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Alle Oberthemen / Maschinenbau / Leichtbauproduktion

LeiPro (103 Karten)

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2.1 Die charakteristischen Temperaturverläufe bei Verarbeitung von Duroplasten und Thermoplasten unterscheiden sich. Skizzieren Sie die beiden Temperaturverläufe und benennen Sie drei Phasen der Verarbeitung.
DP:
1) Aufheizen des flüssigen Eduktgemischs (ca. 120°C)
2) Isotherme Vernetzungs- reaktion, Formgebung
3) Abkühlen auf Entformungstemperatur

TP:
a) Aufschmelzen des festen Polymers (ca. 180°C)
b) (Isotherme) Formgebung
c) Abkühlen auf Entformungstemperatur
Tags:
Quelle: VL2, S.6
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2.2 Die typischen FVK-Verarbeitungsverfahren können unterschiedlich eingeteilt werden, beispielsweise nach Faserlänge. Nennen Sie die unterschiedlichen Bereiche sowie die zugehörigen Faserlängen und zwei Eigenschaften, die durch die (relative) Faserlänge maßgeblich beeinflusst werden.
• Kurzfasern: bis 1mm
• Langfasern: bis 50mm
• Endlosfasern: >50mm

Eigenschaften, die durch die Faserlänge beeinflusst werden:
1. Mech. Eigenschaften: E-Modul, Festigkeit, Schlagzähigkeit
2. Formgebungsfreiheit
Tags:
Quelle: Internet, VL2, S.12
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2.3 Für die Herstellung von FVK-Bauteilen steht eine große Bandbreite an Verarbeitungsverfahren zur Verfügung. Die Auswahl eines geeigneten Verfahrens hängt von verschiedenen Kriterien ab. Diese können technisch, wirtschaftlich oder technisch und wirtschaftlich sein. Nennen Sie je zwei Kriterien.
Technisch:
• Einsetzbare Materialien
• Mechanische Bauteileigenschaften
• Bauteilkomplexität
• Oberflächeneigenschaften

Wirtschaftlich:
• Materialeinsatzquote/ Materialausnutzung
• Werkzeugkosten/ Anlagenkosten
• Zykluszeit/ Ausbringungsmenge
• Verbrauchsmaterialien

Wirtschaftlich und technisch:
• Automatisierungsgrad
• Funktionsintegration
• Prozessrobustheit/ Reproduzierbarkeit
Tags:
Quelle: VL2, S.11
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2.4 Nennen Sie fünf Verarbeitungsverfahren für die Herstellung von Bauteilen mit duroplastischen Matrizes.
• Spritzgießen
• Fließpressen
• Nasspressen
• Handlaminieren
• Harzinfusion
• RTM (Resin Transfer Moulding)
• Nasswickeln
• Pultrusion
• Tapelegen
Tags:
Quelle: VL2, S.13
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2.5 Nennen Sie fünf Verarbeitungsverfahren für die Herstellung von Bauteilen mit thermoplastischen Matrizes.
• Spritzgießen
• Fließpressen
• Thermoformen
• Pultrusion
• Tape-Placement
• Faserspritzen
Tags:
Quelle: VL2, S.55
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2.6 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des DP-Spritzgießens.
+ Gute Materialausnutzung
+ Geringe Anlagenkosten
+ Hoher Automatisierungsgrad und gute Reproduzierbarkeit
+ Gute Oberflächenqualität
+ Hohe Formgebungsfreiheit
+ Gute Funktionsintegration
+ Mehrfach Formnester auf einer Maschine möglich

- Geringe bis mittlere Faservolumengehalte
- Kürzere Fasern, daher schlechtere mechanische Eigenschaften als bspw. bei SMC
- Werkzeugbeschichtung erforderlich (abrasive Fasern)
- hohe Werkzeugkosten
Tags:
Quelle: VL2, S.15
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2.7 Im Spritzgießprozess können sowohl duroplastische als auch thermoplastische Matrizes eingesetzt werden. Anlagentechnik und Verfahrensablauf müssen jedoch für die jeweilige Matrix angepasst werden. Bitte nennen Sie drei Unterschiede.
1. DP: kompressionslose Förderschnecke zur Vermeidung von Scherwärme
2. DP: Einspritzen in heißes Werkzeug T=130-190°C (TP: T=20-180°C)
3. DP: Werkzeug muss zur Vernetzungsreaktion beheizt werden, wohingegen das TP-Werkzeug abgekühlt wird (Plastifiziereinheit gekühlt)
4. DP: Höhere Einspritzdrücke von bis zu 2500 bar (TP bis 1500)
Tags:
Quelle: VL2, S.15 & S.57
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2.8 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des DP-Fließpressens.
+ Gute Materialausnutzung
+ Geringe Werkzeugkosten (vgl. mit Spritzgießen)
+ Höhere Maßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit als Spritzgießen
+ Hoher Automatisierungsgrad
+ Geringe Faserschädigung bei der Verarbeitung verglichen z.B.
mit Spritzgießen → längere Fasern in Bauteil
+ Mittlere Faservolumengehalte und Faserlängen
+ Mittlere bis hohe Formgebungsfreiheit (z.B. starke Verrippung)
+ Gute Oberflächeneigenschaften (SMC)
+ Kurze bis mittlere Zykluszeiten (1 bis 6 min)

- Hohe Anlagenkosten (vgl. mit Spritzgießen)
Tags:
Quelle: VL2, S.20
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2.9 Das DP-Nasspressverfahren weist im Vergleich mit dem Resin Transfer Moulding (RTM)-Verfahren kürzere Zykluszeiten auf. Nennen Sie Gründe hierfür. Welchen Nachteil besitzt das DP-Nasspressen gegenüber dem RTM- Verfahren?
DP-Nasspressen reduziert Taktzeiten durch:
- kurze Imprägnierzeiten
- hohe Reaktivität der Harzsysteme
- Mehrkavitätenwerkzeuge
- Parallelität der Prozesse

Nachteil DP-Nasspressen
- Bauteilkomplexität
- keine Integration von Funktionselementen
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2.10 Das RTM-Verfahren ist eins der prominentesten Verfahren für die FVK- Bauteilherstellung. Neben dem klassischen Niederdruck-RTM-Verfahren gibt es weitere Verfahrensvarianten. Nennen Sie fünf Varianten sowie jeweils einen Vorteil gegenüber der klassischen Variante.
• Niederdruck-RTM (ND-RTM)
• Hochdruck-RTM (HP-RTM)
• Spaltimprägnieren
• Compression-RTM (C-RTM)
• Vacuumassisted-RTM (VA-RTM)
• Thermoplastisches RTM (TP-RTM)
• Schlauchblas RTM
Tags:
Quelle: VL2, S.38
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2.11 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des DP-Nasswickelns.
+ Geeignet für große Bauteile
+ Hohe Materialeinsatzquote
+ Geringe Werkzeugkosten
+ Hoher Automatisierungsgrad und gute Reproduzierbarkeit
+ Hohe Faservolumengehalte und Endlosfasern → gute mechanische Eigenschaften
+ Einstellen der Bauteileigenschaften durch Wahl des
Ablagemusters
+ Hoher Massendurchsatz bei breiten Rovingbändern bzw. kontinuierlicher Ablage mit mehreren Systemen

