Polimer inzertek deformációs viselkedésének vizsgálata és modellezése
Napjainkban a fröccsöntés az egyik legfontosabb feldolgozási módja a termoplasztikus polimereknek, mivel segítségével hulladékmentesen lehet előállítani szinte tetszőleges geometriájú, 3 dimenziós testet. Az összes polimerből készült termék több, mint 30%-a fröccsöntéssel készül. A globális fröccsöntési piac méretét 2021-ben 261,8 milliárd dollárra becsülték, és várhatóan 2022 és 2030 között 4,8%-os éves növekedési rátával bővül [1]. A technológia sajátosságaiból adódóan szükség lehet a szerszámban inzertek alkalmazására. Ennek során a fröccsöntő szerszámba behelyezésre kerül egy, jellemzően fémből, vagy polimerből készült alkatrész. Ezek általában egyszerű geometriával rendelkező testek, de előfordulnak bonyolultabb változatok is, például egy akkumulátor, vagy elektromos motor. Ennek a technologóiának fő előnyei a lecsökkent összeszerelési költség, illetve a csökkenő tömeg és méret.
Polimer inzertek alkalmazása során fontos a deformáció vizsgálata, amihez elengedhetetlen a pontos anyagtulajdonságok ismerete. A különböző additív gyártástechnológiák megkönnyítik a gyors protoítpus-gyártást, azonban ezen polimer alkatrészek anyagtulajdonságai eltérnek az azonos, tömör anyag tulajdonságaitól. Ennek fő okai az irányfüggő tulajdonságok, a különböző hegedési illetve porozitási tulajdonsgágok, és ezeket több korábbi kutatás is vizsgálta [2].
Vizsgálataim során FDM technológiával készült inzertek deformációját figyeltem meg a fröccsöntési ciklus során. Az anyagtulajdonságok meghatározására differenciális pásztázó kalorometriás, illetve dinamikus mechanikai vizsgálatokat használtam, a deformációt pedig nagysebességű kamera és DIC segítségével vizsgáltam. A szimulációt Moldex 3D, illetve Ansys programok segítségével végeztem.
Az eredmények bemutatják az inzertek méretének és geometriájának hatását a deformációra. A szimulációk során a kitöltést a Moldex 3D program segítségével végeztem, ezáltal meg tudtam határozni az inzertekre ható erőket. Ezután Ansys segítségével ki tudtam számítani az inzertek deformációit. Az eredményeket kiértékeltem és összevetettem a valós viselkedéssel, majd meghatároztam a különbségeket, és módosítottam a modelleken úgy, hogy a szimulált értékek jobban korreláljanak a valós viselkedéssel.
Irodalom:
[1] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/injection-molding-market-report
[2] Ko, Y.S, et al: Improving the filament weld-strength of fused filament fabrication products through improved interdiffusion. Additive Manufacturing, 2019. 29: p. 100815.
szerző
-
Enzsöl Ákos
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Szabó Ferenc
adjunktus, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Zink Béla
egyetemi adjunktus, Polimertechnika Tanszék
