Bei der Auslegung von thermoplastischen Spritzgießbauteilen wird der Einfluss des Verarbeitungsprozesses auf die sich im Bauteil ausbildenden inneren Eigenschaften in der Regel vernachlässigt. Diese Eigenschaften üben jedoch signifikante Einflüsse z. B. auf das mechanische Verhalten, die Medienbeständigkeit oder auch das Schwindungs-und Verzugsverhalten eines Bauteils aus. Insbesondere die sich während der Abkühlung bzw. Kristallisation eines Kunststoffs ausprägenden inneren Eigenschaften, wie Kristallisationsgrad und Gefüge haben einen wesentlichen Einfluss auf das spätere Bauteilverhalten und auf Schwindung und Verzug des Bauteils.
In dieser Arbeit wird die Entwicklung und Erprobung einer Software zur dreidimensionalen Kristallisationsberechnung vorgestellt, die eine Vorhersage der Ausprägung innerer Eigenschaften, wie der Morphologie und des Kristallisationsgrades, ermöglicht. Zur Umsetzung der Erweiterungen werden drei unterschiedliche Modelle zur Beschreibung der Keimbildung und ein Kristallwachstumsmodell in einen dreidimensionalen Zellulären Automaten implementiert. Anhand von empirischen Untersuchungen der Keimbildung und des Gefügewachstums werden die Modelle für ein Polypropylen modifiziert und kalibriert. Die Validierung mit den Messungen zeigt, dass alle verwendeten Modelle sich zur dreidimensionalen Gefügesimulation von teilkristallinen Kunststoffen mittels eines Zellulären Automaten in ruhenden Schmelzen eignen. Die Berechnungen mit der neuentwickelten Software erfolgen schließlich an zwei Demonstrationsbauteilen, einer Platte und einer verschließbaren Filmscharnierbox. Der Vergleich der Berechnungen der Morphologie mit mikroskopischen Aufnahmen zeigt an ausgewählten Positionen für alle verwendeten Modelle eine gute qualitative Übereinstimmung.