− Hohe Anlagenkosten
− Nur einseitig (innenliegend) gute Oberfläche
− Sehr geringe Formgebungsfreiheit
Tags:
Quelle: VL2, S.41
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2.12 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des DP-Pultrusion.
+ Hohe Materialeinsatzquote
+ Hoher Automatisierungsgrad und Hohe Reproduzierbarkeit
+ Sehr hohe Faservolumengehalte möglich (>>60%)
+ Gute mechanische Eigenschaften
+ Hohe Produktivität und damit hohe Wirtschaftlichkeit

− Eingeschränkte Formgebungsfreiheit
− Hohe Anlagen- und Werkzeugkosten
− Geringe Oberflächengüte
Tags:
Quelle: VL2, S.45
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2.13 Skizzieren Sie eine Pultrusionsanlage und ihre Komponenten.
1. Spulengatter
2. Matte- / Gewebespulen
3. Tränkbad
4. Werkzeug
5. Abzug
Tags:
Quelle: VL2, S.45
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2.14 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des DP-Tapelegens.
+ Gute Reproduzierbarkeit
+ Hohe Materialeinsatzquote
+ Fertigung großer Bauteile möglich
+ Funktionsintegration möglich
+ Mittlere bis hohe Faservolumengehalte möglich

− Hoher Maschineninvest (>>1 Mio USD)
− Geringe bis mittlere Bauteilkomplexität
− Mittlerer Durchsatz (10-40kg/h)
Tags:
Quelle: VL2, S.50
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2.15 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des TP-Spritzgießens.
+ Hohe Materialeinsatzquote
+ Geringe bis mittlere Anlagenkosten
+ Sehr hoher Automatisierungsgrad und gute Reproduzierbarkeit
+ Gute Funktionalisierungsintegration (bspw. durch parallelen Einsatz verschiedener Matrixsysteme)
+ Sehr große Formgebungsfreiheit
+ Gute Oberflächenqualität, kein Entgraten notwendig
+ Mehrfach Formnester auf einer Maschine möglich
+ Sehr kurze Zykluszeiten

- Nur geringe Faserlängen einsetzbar → eingeschränkte
mechanische Eigenschaften
- Hohe Werkzeugkosten
Tags:
Quelle: VL2, S.57
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2.16 Nennen Sie fünf Vor- oder Nachteile des TP-Fließpressens.
+ Gute Materialausnutzung
+ Geringe Werkzeugkosten (vgl. mit Spritzgießen)
+ Hoher Automatisierbarkeit und gute Reproduzierbarkeit
+ Geringe Faserschädigung bei der Verarbeitung (vgl. z.B. mit Spritzgießen)
+ Gute Funktionsintegration
+ Kurze Zykluszeiten

- Hohe Anlagenkosten (vgl. mit Spritzgießen)
- Nur geringe bis mittlere Faservolumengehalte (φ<25 bis 45%)
- Mäßige Oberflächeneigenschaften
- Nicht für Strukturbauteile geeignet
- Hohe Temperaturen und Drücke für die Verarbeitung notwendig
Tags:
Quelle: VL2, S.61
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2.17 Beschreiben Sie den Verfahrensablauf beim Thermoformen von Organoblechen. (Drücke, Temperaturen?)
1. Vorkonfektionieren des Organoblechs und Lagenaufbau
2. Fixieren des Organoblechs in einem Spannrahmen mit Führungssystem
3. Erwärmen auf ca. 20-40K oberhalb der Schmelztemperatur des TP
4. Umformen und auskühlen (Umformdruck 5 bis 30 bar)
5. Entformen des formstabilen Bauteils
Tags:
Quelle: VL2, S.65
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2.18 Nennen Sie fünf Vor- und Nachteile des TP Tape Placements.
+ Reproduzierbar mit hoher Genauigkeit/ Hoher Automatisierungsgrad
+ Mittlere bis hoher Faservolumengehalt
+ Gute mechanische Eigenschaften (hohe Schlagzähigkeit, optimale Faserausrichtung einstellbar)
+ Gute Oberflächenqualität
+ Reduzierung von Verschnitt durch Erstellung von individuellen
Halbzeugen, sogenannten „taylored blanks“

- Hohe Anlagenkosten/ komplexer Maschinenaufbau
- Komplexe Steuerungs- und Regelungstechnik
- Geringe bis mittlere Formgebungsfreiheit
- Mäßige Zykluszeiten
Tags:
Quelle: VL2, S.74
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3.1 Was sind die wirtschaftlichen Vorteile und Nachteile von Halbzeugen generell und welche speziellen Vor- und Nachteile weisen faserbasierte Halbzeuge auf?
+ Aufgabenteilung in der Wertschöpfungskette
+ Spezialisierungseffekte
+ Möglichkeit zum Outsourcing und Zentralisierung
+ Skaleneffekte
+ Versorgungssicherheit
+ Reproduzierbare Produkteigenschaften

– I.d.R. höherer Verschnitt
– Geringere Flexibilität (Standardgeometrien und -materialien)
– Profitmargen von Zulieferer und Transportkosten
– Rückverfolgung von Qualitätsmängeln aufwändiger

Faserbasierte Halbzeuge:
+ Imprägnierungsprozess von ebenen, dünnen Profilen einfach und skalierbar
+ Einfache Handhabung

– Verschnitt i.d.R. nicht wiederverwertbar
– Trennmaterialien notwendig
– Geringe bis mittl. Absatzzahlen von FVK reduzieren Skaleneffekte
Tags:
Quelle: VL3, S.5-6
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3.2 Welche beiden Zielrichtungen verfolgt die faserbasierte Halbzeugherstellung? Wie kann der Veredelungszustand eines Halbzeugs bewertet werden? Erläutern Sie anhand eines Beispiels.
1. Standardisierung, Normierung
2. Outsourcing

Veredelungszustand: Imprägnierungsgrad
Bsp.:
• Nicht imprägniert (Faser-Rovings, Gewebe, Gelege)
• Vermischt (Hybridgarn, Hybridgewebe)
• Teilimprägniert (Tow-Pregs)
• Vollimprägniert/konsolidiert (Prepregs, SMC, Organoblech)
Tags:
Quelle: VL3, S.10
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3.3 Nennen und skizzieren Sie 2 gängige Verfahren für den Harzauftrag bei der DP-Prepregherstellung.
Lösungsmittelimprägnierung (In-Line)
- Harz mit Lösungsmittel auf gewünschte Viskosität bringen
- bei Raumtemperatur oder kurz darüber
- Tränkbad

Gesonderte Vorrichtung (Schmelzharzimprägnierung)
- bei 60 - 120 Grad und 10 - 300 g/m2 auf Trägerfolie aufgerakelt
- Walzendruck imprägniert die Fasern
Tags:
Quelle: VL3, S.41; Hanser elibrary Handbuch Faserstoffe
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3.4 Welche maschinentechnischen prinzipiellen Lösungen gibt es für die Kompensation durchbiegender Andruckwellen?
• Bombage (Balligschliff):
  - Mittige Verdickung der (letzten) walzen
  - Wölbende Verformung
  - Gleicht Durchbiegung der Walze aus (Spalt gleichmäßig)

