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Herstellung und Eigenschaften von Spritzguss-Formteilen mit 3D-gedruckten Inserts zur lokalen Verstärkung
Klaski, Jens
Schriftenreihe Kunststoff-Forschung
In der vorliegenden Dissertation wird die Kombination der Fertigungsverfahren Spritzguss und 3D-Druck untersucht. Es werden einige Anwendungen für die Verfahrenskombination aufgezeigt, wobei die Untersuchung der lokalen Verstärkung von Spritzgussteilen im Fokus steht. Für die Untersuchung der Verstärkung werden Inserts, welche mittels des Verfahrens Fused Deposition Modeling hergestellt werden, in einem zur Herstellung von Hybridbauteilen angepassten Zugprüfstabwerkzeug umspritzt. Dabei wurden Materialien und Geometrien variiert, um Effekte, Wechselwirkungen und die Grenzen des Prozesses zu untersuchen.
Die verwendeten Materialien werden hierzu umfassend charakterisiert und die Fertigungsprozesse näher betrachtet, wobei das Hauptaugenmerk auf dem Verfahren Fused Deposition Modeling liegt. Dieses Verfahren wird anhand umfangreicher Recherchen näher beschrieben und durch Versuche ergänzt.
Es konnte gezeigt werden, dass bei bestimmten Materialkombinationen und Geometrien Festigkeitssteigerungen bei Hybridbauteilen gegenüber rein spritzgegossenen Bauteilen erreicht werden können. Jedoch zeigte sich, dass die Kombination von glasfaserverstärkten Insertmaterial mit Spritzgießmaterialien aufgrund herausragender Glasfasern zum vorzeitigen Versagen der Hybridbauteile bei ungünstiger Auslegung führen kann.
In this dissertation, the combination of injection molding and 3D printing is examined. Some applications for the process combination are shown with a focus on the investigation of the local reinforcement of injection molded parts. For the investigation of the reinforcement, 3D-printed inserts (fused deposition modeling) are overmolded in a tensile test tool adapted for the production of hybrid components. Different materials and geometries were used in order to investigate effects, interactions and the limits of the process.
The utilized materials are comprehensively characterized and the manufacturing processes are closely examined, with the main focus on the process of fused deposition modeling. This process is described in more detail based on extensive research and tests.
It could be shown that with certain material combinations and geometries, strength increases can be achieved in hybrid components compared to purely injection molded components. However, it turned out that the combination of glass fiber reinforced insert material with injection molding materials due to outstanding glass fibers can lead to premature failure of hybrid components with an unfavorable design.
Published by Universitätsverlag der TU Berlin, ISBN 978-3-7983-3165-5 EISSN 2197-814X
- Gedruckt erschienen im Universitätsverlag der TU Berlin, ISBN 978-3-7983-3164-8 (ISSN 0174-4003)
