Analyse und Optimierung des flüssigkeitsgestützten Streckblasenformens
Creators: name: Zimmer, Johannes
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2015
Subjects: subject: Streckblasformen
subject: Liquid forming
subject: Fluid-Struktur-Interaktion
subject: FEA
subject: Design of Experiments
subject: 620
subject: 670

description: Flüssigkeitsgestütztes Streckblasformen bezeichnet ein innovatives Herstellungsverfahren für Kunststoffhohlkörper. Es kombiniert die separaten Umform- und Füllphasen des konventio-nellen Streckblasformens, indem die Ausformung des Hohlkörpers nicht durch komprimierte Luft sondern durch die einzufüllende Flüssigkeit realisiert wird. Neben der Einsparung eines Produktionsschritts entstehen dadurch weitere Vorteile bezüglich der Prozesszykluszeit und der Produkteigenschaften. Eine Nutzung dieser Vorteile erfordert jedoch ein umfassendes Prozessverständnis. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine methodische Analyse und Optimierung des flüssigkeitsgestützten Verfahrens vorgestellt. Im ersten Schritt werden experimentelle Untersuchungen an einer Prototypmaschine des Prozesses durchgeführt. Dabei werden Methoden der statistischen Versuchsplanung eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und den resultierenden Produkteigenschaften herzustellen. Aufbauend auf den experimentellen Ergebnissen wird im zweiten Teil der Arbeit ein numerisches Simulationsmodell des flüssigkeitsgestützten Verfahrens entwickelt. Die Temperatur- und Dehnratenabhängigkeit der Kunststoffeigenschaften unter Prozessbedingungen wird hierbei über ein kalibriertes Materialmodell implementiert. Zudem werden die Fluid-Struktur-Interaktion sowie Temperaturef¬fekte während der Umformphase betrachtet. Durch die Korrelation experimenteller und numerischer Ergebnisse entsteht eine evaluierte, prozessparameterabhängige Simulation, welche die Vertiefung des Prozessverständnisses und somit die Weiterentwicklung des Umformprozesses ermöglicht.
description: Liquid-supported stretch blow moulding is an innovative production process for Polyethylene terephthalate (PET) bottles and containers. It combines the separate blowing and filling phases of conventional stretch blow moulding. The process modification is mainly characterized by using the liquid product to form the plastic product instead of using pressurized air. Consequently, possible improvements evolve regarding production cycle time, product quality and machine footprint. To make use of these advantages, comprehensive process understanding is required. In this contribution, a method of combined experimental and numerical process analysis is presented. The experiments are conducted with the help of a prototype machine. By employing a Design of Experiments approach, the correlation between process parameters and product quality is determined. In the numerical analysis, a process model is set up. Thereby, the strong dependency of the PET-behaviour concerning strain rate and temperature is implemented. Moreover, the Fluid-Structure-Interaction as well as the thermal cooling due to the increased heat transfer are included. The numerical model is evaluated by the experimental results, which allows a reliable process prediction dependent on the actual process parameter configuration.