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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Entwicklung von neuartigen Formgedächtnis-Aktuatoren für die Anwendung in Spritzgießwerkzeugen

Donnerstag (19.09.2019)
14:30 - 15:00 Uhr Appendix

Im Formenbau für die Kunststoffverarbeitung sind lediglich konventionelle pneumatische oder hydraulische Aktoren bedeutsam. Vorwiegend werden kleine lineare Hübe mit relativ hohen Kraftansprüchen benötigt. Diese Anforderungen prädestiniert die Verwendung von Drähten aus Formgedächtnislegierung (FGL), die dies ohne mechanische Übersetzung erreichen können. Die Möglichkeit FGLs als aktorische Elemente in Systemen benutzen zu können, beruht auf der Fähigkeit einer thermisch induzierten reversiblen Phasenumwandlung des FGL-Kristallgitters. Man unterscheidet zwischen martensitischer und austenitischer Phase. Die austenitische Hochtemperaturphase zeichnet sich durch eine makroskopische Verkürzung des Drahtes aus. Mit einem Vorspannsystem und der Umwandlung in die martensitische Phase kann die ursprüngliche Länge des FGL-Drahtes wiederhergestellt werden. Diese phasenabhängige Längenänderung bildet die Grundlage der FGL-Aktorik. Einer der größten Vorteile von FGL-Aktoren gegenüber konventionellen Aktoren ist, aufgrund deren hohen Energiedichte, der benötigte Bauraum von Aktorsystemen. Dadurch ergeben sich Anwendungsgebiete in Spritzgießwerkzeugen, die mit konventionellen Aktoren bisher kaum realisierbar waren. Eines davon ist die aktive Entlüftung von Kavitäten. Eingeschlossene Luft stellt in vielen Fällen des Spitzgießens eine Problematik dar, da diese das vollständige Ausfließen der Form verhindert. Der hier gezeigte Aktor bildet die Grundlage für ein Ventil, das diese Problematik unterbindet. Realisiert wurde dieser aus zwei Aktorsystemen, jeweils bestehend aus FGL-Draht und Feder, die gegeneinander arbeiten. Eines der Aktorsysteme sorgt für den dauerhaft geschlossenen Zustand des Ventils. Wird es aktiviert öffnet das Ventil, wird es deaktiviert schließt das Ventil. Um Fehlgüsse zu vermeiden, ist es essentiell das Ventil bis kurz vor dem Erreichen der Schmelze geöffnet zu halten, damit möglichst viel Luft entweichen kann. Gleichzeitig muss das Ventil rechtzeitig geschlossen werden, um ein Hinterspritzen zu vermeiden. Dies ist durch das langsame Abkühlen von FGL-Drähten und somit passivem Schließen nicht gewährleistet. Aus diesem Grund erlaubt das zweite Aktorsystem ein schnelles aktives Schließen des Ventiles, unabhängig von dem Abkühlverhalten des ersten Drahtes.

Sprecher/Referent:
Rouven Britz
Universität des Saarlandes
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Paul Motzki
    ZeMA gGmbH
  • Prof. Dr. Stefan Seelecke
    Universität des Saarlandes