2 ist des Weiteren ein Wanddickenverlauf ei- nes Bechers dargestellt, der ohne Vorstreckstempel nur mit Druckluft geformt wurde. Das verwendete Material ist Polysty- rol (PS) von der W.u.H. Fernholz GmbH & Co. KG, Meinerzha- gen, mit einer Halbzeugdicke von 0,8 mm. Auffällig ist dabei die Dünnstelle im Bereich von MP 6 und MP 7. Diese Dünnstel- le gilt es gezielt zu vermeiden und das Material mittels Vor- streckstempel in diesen Bereichen durch die Vorstreckung we- niger auszudünnen und die Wanddickenverteilung somit zu ho- mogenisieren. Da sich die Wanddickenverteilung bei Verwen- dung verschiedener Materialien unterscheiden, werden des Weiteren auch Polypropylen (PP) sowie amorphes Polyethylen- terephthalat (aPET) verwendet. Die verwendeten Folien weisen auch eine Dicke von 0,8 mm auf und sind ebenfalls von der W.u.H. Fernholz GmbH & Co. KG, Meinerzhagen. Tabelle 1: Prozesseinstellung – Konstante Parameter der Stempelverstreckung Bild 3: Einfluss der Stempelwandschräge von flachen Stempeln mit konstantem Kantenradius bei Verwendung von PS Parameter Verstreckweg 37,8 mm von 40 mm Kavitätstiefe Verstreck- 273 mm/s geschwindigkeit Druckluftzuschaltung Nach 100% des Verstreckwegs Formdruck 5 bar Dauer der Formluft 3 s