Stickstoff-Wasser-Nebel als alternatives Prozessfluid für die Fluidinjektionstechnik

Ein zentrales Ziel dieser Arbeit ist die wissenschaftliche Bewertung des Fluides undseiner thermischen und rheologischen Eigenschaften als Parameter in der Fluidinjektionstechnik.Neue, alternative Fluide vergrößern die bislang kleinen Prozessfenster.Die Untersuchungen zeigen, dass nicht nur zwei Varianten, d. h. Gas oderWasser, eingesetzt werden können, sondern das Fluid als Gemisch mit einstellbaremMischungsverhältnis auf den Prozess angepasst werden kann. Anhand grundlegender Untersuchungen mit alternativen Prozessfluiden, wieSilikonölen und Glykol-Wasser-Gemischen, kann gezeigt werden, dass sowohldie Viskosität des Prozessfluids als auch die thermischen Eigenschaften, wie dieWärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität, einen großen Einfluss auf die Hohlraumausbildungund die erreichbare Kühlwirkung haben. Aufbauend auf diesenErkenntnissen stellt Nebel eine Alternative dar, die mit verbreiteter Anlagentechnikeinen robusteren oder produktiveren Prozess ermöglicht.Die Prozessfähigkeit des neuen Prozessfluids „Nebel“ kann in Spritzgießversuchennachgewiesen werden. Dabei stellt die Wasserbeladung, die die Wärmeleitfähigkeitund -kapazität des Nebels beeinflusst, einen signifikanten Einfluss auf Kühlwirkungund Hohlraumausbildung dar. Es wird gezeigt, dass mit dem umgesetzten Versuchsaufbaugeringe Wasservolumenströme (10 cm³/s bis 30 cm³/s) im Wechselspiel mitanderen Prozessparametern, wie bspw. dem Gasdruck, zu einer deutlichen Verbesserungder Hohlraumoberfläche und einer Minimierung der Fehlstellenanfälligkeitführen. Die Hohlraumausbildung und insbesondere das Verhalten des Nebels kannanhand von Untersuchungen in einem Sichtwerkzeug nachvollzogen werden.