Einsatz von Ultraschall zur Prozessanalyse beim Spritzgießen von Thermoplasten

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Verfahren zur Bewertung des Prozessverlaufs beim Spritzgießen tragen entscheidend zur Qualitätssicherung und -verbesserung bei, insbesondere wenn sie als Grundlage für Regelstrategien dienen. In formgebenden Spritzgusswerkzeugen integrierte Sensoren erfassen Daten zu Druck- und Temperaturverläufen, die während oder unmittelbar nach dem Zyklus bewertet werden, um zeitnahe Aussagen über die Bauteilqualität zu ermöglichen. Ultraschallwellen, die als mechanische Wellen fungieren, bieten Informationen über den (visko-)elastischen Zustand von Materialien. Die Untersuchung konzentriert sich auf die Ausbreitung longitudinaler und transversaler Schallwellen in amorphen und teilkristallinen Thermoplasten, wobei der Zusammenhang zwischen akustischen und mechanischen Eigenschaften sowie der Einfluss von Druck und Temperatur analysiert werden. Der Spritzgießprozess steht im Mittelpunkt, wobei die akustischen Eigenschaften des Formteils während der Formgebung mithilfe integrierter Ultraschallsensoren analysiert werden. Eine breite Datenbasis, bestehend aus Maschinensignalen, Werkzeuginnendrücken und (Kontakt-)Temperaturen, unterstützt die Analyse. Die Ergebnisse zeigen, dass Ultraschall vielfältige Informationen über den Spritzgießprozess liefert, einschließlich der Visualisierung der erstarrenden Randschicht bei teilkristallinen Thermoplasten. Die Arbeit bietet zudem tiefgehende Einblicke in die Ausbreitung und Detektion von Schallwellen s