Faserverst?rkte Kunststoffe werden insbesondere durch ihre sehr guten gewichtsspezifischen, mechanischen Eigenschaften immer h?ufiger in hochtechnologischen Anwendungen wie der Automobilindustrie oder der Luftfahrt für den Leichtbau eingesetzt, um den Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Zur Realisierung hoher mechanischer Eigenschaften in den Bauteilen werden sogenannte Organobleche, eingesetzt, in denen die Endlosfasern in unterschiedlichen Gewebestrukturen oder Gelegen in einer thermoplastischen Matrix angeordnet sind. Durch den Prozess des mechanischen Recyclings, besteht die M?glichkeit der hochwertigen Wiederverwendung von End-of-Life Organoblechen zu neuen langfaserverst?rkten Bauteilen. Im mechanischen Recyclingprozess wird der Faser-Matrix-Verbund über Schneidmühlen oder Schredder zerkleinert und das Mahlgut kann anschlie?end direkt im Spritzgie?prozess zu neuen Produkten weiterverarbeitet werden. Im Vergleich zu kurz- oder langfaserverst?rkten Kunststoffen besteht bei gewebeverst?rktem Mahlgut die Herausforderung der Gewebeaufl?sung und der homogenen Faserdispergierung im Spritzgie?aggregat.
Daher ist das Ziel dieses Projektes die Entwicklung eines mathematischen Modells, das die resultierende Faserl?nge nach dem Plastifiziervorgang im Spritzgie?prozess beim Recycling von Organoblechen beschreibt. Weiterhin soll das Dispergierverhalten der Fasern in dem Modell berücksichtigt werden. Dabei muss der Zielkonflikt aus Minimierung der Faserl?ngenabnahme und gleichzeitiger maximaler Dispergierung und Homogenisierung der Fasern im Spritzgie?aggregat adressiert werden.
In Rahmen des Projektes wird zun?chst Mahlgut aus Organoblechen mit unterschiedlicher Gewebestruktur in einer definierten Partikelgr??e hergestellt, sodass unterschiedliche Ausgangsfaserl?ngen für den Spritzgie?prozess im Mahlgut vorliegen. Zur gezielten Untersuchung des Dispergierverhaltens der Gewebestrukturen wird ein Prüfstand aufgebaut, der eine zeitlich gestaffelte Aufl?sung der Gewebestrukturen in der Kunststoffschmelze bei unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten und Drücken abbilden kann. Die Aufl?sung der Gewebestrukturen wird im Anschluss mittels Computertomografie analysiert und die ermittelten Zusammenh?ngen in das Modell integriert. Das Einzugsverhalten des Mahlguts in das Spritzgie?aggregat erfolgt mittels Dead-Stop Untersuchungen. Schneckenziehuntersuchungen erm?glichen die Probenahme für die Analyse der Faserdispergierung sowie der Faserverkürzung entlang der Schnecke. Zudem werden die Ergebnisse entlang des Schneckenkanals zur Validierung der modellbasierten Ergebnisse verwendet.
Damit Industrieunternehmen zukünftig vermehrt Rezyklat von Organoblechen in Bauteilen einsetzen k?nnen, ist eine genaue Vorhersage der Faserl?nge und der Faserdispergierung im Spritzgie?aggregat notwendig, um eine Absch?tzung der mechanischen Eigenschaften des resultierenden Bauteils zu erm?glichen.