Injektortechnik und Prozessuntersuchungen bei der Gas- und Wasserinjektionstechnik

Im Rahmen der Spritzgießtechnologie bietet die Fluidinjektionstechnik (FIT), die unter anderem Sonderverfahren wie die Gasinjektionstechnik (GIT) und Wasserinjektionstechnik (WIT) umfasst, ein beträchtliches Potenzial, polymere Hohlkörper wirtschaftlich in kurzen Zykluszeiten und gleichzeitig hoher Qualität zu fertigen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der seit Ende 1998 am IKV in Aachen entwickelten Wasserinjektionstechnik. In Abhängigkeit von Einsatzmaterial, Bauteilgröße und -geometrie sowie den geforderten Produkteigenschaften können sich bei der WIT im direkten Vergleich zur GIT wesentliche Vorteile, wie beispielsweise Kühlzeitreduzierungen von bis zu 75 %, geringere Restwanddicken, eine verbesserte Hohlraumkonzentrität, glattere fluidseitige (innere) Oberflächen etc., ergeben. Für einen stabilen und kontinuierlichen Prozessablauf ist ein gut funktionierender WIT-Injektor, der die Schlüsselrolle im gesamten anlagen- und werkzeugtechnischen Aufbau spielt, Grundvoraussetzung. Insofern stellt die WIT-Injektortechnik auch einen inhaltlichen Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Basierend auf diversen Injektorkonzepten werden zahlreiche unterschiedliche, insbesondere hydraulische WIT-Injektoren konzipiert, konstruiert und gefertigt sowie in praktischen Spritzgießversuchen untersucht und optimiert. Gleichzeitig werden bei den umfassenden Formgebungsversuchen die Prozessabläufe der GIT und WIT mit diversen, zum Teil praxisrelevanten Versuchsgeometrien unter gezielter Variantion der relevanten Einflussgrößen analysiert. Dabei werden die Auswirkungen unterschiedlicher Geometrieverhältnisse, Material- sowie Verfahrensparameter auf den Spritzgießzyklus und die resultierenden Formteileigenschaften untersucht. Durch die Analyse der Formteileigenschaften werden speziell die Möglichkeiten und Grenzen der WIT herausgearbeitet und diskutiert. Mit der Optimierung der WIT-Injektortechnik und dem aus den durchgeführten Prozessuntersuchungen im Rahmen dieser Arbeit nachhaltig generierten Prozessverständnis wird ein wesentlicher Beitrag zur gesamtheitlichen Weiterentwicklung der WIT geleistet. Auf diese Weise soll maßgeblich dazu beigetragen werden, dei WIT als innovatives Spritzgießsonderverfahren zu einer verlässlichen Serientauglichkeit in der industriellen Anwendung zu führen.