• Crossing Over (Walzenschrägstellung):
  - Achsenversetzung des Wahlzenpaares
  - Bei starker Schrägstellung, kleine Durchmesser vorziehen
    (dynamisch höher belastbar)
  - Einhaltung eines einheitlichen Walzenspaltes
Tags:
Quelle: VL3. S.34
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3.5 Wieviele Fasern befinden sich in einem Querschnitt von 1,6 m breiten und 3 mm dicken Kohlenstofffaser-Halbzeug bei einem Faservolumenanteil von 60 %? (Kohlenstofffaser-Durchmesser ca. 7 μm)
n(Fasern) = (0,6 * A) / (pi * r²) = 74,8 * 10⁶
Tags:
Quelle: Felix B.
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3.6 Wie groß ist die Oberfläche der zu imprägnierenden Fasern eines 1,6 m breiten 3 mm dicken und 100 mm langen Ausschnitts im FVK-Halbzeug?
A(Faser) = pi * D * L
Tags:
Quelle: VL3, S.45
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3.7 Was ist die besondere Herausforderung bei der Herstellung von Thermoplast- FVK-Halbzeugen ggü. Duroplast-Halbzeugen?
(Insitu Polymerisation ausgeklammert)
Hochviskose Konsistenz
Tags:
Quelle: VL3, S.45
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3.8 Mit welchen Maschinensystemen lassen sich zeitgleich Druck und Temperatur auf ein Material aufprägen bei gleichzeitigem Materialvorschub?
Doppelbandpresse
Tags:
Quelle: VL3, S.49
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3.9 Welche beiden grundlegenden Maschinentypen können hier unterschieden werden? (Hinweis: maschinenseitig eingestellte Wirkung auf das Material)
1. Isobar (weggesteuert): Druck durch Materialzufuhr definiert
2. Isochor (kraftgesteuert): Halbzeugdicke durch Materialzufuhr definiert
Tags:
Quelle: VL3, S.63
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3.10 Nenne jeweils 2 Maschinenelemente, welche diese Maschinentypen ermöglichen?
Isobar
  1. Luftkissen
  2. Ölkissen

Isochor
  1. Feststehende Rollen
  2. Rollenteppich
  3. Gleitschuh
Tags:
Quelle: VL3, S.64 & 69
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3.11 Was sind die maschinentechnischen Herausforderungen?
Isobar:
  1. Aufwändiges Dichtungssystem

Isochor:
  1. Kalibrierung des Halbzeugs bei Maximaltemperatur des Prozesses
  2. Temperatur < 240°C (bedingt durch PTFE)

Für beide: Querführung des Bandes
Tags:
Quelle: VL3, S.68 & 70
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3.12 Welche wirtschaftlichen Vorteile ergeben sich durch diese Art der (kontinuierlichen) Produktion?
Geringe Zykluszeiten
Ggf. Kostenvorteile
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4.1 Pressensysteme werden für verschiedene FVK-Verarbeitungsverfahren eingesetzt. Diese Verfahren stellen Anforderungen an die Pressensysteme. Nennen Sie fünf dieser Anforderungen.
• Aufbringen und Halten der notwendigen Press-/ Schließkraft (bis 50.000 kN, max. 100.000 kN)
• Hohe Schließ- (bis 1.000 mm/s) und Arbeitsgeschwindigkeiten (bis 80 mm/s)
• Gute Zugänglichkeit
• Möglichst geringe Bauhöhe
• Präzises Abfahren von Kraft-/ Geschwindigkeitsprofilen
• Parallelität der Werkzeughälften auch bei hohen/ exzentrischen Werkzeuginnendrücken
• Energieeffizienz
Tags:
Quelle: VL4, S.6
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4.2 Nennen Sie die drei möglichen Antriebsarten für Pressensysteme und jeweils zwei Charakteristika.
Hydraulikpressen:
  • Kurze Druckaufbauzeiten
  • Hohe Umformkräfte über längere Zeit
  • Hohe Positioniergenauigkeit
  • Energieverluste durch Übertragunsmedium (evtl. Kühlung)

Mechanische Pressen:
  • Höherer Energieaufwand (Motor läuft ständig)
  • Energetisch günstiger Einsatz von Schwungscheiben
  • Wartungsintensive Bauteile (Riementrieb, Kupplung, Bremse)

Servopressen:
  • Präzise Positions- und Drehzahlregelung in Echtzeit
  • Stößelgeschwindigkeit programmierbar
  • Energieeffizient und leise
  • Nennpresskraft nur über kurzen Weg verfügbar
  • Hoher Mehraufwand für große Kräfte
Tags:
Quelle: VL4, S.9
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4.3 Skizzieren Sie das Prinzip eines Druckspeichers und beschreiben Sie die Wirkweise.
• Die Inkompressibilität von Flüssigkeiten verhindert das Speichern von Druckenergie
• Hydropneumatische Speicher ermöglichen es, durch die Kompression eines Gases kurzzeitig sehr hohe Drücke und Durchflüsse zu realisieren
• Bei Abrufen von Ölvolumen aus dem Ölspeicher (max. 1/6 des Speichervolumens) sorgen der Stickstoffspeicher durch Expansion für die Aufrechterhaltung des Öldrucks.
Tags:
Quelle: VL4, S.11
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4.4 Nennen Sie fünf FVK-Verarbeitungsverfahren und deren typische Prozessdrücke in bar.
• Thermoformen (Diaphragma): 5 - 10 bar
• Thermoformen (Stempel): 2 - 30 bar
• TP-Fließpressen (LFT): 25 - 300 bar
• DP-Fließpressen: 15 - 250 bar
• DP-Nasspressen: 4 - 25 bar
• HP-RTM: 40 - 150 bar
• ND-RTM: 0 - 8 bar
• Autoklav: 2 - 10 bar / 5 - 7 bar / Luft&Raumfahrt 10 - 20 bar
Tags:
Quelle: VL4, S.12 & 72
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4.5 Beschreiben Sie den Arbeitsablauf einer Unterkolbenkurzhubpresse.
1. Eilsenken des Stößels unter ständiger Parallelitätsregelung
2. Stößel erreicht Widerlagerposition
3. Stößelverriegelung durch Fixierung der Antriebswelle
4. Arbeitshub durch mehrere, unter der Druckplatte liegende Hauptzylinder (parallelgeregelt)
Tags:
Quelle: VL4, S.16
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4.6 Wieso wird in Pressensystemen eine Parallelitätsregelung eingesetzt?
Durch einen außermittigen Kraftschwerpunkt der Werkzeugformen sowie unsymmetrische Bestückung (bspw. Fließpressen) oder Harzinjektion (bspw. RTM) kann es beim Schließen des Werkzeugs oder im Prozess zu einer exzentrische Belastung & Schrägstellung des Stößels und Druckplatte zueinander kommen.

