Fröccsöntés során fellépő szegregáció diszkrét elemes modellezése
A műanyag-feldolgozás az egyik legdinamikusabban fejlődő iparága a fogyasztói társadalomnak. Az 1900-as évek során felfedezett és szabadalmaztatott műanyagok ma is széleskörben használatosak. Fröccsöntési eljárással a műanyagtermékek közel harmada kerül legyártásra, ez éves szinten majdnem 120 millió tonna terméket jelent [1]. A fröccsöntés sikerét az eredményezte, hogy általa gyakorlatilag tetszőleges geometriájú termékek gyártására van lehetőség, rendkívül termelékeny módon, kvázi hulladékmentesen [2].
Ahogy a polimertermékekkel szemben támasztott igények egyre növekednek, a műanyagfeldolgozó ipar arra törekszik, hogy a piaci követelményekkel lépést tartson. A műanyagtermékek számos tulajdonsága nagyban javítható vagy módosítható töltő- vagy erősítőanyagok alkalmazásával [3]. Bár a megfelelő homogenitás kulcsfontosságú a jó minőségű polimertermékek esetén, ezt töltött rendszerek fröccsöntésekor olykor nehéz elérni. Erre a legegyszerűbb gyakorlati példa a mesterkeverékes színezés, amely során az inhomogenitás csíkozódást eredményez a késztermékben, jelentősen rontva ezzel az esztétikai jellemzőit [4]. A töltött rendszerek inhomogenitásáért az úgynevezett szegregáció a felelős, amely eredményeként a töltőanyag koncentrációja eltérő a műanyagtermék különböző részeiben [5].
A termelékenység ilyen magas fokán rendkívül fontos a megelőzés és a közelítőleg pontos előrejelzések. Ebben a különféle szimulációs szoftverek segítik a mérnököket. A fröccsöntés végeselemes modellezésére számos szoftver áll rendelkezésünkre, azonban a töltött rendszerek szegregáció által okozott inhomogenitását ezek nem képesek szimulálni. Ennek ellenére csak kevés kutatás foglalkozik a témával, így ez egy nem megoldott probléma.
Dolgozatom célja egy olyan szimulációs eljárás fejlesztése, amely képes lehet a töltött rendszerek során fellépő szegregációs jelenségek modellezésére. Az előzetes kutatások alapján diszkrét elemes modellezést alkalmazok, ugyanis ezáltal a részecskék külön kezelhetőek, nem pedig kontinuumként, mint ahogy az végeselemes modellezés során történik.
Irodalom:
[1] Platics Europe: Plastics Market Data. Plastics – the Facts 2019, 14 (2019).
[2] Czvikovszky T., Nagy P., Gaál J.: A polimertechnika alapjai, Műegyetemi Kiadó, Budapest (2000).
[3] Szabó F., Suplicz A.: Fröccsöntés közben fellépő szegregációs folyamatok vizsgálata és modellezése. XII. Országos Anyagtudományi Konferencia kiadvány (2019).
[4] Zsíros L., Kovács J. G.: Surface homogeneity of injection molded parts. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, 62, 284-291 (2018).
[5] Rhodes M.: Mixing and Segregation. Introduction to Particle Technology, John Wiley & Sons Ltd., West Sussex, London (2008).
szerző
-
Fris Dorottya Réka
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Szabó Ferenc
adjunktus, Polimertechnika Tanszék
