Rechnergestützte Auslegung streckblasgeformter Kunststoffhohlkörper

Der zweistufige Streckblasprozess hat sich als bedeutendes Verfahren zur Herstellung hochwertiger Kunststoffhohlkörper für diverse Verpackungsanwendungen etabliert. Da die Materialkosten den wesentlichen Anteil der Herstellungskosten dieser Hohlkörper ausmachen, ist die Verpackungsindustrie bemüht, das Hohlkörpergewicht zu senken. Allerdings steht die Minimierung des Materialeinsatzes oft in einem Zielkonflikt mit den qualitätsbestimmenden Eigenschaften der Hohlkörper hinsichtlich Mechanik und Barriere. Die Entwicklung einer ökonomisch und ökologisch vorteilhaften Verpackung ist daher eine komplexe Aufgabe, welcher derzeit hauptsächlich durch empirische Untersuchungen und mittels der Erfahrung der Verarbeiter begegnet wird. Der Einsatz zuverlässiger Simulationsmodelle könnte die Entwicklung neuer streckblasgeformter Hohlkörper nachhaltig unterstützen.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung rechnergestützter Methoden zur Simulation des Herstellungsprozesses, des strukturmechanischen Verhaltens sowie der Barriereeigenschaften streckblasgeformter Kunststoffhohlkörper. Dazu werden für jedes der drei Simulationsmodule auf Basis einer Recherche zum aktuellen Stand der Technik optimierte Simulationsmodelle entwickelt. Nach der experimentellen Ermittlung der notwendigen Materialdatenbasis werden diese Modelle angewendet und die Berechnungsresultate experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt. Abschließend werden die jeweiligen Modelle hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit bewertet.
Die vorgestellten Simulationen sind in der Lage, bereits in einer frühen Entwicklungsphase neuer Verpackungen sowohl den Herstellungsprozess der Hohlkörper zu betrachten als auch deren resultierenden Struktur- und Barriereeigenschaften zuverlässig abzuschätzen. Mit Hilfe dieser Modelle können somit der Streckblasprozess sowie das Preform- und Hohlkörperdesign hinsichtlich der geforderten Spezifikationen virtuell angepasst bzw. weiter optimiert werden.