Ziel der Parallelitätsregelung ist nicht zwingend das parallele Verfahren von Stößel und Druckplatte, sondern primär das parallele Schließen der Werkzeughälften für:
  • eine einwandfreien Bauteilqualität durch das reproduzierbare Einhalten gewünschter Wandstärken
  • die Minimierung des Werkzeugverschleißes durch das Vermeiden nichtparalleler Werkzeugschließbewegungen
Tags:
Quelle: VL4, S.17
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4.7 Bei hydraulischen Umformpressen kommen unterschiedliche Wirkprinzipien zum Einsatz.
Skizzieren Sie das Wirkprinzip der:
a. 1-fachwirkende
b. 2-fachwirkende
c. 3-fach wirkende
Umformpresse.
Antwort
Tags:
Quelle: VL4, S.10
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4.8 Neben Pressen werden in der FVK-Verarbeitung auch Formträger eingesetzt. Grenzen Sie Pressen und Formträger voneinander ab.
Formträger:
• Geringe Genauigkeit
• Keine Verformkräfte vor Verriegeln zulässig
• Genauigkeit kommt ausschließlich aus dem Werkzeug
• Maximale Kraft begrenzt
• Geringe Invest-Kosten
• Geringe Energieeffizienz, da elektrisch
• Geringe Lärmemissionen
• Wartungsarm
• Sicherheit: nur allgemeine Maschinenrichtlinien und Normen (keine Pressennorm)
Tags:
Quelle: VL4, S.24
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4.9 Nennen Sie die Komponenten einer Thermoformanlage sowie je zwei Anforderungen und deren mögliche Umsetzungen.
Komponenten:
  1. Werkzeuge/ Formgeber
  2. Spann-/ Halteelemente
  3. Temperiersysteme
  4. Schließbewegung/ Pressen

Anforderungen und Umsetzungen auf folgenden Karteikarten
Tags:
Quelle: VL4, S.27
40
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4.9.1 Thermoformanlagen: Anforderungen an Werkzeuge/ Formgeber und Umsetzung.
Anforderung:
  • Hohe Abformgüte
  • Hohe Oberflächengüte (beider Seiten)
  • Gute Kompaktierung des Halbzeugs
  • Gute Wärmeabfuhr

Umsetzung:
  • Umformen durch Fluid
  • Umformen durch Stempel
  • Kombination von beidem
Tags:
Quelle: VL4, S.27
41
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4.9.2 Thermoformanlagen: Anforderungen an Spann-/ Halteelemente und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Vermeidung von Faltenbildung durch Aufbringen von Vorspannkräften
  • Sicheres Handling

Umsetzung:
  • Niederhalter, Hochhalter, Spannrahmen
Tags:
Quelle: VL4, S.27
42
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4.9.3 Thermoformanlagen: Anforderungen an Temperiersysteme und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Hohe Heizrate
  • Hohe Maximaltemperatur
  • Gleichmäßige Aufheizung (Fläche & Tiefe)
  • Gute Temperaturregelbarkeit
  • Hohe Energieeffizienz

Umsetzung:
  • Infrarot Heizung
  • Kontaktheizung
  • Ofenheizung
Tags:
Quelle: VL4, S.27
43
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4.9.4 Thermoformanlagen: Anforderungen an Schließeinheit/ Pressen und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Hohe Schließgeschwindigkeit
  • Großer Öffnungshub
  • Präzises Verfahren
  • Gleichmäßige Wandstärke

Umsetzung:
  • Mechanisch
  • Hydraulisch
  • Sonderform
Tags:
Quelle: VL4, S.27 & 53
44
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4.10 Nennen Sie drei häufige Fehler, welche beim Thermoformen auftreten können sowie deren Ursache und mögliche Gegenmaßnahmen.
1. Springwinkel
  • Ursache: Eigenspannungen
  • Abhilfe: Abkühlrate verringern, Umformgeschwindigkeit verringern, Werkzeugabstimmung verbessern

2. Faserbrüche
  • Ursache: Umformkräfte zu groß
  • Abhilfe: Abkühlrate verringern, Umformgeschwindigkeit verringern, Pressspalt vergrößern

3. Oberflächenrauigkeit
  • Ursache: Matrixpenetration
  • Abhilfe: Pressspalt anpassen, Werkzeugoberfläche polieren, Matrixgehalt erhöhen
4. Verfärbung
  • Ursache: Oxidation
  • Abhilfe: Aufheizzeit und Temperatur verringern, Trennfolie verwenden, Inertgas-Atmosphäre
Tags:
Quelle: VL4, S.33
45
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4.11 Nennen Sie die Komponenten einer Dosier-/ Injektionsanlage sowie je zwei Anforderungen und deren mögliche Umsetzungen.
Komponenten:
  1. Fördersystem
  2. Mischkopf
  3. Temperiereinheit
  4. Materialspeicher
  5. Entlüftungseinheit

Anforderungen und Umsetzungen auf folgenden Karteikarten
Tags:
Quelle: VL4, S.42-43
46
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0
4.11.1 Dosieranlage: Anforderungen an Fördersystem und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Konstante Injektionsdrücke
  • Konstante Einspritzvolumina

Umsetzung:
  • Drucktopf
  • Injektionskolben
  • Zahnradpumpe
  • Axialkolbenpumpe
Tags:
Quelle: VL4, S.42
47
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4.11.2 Dosieranlage: Anforderungen an Mischkopf und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Gute und exakte Vermischung der Komponenten
  • Exakte Dosierung

  • Zudosierung von Trennmitteln und Additiven

  • Einfache Reinigung

Umsetzung:
  • Hochdruckmischkopf
  • Niederdruckmischkopf

  • Statisches oder dynamisches Mischelement bei ND-verfahren
  • Gegenstrominjektionsprinzip bei HD- Verfahren

  • Einwegmischer
  • Selbstreinigende Mischköpfe (nur bei Hochdruckmischköpfen)
Tags:
Quelle: VL4, S.42
48
Kartenlink
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4.11.3 Dosieranlage: Anforderungen an Temperiereinheit und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Homogene Temperaturverteilung

Umsetzung:
  • Temperierte, doppelwandige Materialbehälter
  • Temperierte Schläuche am Mischkopf
  • Plattenwärmetauscher/ Hochdruckwärmetauscher
Tags:
Quelle: VL4, S.43
49
Kartenlink
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4.11.4 Dosieranlage: Anforderungen an Materialspeicher und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Einfache Befüllung

  • Vermeiden von Auskristallisieren des Harzsystems

  • Vortemperieren des Harzes

Umsetzung:
  • Niederdruckpumpe

  • Rührwerk
  • Heizelemente

  • Heizelemente
Tags:
Quelle: VL4, S.43
50
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0
4.11.5 Dosieranlage: Anforderungen an Entlüftungseinheit und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Vermeiden von Lufteinschlüssen im Produkt

Umsetzung:
  • Formentlüftungsbaustein oder Steiger zur Entgasung des Werkzeugs
  • Vakuumpumpe
Tags:
Quelle: VL4, S.43
51
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4.12 Skizzieren Sie die Wirkprinzipien von zwei Fördersystemen, welche in Dosier- /Injektionsanlagen mit Mehrtopfsystem eingesetzt werden und beschreiben Sie deren Charakteristika.
• Zahnraddosierpumpe
  + Exakte Dosierung, konstanter Druck
  + Gute Reproduzierbarkeit
  + Geschlossener Prozess
  + Geringe Investitionen
  - Schlupf
  - Schädigung der Polymerketten möglich, daher niedrige
     Drehzahlen (üblich 20 – 200 s^-1)
  - Wartung
  - Nicht für abrasive Materialien geeignet


• Axialkolbenpumpe
  + Sehr hohe Injektionsdrücke realisierbar
  + Geschlossener Prozess
  + Sehr hohe Dosiergenauigkeit
  + Gute Durchtränkung durch Nachfördern des Materials
  - Hohe Investitionskosten


Skizze
Tags:
Quelle: VL4, S.46
52
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4.13 HP-RTM: Skizzieren Sie (schematisch) den zeitlichen Druckverlauf in Harz- und Härterzuleitung, im Angussbereich des Werkzeugs sowie die Bewegung des Steuerkolbens und erklären Sie die
Darstellung.
Skizze
Tags:
Quelle: VL4, S. 49
53
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4.14 Nennen Sie die Komponenten einer Spritzgießmaschine sowie je zwei Anforderungen und deren mögliche Umsetzungen.
Komponenten:
  • Antrieb
  • Plastifiziereinheit/ Spritzeinheit
  • Schließeinheit

