Berechnung von Kristallisationsvorgängen in Kunststoffformteilen

Die durch Kristallisationsvorgänge entstehenden morphologischen Eigenschaften besitzen bei teilkristallinen Polymeren einen großen Einfluss auf die späteren Produkteigenschaften. Die zur Abschätzung dieser Bauteileigenschaften bereits in der Konzeptionsphase eingesetzte Prozesssimulation muss daher eine adäquate Beschreibung des Kristallisationsverhaltens aufweisen. Wichtige Kenngrößen sind in diesem Zusammenhang der Kristallisationsgrad und die Kristallabmessungen (der sog. Sphärolithdurchmesser). Das Ziel dieser Arbeit bestand daher einerseits in einer verbesserten Vorhersage des Kristallisationsgrades mittels einer vollständig dreidimensionalen Berechnung des Spritzgießprozesses auf Basis von Volumenelementen, wobei das abkühlgeschwindigkeitsabhängige Kristallisationsverhalten berücksichtigt wurde. Andererseits sollte mit der Entwicklung einer Software zur Sphärolithwachstumsberechnung eine bessere Prognose des Gefügezustands erfolgen. Als numerisches Werkzeug wurde hierbei erstmals die Methode der Zellulären Automaten eingesetzt. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind vielversprechend und zeigen insgesamt eine gute Übereinstimmung zwischen Realität und Simulation. Sie deuten aber auch auf noch ungeklärte Problemstellungen hin.