Extrusion 8-2020

der Simulation ohne Stützlufteinbringung zeigt sich eine deut- liche Verbesserung der Druckverteilung. Dies führt zu einer Ver- ringerung der auf den Vorformling ausgeübten Kraft, sodass das Anlegen desVorformlings an der Werkzeugwand verhin- dert wird. Bild 3 zeigt den gemittelten Druck zwischen Kavität und Vor- formling an der Außen- und Innenseite. An der Außenseite tritt durch Stützlufteinbringung eine Druckänderung von 0,53 bar auf 0,55 bar. An der Innenseite, bei der geringere Drücke auf- treten, resultiert aufgrund der Stützluftzufuhr eine Druckerhö- hung von 0,40 bar auf 0,46 bar. Die Druckdifferenz zwischen Innen und Außenseiten, die entscheidend für die Schlauchposi- tion ist, wird durch die Stützlufteinbringung also um 40 Prozent reduziert. Durch die verringerte Druckdifferenz wird erreicht, dass der Vor- formling mittig in der Kavität verbleibt und nicht an die Innen- seite gesaugt wird. Durch ein weiteres Erhöhen des Stütz-luftvo- lumenstroms lässt sich das Druckgefälle weiter reduzieren. Praktische Untersuchungen am Saugblasformteststand Zur Überprüfung der Simulationsergebnisse wurde ein Test- stand konstruiert, der es außerhalb der Blasformanlage ermög- licht, den Saugvorgang durch eine Polymethylmethacrylat- Scheibe zu beobachten. Bild 4 zeigt schematischen den Aufbau des Teststandes. Die modulare Bauweise des Teststands erlaubt es, sowohl die Fließkanalgeometrie als auch die Einsätze zur Stützlufteinbrin- gung zu verändern und auszutauschen. Um die Simulationser- gebnisse zu überprüfen, wurden zunächst am Teststand Unter- suchungen durchgeführt, die es ermöglichen, die Luftströmung im Werkzeug zu beurteilen. Bild 5 zeigt das Einsaugen eines Fadens mit und ohne Stützluft- einbringung. Die Strömungsverhältnisse sind analog zu der Strömungssimulation gewählt worden, um Vergleichbarkeit ge- währen. Zu erkennen ist, dass der Faden ohne Stützluft an dem Innenradius des Werkzeugs anliegt. Dies ist in Übereinstim- mung mit den oben beschriebenen simulativen Ergebnissen und verdeutlicht anschaulich die Problemstellung des an der Werkzeugwand anliegenden Vorformlings. Durch die Einbrin- gung von Stützluft wird eine Verbesserung des Einsaugverhal- tens erreicht. Zu erkennen ist, dass der Faden mittig im Fließka- nal verbleibt und nicht mehr durch einen unterschiedlichen Druck zwischen Außen- und Innenseite an der Kavitätswand anliegt. Dies ermöglicht eine potenziell gleichmäßige Wanddik- kenverteilung nach dem Aufblasen, da die Verstreckwege gleich groß sind. Außerdem wird so verhindert, dass Markie- rungen durch das Anliegen des Schlauches an der Werkzeug- wand auf dem Produkt entstehen. Fazit und Ausblick Anhand von Simulationen und praktischen Untersuchungen an einem Teststand konnten die kritischen Stellen beim Saugblas- formen identifiziert werden. Die Simulation des Saugblasvor- gangs zeigt deutlich, dass es besonders an der Innenseite des Werkzeuges zu Bereichen mit verringertem Druck kommt. Dies führt zu einem Druckgefälle zwischen Innen- und Außenseite des Werkzeuges. Dadurch tendiert der Vorformling dazu, an der Innenseite des Werkzeuges zu haften, wodurch Bauteilfehl- stellen entstehen. Durch die gezielte Stützlufteinbringung lässt sich der Kontakt des Vorformlings mit der Kavität verhindern. Durch die Zuführung von Stützluft gleichen sich die Druckver- hältnisse an. Die Kraft auf den Vorformling in Werkzeugwand- richtung wird dadurch minimiert. Im weiteren Verlauf soll untersucht werden, welchen Einfluss verschiedene Düsengeometrien auf die Lufteinleitung haben. Dabei ist vor allem von Interesse, welche Beschaffenheit die po- rösen Strukturen haben müssen, um ein effektives Luftpolster zu erzeugen und ob die Strukturen Oberflächendefekte auf dem Blasteil hinterlassen. Ziel weiterer Untersuchungen ist es außerdem, die Werkzeugkomplexität zu erhöhen, um die Pro- zessgrenzen des Saugblasformens zu erweitern. Dadurch soll es ermöglicht werden, die Designfreiheit zu erhöhen und quali- tativ hochwertige Produkte herzustellen. 48 Blasformtechnologie – Aus der Forschung Extrusion 8/2020 Bild 4: Schematische Darstellung des Saugblasformteststandes Bild 5: Saugblasformteststand zur Validierung der Simulationsergebnisse ohne (links) und mit (rechts) Sturzlufteinbringung