Anforderungen und Umsetzungen auf folgenden Karteikarten
Tags:
Quelle: VL4, S.53
54
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4.14.1 Spritzgießmaschine: Anforderung an den Antrieb und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Öffnen und Schließen des Werkzeugs Rotieren und Vor-Zurückfahren der Schnecke
  • Energieeffizienz

Umsetzung:
  • Hydraulisch
  • Elektrisch
Tags:
Quelle: VL4, S.53
55
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4.14.2 Spritzgießmaschine: Anforderung an die Plastifiziereinheit/ Spritzeinheit und Umsetzung.
Anforderung: Befüllen mit Kunststoff
Umsetzung: Einfülltrichter, Schneckenstopfeinrichtung für DP

Anforderung: Plastifizieren, homogenisieren und fördern des Kunststoffes
Umsetzung: Schnecke, Zylinder, Heizbänder

Anforderung: Dosieren und Einspritzen der Schmelze
Umsetzung: Schnecke

Anforderung: Vermeiden von Rückströmen
Umsetzung: Rückstromsperre

Anforderung: Verbinden und Zuhalten von Plastifiziereinheit und Werkzeug
Umsetzung: Düse
Tags:
Quelle: VL4, S.53
56
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0
4.14.3 Spritzgießmaschine: Anforderung an die Schließeinheit und Umsetzung.
Anforderungen:
  • Aufbringen der Zuhaltekraft
  • Energieeffizienz

Umsetzung:
  • Mechanisch
  • Hydraulisch
  • Sonderform
Tags:
Quelle: VL4, S.53
57
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0
4.15 Als Antrieb von Spritzgießmaschinen kommen elektrische und hydraulische Antriebe zum Einsatz. Grenzen Sie beide Antriebe voneinander ab.
Elektrisch:
   • geringer Energieverbrauch durch Direktantrieb
   • hohe Präzision
   • Synchronbewegungen
   • keine Öl-Leckagen
   • geringere Lärmbelästigung
   • gut bei rotatorischen Bewegungen

Hydraulisch:
   • höhere Leistungsdichte (Servo- und Speicherhydraulik)
   • geringe Investitionskosten
   • eine Pumpe ist für verschiedene Achsen nutzbar
   • gut bei linearen Bewegungen
   • geringer Platzbedarf
Tags:
Quelle: VL4, S.54
58
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0
5.1 Welche beiden Kosteneinsparpotentiale bieten Tailored Composite Blanks? Von welchen Größen hängen diese Einsparpotentiale ab?
Abhängig vom Produktdesign und mechanischen Anforderungen

1. Ausschnitte (weniger Verschnitt)
2. Lastoptimierung
Tags:
Quelle: VL5, S.5
59
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0
5.2 Wo liegen die Möglichkeiten und Grenzen der Produktivitätssteigerung bei den einzelnen Stellengrößen (siehe Formel für Durchsatz)?
Prozessgeschwindigkeit : Begrenzt auf maximale Prozessabläufe (Konsolidierung, Interdiffusion, Porenbildung)

Tapedicke: Kann nicht unendlich erhöht werden, aufgrund des Thin-Ply Effektes

Tapebreite: Reduziert die Auflösung (Erhöht Verschnitt)

Dichte: Kann nicht vom System beeinflusst werden

Maschinenverfügbarkeit: Qualitätskenngrößen der Maschine

Systemeffizienz: Heutzutage durch die Produktionssyssteme begrenzt
Tags:
Quelle: VL5, S.7
60
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0
5.3 Worin unterscheiden sich DP-Legeköpfe und TP-Legeköpfe maßgeblich?
DP: Trennfolie entfernen, Wärmestrecke
TP: Wärme punktuell erst kurz vor der Andruckrolle
Tags:
Quelle: VL5, S.11ff
61
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0
5.4 Welche 2 Vorgänge müssen in der Fügezone vonstattengehen für einen erfolgreichen TP-Legeprozess?
1. Aufschmelzen des TP durch Heizquelle
2. Andrücken und Konsolidieren
Tags:
Quelle: VL5, S.13
62
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0
5.5 Warum bieten strahlungsbasierte Heizmechanismen so viele Vorteile, im Speziellen Laser?
Sehr gute Steuerbarkeit (Trägheit)
Hoher Materialdurchsatz
Tags:
Quelle: VL5, S.18
63
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0
5.6 Welche beiden Strategien für das Konsolidieren können unterschieden werden?
• In-Situ Konsolidierung
• Post-Konsolidierung
Tags:
Quelle: VL5, S.26
64
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0
5.7 Skizzieren Sie die prinzipiellen Wickelkinematiken.
Skizze

A) Rotation des Kerns, Translation des Legekopfes
B) Rotation und Translation des Wickelkerns
C) Rotation und Translation des Legekopfes
D) Rotation des Legekopfes, Translation des Kerns
Tags:
Quelle: VL5, S.31
65
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0
5.8 Nennen und skizzieren Sie zwei prinzipielle Abzugsmechaniken für Pultrusionsanlagen.
• Raupenabzug
• Bandabzug

Skizze
Tags:
Quelle: VL5, S.51f
66
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0
5.9 Skizzieren Sie eine Pullwinding-Anlage
Skizze
Tags:
Quelle: VL5, S.57
67
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0
5.10 Welche Wickelmaschinen zeichnen sich durch den höchsten Materialdurchsatz aus?
1. Wickelkarussell
2. Wickelportal
3. Wickelzelle (langsam)
Tags:
Quelle: VL. 5 S. 40
68
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0
5.11 Worin zeichnen sich die damit hergestellten Bauteile aus?
Rotationssymmetrische Bauteile
69
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0
6.1 Nennen Sie 3 unterschiedliche Greifer-Wirkprinzipien mit unterschiedlichen Greifertypen.
Kraftschluss:
   • Magnetgreifer
   • Klemmgreifer
   • Bernoulli-Greifer
   • Balg-Greifer
   • PC-Lüfter
   • Vakuumflächen-Greifer
   • Elektrostatik-Greifer: Polarisation des Greifguts -> Ladungsschwerpunktverschiebung


Stoffschluss:
   • Gefriergreifer
   • Adhäsionsgreifer


Formschluss:
   • Nadelgreifer
   • Spreizgreifer
   • Innengreifer
Tags:
Quelle: VL6, S.10
70
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0
6.2 Nennen Sie jeweils Vor- und Nachteile und nennen Sie für jeden Greifer typische Anwendungsfelder.
Bernoulli-Greifer:
  + geeignet für alle Halbzeugarten (auch getränkt)
  + schnell und zuverlässig
  + Harz leicht entfernbar
  + kein Kontakt, keine Faserstrukturschädigung
  -  geringe Haltekräfte
  -  Abstand zwischen Greifern nötig
Anwendung: alle Halbzeuge die nicht stark luftdurchlässig sind.


Gefrier-Greifer:
  + hohe Haltekraft auch bei nichtverklebten Halbzeugen
  -  Harz schlecht entfernbar
  -  lange Taktzeiten
Anwendung: Kleinserien


Nadel-Greifer:
  + hohe Haltekraft auch bei nicht verklebten Halbzeugen
  + kurze Taktzeiten
  + zuverlässig
  -  Harz schlecht entfernbar
  -  Schädigung der Faserstruktur
Anwendung: Großserien


Elektrostatikgreifer:
  + kann flexibel gebogen werden
  geeignet für luftdurchlässige Halbzeuge
  geeignet für Glas- und Kohlefaser (wenn trocken)
Tags:
Quelle: VL6, S.14ff
71
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0
6.3 Skizzieren Sie das Spannungdreieck der Handbung.
Handhabungsgeschwindigkeit
<––>
Handhabungssicherheit und -genauigkeit
<––>
Geringe mechanische Beeinflussung des Guts
<––>
Tags:
Quelle: VL6, S.5
72
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0
6.4 Welcher Zusammenhang gilt zwischen Greiffläche und Greifkraft?
Die Greifkraft ist proportional zur Greiffläche
Tags: Habe dazu nichts in der VL gefunden
Quelle:
73
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0
6.5 Worauf ist bei der Handhabung textiler Halbzeuge zu achten?
Wo liegen die Herausforderungen beim Handhaben von textilen Halbzeugen?
   • Geringe Biegesteifigkeit
   • Nicht verschiebefest
   • Luftdurchlässigkeit
Tags:
Quelle: VL6, S.8
74
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0
6.6 Worauf ist bei der Handhabung „nasser“ DP-FVK-Halbzeuge zu achten? Wo liegen die Herausforderungen?
Bei harzgetränkten Halbzeugen nimmt die Biegesteifigkeit sowie die Luftdurchlässigkeit ab. Es kommt zu einem stärkeren Anhaften des Halbzeugs auf der Auflagefläche. Das klebrige Harz verschmutzt zudem die Greifer.
Tags:
Quelle: VL6, S.8
75
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0
6.7 Worauf ist bei der Handhabung warmer TP-FVK-Halbzeuge zu achten? Wo liegen die Herausforderungen?
• Hohes Vakuum „zieht“ Thermoplast aus den Textilien heraus
• Mechanisches Klemmen erzeugen Verschnitt und Abkühlung
• Viskoser Thermoplast bleibt am Greifer kleben, z. B. Nadelgreifer
•  Vakuumnäpfe werden automatisiert gereinigt
• Abkühlung während des Transports muss minimiert/kompensiert werden, insbesondere bei dünnen Tapes
• Lokal abgekühlte Stellen führen zu Rissen und Eigenspannungen
• Jeglicher Kontakt von Maschinenelementen mit T<Tschmelz führt zur Abkühlung des Halbzeugs
Tags:
Quelle: VL6, S.9
76
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0
6.8 Wo in der Prozesskette des Leichtbaus ist die Handbung zu finden?
Überall
77
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0
6.9 Was ist das Ziel der Pfadgenerierung für die Handhabung? Welche Randbedingungen sind einzuhalten?
Ziele:
   • Transportzeit minimieren
   • Beschleunigung am Halbzeug minimieren

Randbedingungen:
   • Massenbeschleunigung des Roboters sind begrenzt
   • Enge Bahnkurven erzeugen Fliehkräfte
   • Werkzeugraum
   • Maschinenrahmen
Tags:
Quelle: VL6, S.7
78
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0
6.10 Welche weiteren wertschöpfenden Prozesse kann die Handbung neben dem reinen Transport leisten?
• Vorformgeben (Kanten, Tiefziehen, Verzerren)
• Temperieren (Erwärmen, Kühlen)
• Funktionalisieren (Inserts, Kleber)
• Prüfen (Temperatur, Geometrie, Position, Defekte)
Tags:
Quelle: VL6, S.44
79
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0
9.1 Welche Maßnahmen erlauben es Werkzeugbauern aus Hochlohnländern mit Werkzeugbauern aus Niedriglohnländern zu konkurrieren?
Qualität

Umstellung auf billige Werkzeuge nur nach und nach; nicht auf einmal. Da sonst nur Ausschuss -> pleite
80
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0
9.2 Skizzieren Sie den Prozessablauf beim Hinterspritzen von TP-FVK-Bauteilen. Welche Prozesse können im Werkzeug abgebildet werden?
Wo liegen hier die Herausforderungen im Einzelnen beim Hinterspritzen von TP-FVK?
Thermoformen -> Besäumen -> Hinterspritzen
(Verschnitt)

Verbindung zwischen den untschiedlichen Materialien (Temperaturunterschiede an der Fügestelle)
Tags:
Quelle: VL8 S. 31
81
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0
9.3 Nennen Sie wichtige Bauteilanforderungen für die Werkzeugauslegung. Welche Werkzeugeigenschaften resultieren daraus?
• Hohe Temperaturen (PEEK: bis 400 °C)
• Abrasive Fasern -> Abriebfestigkeit
• Aufbringung seitlichen Konsolidierungsdrucks an steilen Werkzeugflanken
• Spaltmaß zwischen Matrize und Patrize beeinflusst die Konsolidierung, durch isochoren Druckaufbau
• Oberflächenrauigkeit (bei Sichtteilen)
• Geringe Benetzbarkeit
• Positionierung, Fixierung und Vorspannung des warmen FVKs
• Faseranhäufungen müssen kompaktiert werden
• Hohe Drücke beim Spritzguss; niedrige für das Drapieren
82
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0
9.4 Nennen Sie drei Mechaniken zur Aufnahme von TP-FVK-Halbzeugen in einem Spritzgießwerkzeug
Bewegliche Halteelemente
Haltenadeln
Gefederte Führungsleisten
Spannbacken
83
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0
9.5 Warum ist der Fließprozess der Schmelze ein kritischer Vorgang beim Hinterspritzen und wie ist dieser auszulegen?
   • Schmelze kühlt bei langen Fließwegen ab
   • Temperatur der Schmelze reicht nicht zur Anbindung
   • Nachdruck (sonst Einfallstellen)
84
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0
9.6 Skizzieren Sie 2 Dichtprinzipien für Werkzeuge im Bereich TP-FVKs und deren Funktionsweise.
1. Dichtung in Trennebene
2. Dichtung in Scherebene
Tags:
Quelle: VL9, S.60f
85
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0
9.7 Worauf ist bei der Positionierung von Auswerferstiften zu achten?
   • nicht auf Sichtstellen
   • gleichmäßiger Auswurf (verkanten)
   • nicht an Schwachstellen des Bauteils
86
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0
9.8 Nennen Sie 2 Hochtemperaturelastomere für den Anwendungsbereich > 200 °C.
• Silikonkautschuk (ca. 250°C)
• Fluorkautschuk (ca. 280°C)
Tags:
Quelle: VL4, S.30
87
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0
9.9 Nennen Sie das prinzipinhärente Dilemma formadaptiver Werkzeuge und Endeffektoren.
• Stetigkeit der Oberflächen
• große Differenzen bzgl. mechanischer Eigenschaften (Steifigkeit, Festigkeit, Elastizität)
• Abformen der Eckradien
• Aktivierung aller Einzelaktuatoren -> hohe Stromaufnahme und hoher Steuerungsaufwand
Tags: Das sind die Herausforderungen... Keine Ahnung ob Dr. Emonts die meinte... ??
Quelle: VL9, S.46
88
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0
9.10 Nennen Sie 2 materialinhärente Dilemma bei elastischen Werkzeugen und Endeffektoren.
Werkzeug
   • Temperaturbeständigkeit des Silikons
   • Standhalten großer Dehnungen
   • Scharfkantige Halbzeuge
   • Schwierige Kühlung aufgrund Wärmeleitfähigkeit
   • (Dichtheit)

Endeffektor
   • Mikroskopische Faserausrisse an Laminatoberfläche
     - raue Oberfläche
   • Transparenz der Silikonrolle kann verloren gehen
     - Absorptionsgrad für Strahlung steigt an
     - Erwärmung
   • Schwierige Kühlung aufgrund Wärmeleitfähigkeit
89
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0
12.1 Nennen Sie die Herausforderung bei der Verwendung von Multimaterialsystemen.
• Auswahl der richtigen Materialkombinationen
    – unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen
    – unterschiedliche Wärmeausdehnung
    – galvanische Korrosion
• Entwicklung neuer Fügetechnologien
   – unterschiedliche Oberflächenenergien
   – unterschiedliche funktionale Gruppen
   – fasergerechtes Fügen
• Neue Methoden der Qualitätssicherung (zerstörungsfrei) müssen entwickelt werden
• Entwicklung neuer Simulationswerkzeuge (bspw. Kupplungsmodelle)
• Werkstoffgerechtes Recycling und Reparaturfähigkeit
• Übergreifende Kenntnis von Verarbeitungsverfahren und Designansätzen
Tags:
Quelle: VL12, S.7
90
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0
12.2 Warum werden Multimaterialsysteme eingesetzt?
• Ausnutzen der spezifischen Vorteile jedes Werkstoffes für den jeweiligen technischen Anwendungsfall:
   – Verbesserung der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Steifigkeit, Alterungs- und Crashverhalten)
   – Ausnutzen der werkstoffspezifischen Eigenschaften wie bspw. elektrische Leitfähigkeit von CF, zur Funktionsintegration (bspw. Structural Health Monitoring bei textilverstärktem Beton, Oberflächen und Korrosionsschutz von FVK)

• Ausnutzen von Prozessvorteilen verschiedener Werkstoffe, bspw. Formgebungsfreiheit bei FVK oder in der Industrie weit etablierte Herstellungsverfahren für Metalle
• Verbesserte Performance
• Reduzierte Kosten gegenüber monolithischen Bauteilen.
Tags:
Quelle: VL12, S.6
91
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0
12.3.1 Nennen Sie drei Multimaterialbauteile, die zugrundeliegende Materialkombination sowie die Vor- und Nachteile.
1. Airbaggehäuse, Türaufprallträger, Bremspedal...
• Organoblech mit hinterspritzten Kurzfaser-TP
• Kurz-/Langfasergranulat mit Endlosfaser-UD-Tapes
  + Anpassbar an Lastfall
  + Funktionsintegration
  + Stoffschlüssiger Verbund möglich
  + Steigerung mechanischer Eigenschaften
  + Materialeinsparung
  -  Komplexe Prozesstechnik
  -  Hohe Zykluszeiten
  -  Hohe Investitionskosten
  -  Stoffschluss nur bei kompatiblen Polymeren möglich

Tags: Aufgeteilt auf drei Karten
Quelle: VL12, S.8
92
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0
12.3.2 Nennen Sie drei Multimaterialbauteile, die zugrundeliegende Materialkombination sowie die Vor- und Nachteile.
2. Flugzeug-Innenverkleidung, Cabriodachmodul, Hutablage...
• Endlosfaser-Decklagen mit PUR-Schaumkern/Wabenkern
• Organoblech mit TP-Wabenstruktur
  + Sehr guter konstruktiver Leichtbau
  + Aufnahme von Zug und Druckkräften sowie Biegemomente
  + Materialeinsparung
  + Geringere Pressdrücke
  + Geringere Werkzeugkosten
  -  Formstabiler Schaumkern notwenig (aufwändige Herstellung)
Tags:
Quelle: VL12, S.9
93
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0
12.3.3 Nennen Sie drei Multimaterialbauteile, die zugrundeliegende Materialkombination sowie die Vor- und Nachteile.
3. A380 Außenhaut, Frontendträger, PKW-Dachrahmen, Autositze..
• Alu und Glasfasergelege mit EP Matrix (GLARE)
• Alu und Aramidfasergelege mit EP Matrix
• Dünnwandig Metallblech mit Kurzfaser-TP

  + Anpassbar an Lastfall
  + Steigerung mechanischer Eigenschaften
  + Materialeinsparung
  + Funktionsintegration
  -  Komplexes Fertigungsverfahren
  -  Hohe Werkzeugkosten
  -  Kein Stoffschluss
  -  Thermische Spannungen
Tags:
Quelle: VL12, S.10
94
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0
12.4 Nennen und bewerten Sie fünf Eigenschaften von thermoplastischen Matrizes.
+ Kurze Verarbeitungszyklen (etwa 1 min)
+ Höhere Schlagzähigkeit und Bruchdehnung
+ Höhere Energieabsorption
+ Bessere Ermüdungseigenschaften
+ Gute Medienbeständigkeit
+ Aufschmelzbar
+ Bei Raumtemperatur lagerfähig
+ Rezyklierbar
-  Hohe Prozesstemperaturen und –drücke bei der Verarbeitung erforderlich
-  Hohe Schmelzviskosität erschwert Imprägnierung
-  Kriechen bei hohen Temperaturen
Tags:
Quelle: VL12, S.11
95
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0
12.5 Nennen und bewerten Sie Eigenschaften von duroplastischen Matrizes.
+ Sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit
+ Gute Medienbeständigkeit
+ Kostengünstiger
+ Höhere Oberflächengüte
-  Bei Raumtemperatur spröde
-  Längere Verarbeitungszeiten
-  Nicht unbegrenzt lagerfähig
-  Nicht aufschmelzbar
-  Schlecht recyclebar
Tags:
Quelle: VL12, S.11
96
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0
12.6 Nennen Sie die Herausforderungen bei dem Fügen von Multimaterialsystemen.
• Unterschiedliche Schmelzpunkte und Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien
• Wärmeempfindlichkeit der Materialien (z.B. Schädigung der Matrix)
• Schadensinduzierung (Materialermüdungen, Korrosion, Faserbruch, Delamination) durch mechanischen Verbindungstechniken (Stanznieten) bei FVK-Metall-Hybriden
• Materialgerechte Krafteinleitung: optimale Faseranbindung
• Einseitig/ eingeschränkte Zugänglichkeit (z.B. in profilintensiven Bauweisen)
• Neue Methoden der Qualitätssicherung (zerstörungsfrei) müssen entwickelt werden
• Häufig Oberflächenvorbehandlungen nötig
• Kosten für Anlagen, Hilfsfügeteile und Bauteilvorbereitung
Tags:
Quelle: VL12, S.15
97
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0
12.7 Nennen Sie die wirtschaftlichen Herausforderungen bei Prozessketten.
• Wirtschaftliche Gestaltung jedes Prozessschrittes in einer Prozesskette, um Gesamtwirtschaftlichkeit zu gewährleisten
• Investitionsentscheidungen entlang der Prozesskette
  – Analyse der Prozesse und Prozessschritte nach bestimmten Kriterium, Investition in den kritischen Prozessschritt zur Erhöhung der Gesamtwirtschaftlichkeit
  – Mittels Skalierungsanalyse: Definition der Austragsleistung und Durchlaufzeiten -> Anzeige der schrittweise zu tätigenden Anlageninvestitionen in Abhängigkeit der definierten Parameter
• Synchronisation der Prozessschritte, um optimalen Ablauf zu garantieren (Vermeidung von Leerlauf und Pufferzeiten) -> Berücksichtigung von unterschiedlichen Maschinenproduktivitäten
• Reduzierung von Logistikkosten durch die Vermeidung von hohen Lagerbeständen, bspw. teure Lagerung von Duroplast-Prepregs, da gekühlte Lagerung erforderlich
• Bedarf einer Produkt- und Prozesskostenrechnung, um eine aussagekräftige Wirtschaftlichkeitsberechnung zu garantieren, da immer mehr indirekte Kosten, die keinen direkten Bezug zur Produktionsmenge haben, ins Gewicht fallen -> Bedarf an komplexen Datenerhebungen
Tags:
Quelle: VL12, S.22
98
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0
12.8 Nennen Sie die technischen Herausforderungen bei Prozessketten.
• Abstimmung einzelner Bewegungsabläufe (Werkzeugbewegung, Handhabung, Aufheizen, ...)
• Vernetzung der einzelnen Prozessschritte
   – Daten aus den einzelnen Prozessschritten müssen aufgenommen und einem übergeordneten Produktionsleitsystem zur Verfügung gestellt werden
   – Datenformate und -schnittstellen müssen passen
   – Einheitliche Datenakquisemechanismen
   – Mechanische/ physikalische Schnittstellen für Anlagenkomponenten verschiedener Hersteller
• Kompatibilität zwischen den Betriebssystemen der Fertigungseinheiten herstellen
• Prozessintegrierte Qualitätsüberwachungen aller Eingangsmaterialien, Zwischen- und Endprodukten
realisieren
• Variabilität/ Übertragbarkeit bzw. Integrierbarkeit von weiteren/ neuen Prozessschritten
• Robuste und fehlerfreie Prozessverkettungen, sodass eine hohe Prozessqualität gewährleistet ist
   – Ausfallwahrscheinlichkeit bei einer verketteten Anlage liegt deutlich höher als bei einer Einzeltechnologie
• Einfache Bedienbarkeit
• Unterschiedliche Systemlieferanten:
Tags:
Quelle: VL12, S.24
99
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0
12.8 Beim Umformen und Hinterspritzen kann man zwischen zwei Prozessvarianten unterscheiden. Nennen Sie diese und grenzen Sie diese voneinander ab.
1. Integrierter Prozess (one-shot)
   • keine Nachbearbeitung
   • kein Materialabfall im Umformprozess
   • weniger Handling
   • hohe Funktionsintegration
   - hohe Werkzeugkosten
   - Prozesskomplexität

2. Einleger Prozess (two-shot)
   • mehrere Einleger
   • mehrfach Einspritzungen
   • hohe Oberflächenqualitäten
   • komplexe Geometrie der Einleger
   • niedrige Werkzeugkosten
   - zusätzlicher Prozessschritt
   - Materialabfälle
Tags:
Quelle: VL12, S.27ff
100
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0
12.10 Beschreiben Sie den Verfahrensablauf des Tailored LFT-D-Prozesses und beschreiben Sie Vor- und Nachteile des Verfahrens.
LFT-D: Langfaserverstärkte Thermoplaste im Direktverfahren
  1. UD-Tape
  2. Tailored Blank mittels FibreForge Ablage
  3. Konsolidiertes Tailored Blank
  4. IR-Heizer
  5. Pressen mit LFT-D

+ Vollautomatisiertes Konzept der Serienfertigung
+ Gewichtsreduzierung durch lokale Verstärkung bei strukturellen und semi-strukturelle Anwendungen
+ Hohe Festigkeit und Steifigkeit durch Verwendung von Langfasern
+ Individuell angepasste Faserorientierung realisierbar
+ Endkonturnahe Fertigung durch die Tailored Blanks im Vergleich zu anderen textilen Halbzeugen -> Verschnittreduktion
+ Gute Möglichkeit zur Rezyklierung von Verschnitt in LFT-Herstellung
+ Kurze Zykluszeiten von unter 30 s realisierbar
+ Hohe Scherfestigkeit der UD-Tapes beim Pressvorgang

- Limitierte Drapierbarkeit der Tailored Blanks
- Limitierte Wirtschaftlichkeit der Tailored Blanke Herstellung
Tags:
Quelle: VL12, S.36
101
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0
12.11 Beschreiben Sie den Verfahrensablauf der Prozesskette Spritzgießen-PUR-Überfluten und beschreiben Sie Vor- und Nachteile.
1. Einspritzen der Thermoplastmatrix in die erste Kavität
2. Abkühlen und Aushärten
3. Öffnen des Werkzeugs und Bewegen des
Spritzlings in zweite Kavität
4. Werkzeug schließen
5. Überfluten mit Polyurethan (PUR) oder Polyurea (PUA) in die zweite Kavität (Mischkopf direkt an Kavität im Spritzgießwerkzeug angedockt)
6. Abkühlen und Aushärten des PUR/PUA- Systems
7. Werkzeug öffnen und Bauteil entnehmen

+ Wirtschaftliche Herstellung in einem Arbeitsschritt
+ Geringer Logistikaufwand, da Zwischenlagerung und
Zwischentransport wegfallen
+ Hohe Designfreiheit
+ Verbesserte Haptik, Glanz und Kratzfestigkeit der Bauteile im
Vergleich zu thermoplastischen Teilen
+ Partielles Beschichtenmöglich
+ Kurze Zykluszeiten
+ Vollautomatisierter Prozess, gute Reproduzierbarkeit
-  Schlechte Rezyklierbarkeit
-  Komplexe Prozessführung aufgrund stattfindender chemischer
Reaktion im Werkzeug
Tags:
Quelle: VL12, S.41
102
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0
12.12 Beschreiben Sie den Verfahrensablauf der Prozesskette Spritzgießen-Innenhochdruckumformen und beschreiben Sie Vor- und Nachteile.
1. Einlegen von Rohren (geschlossene Profile) in ein offenes Werkzeug
2. Werkzeug schließen und an Rohrendungen Leitungen andocken
3. Umformen mittels Einpumpen des Wirkmediums
4. Umspritzen des Rohres mit Kunststoff
5. Veränderung des IHU-Mediums mit Luftdruck
6. Werkzeug öffnen und Bauteil entnehmen

+ Geeignet für die Großserienfertigung
+ Belastungsgerechte Gestaltung des Hybridbauteils
+ Gute Oberflächen und festigkeitswerte durch Kaltverformung
des Metalleinlegers
+ Geringere Anlagenkosten als bei getrennter Ausführung der
beiden Prozesse (Wegfall redundanter
Anlagenkomponenten)
-  TeureWerkzeuge
Tags:
Quelle: VL12, S.48
103
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0
12.13 Beschreiben Sie den Verfahrensablauf bei der G.L.A.R.E.-Verarbeitung und beschreiben Sie Vor- und Nachteile.
GLARE = Glass Fiber Reinforced Aluminum mit DP-Matrix
Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy
1. Eloxieren der Alubleche, um sie gegen Korrosion zu schützen
2. Auftragen eines Grundierungsmittel für den Klebstoff
3. Zuschneiden der Sheets
4. Einlegen der Sheets von Hand in den Rumpf
5. Schichtweiser Aufbau von Klebefolie, zugeschnittenen Glasfasermatten und Alu-Sheets (sog. Panels) -> Der wechselnde Aufbau erfolgt nach so genannten Legeplänen.
6. Aushärten im Autoklav und verkleben
  – bei Drücken bis zu 11 bar,
  – Temperaturen bis zu 180° C
  – Dauer bis zu 4 Std.

+ Bessere mechanische Eigenschaften (Festigkeit, Rissbeständigkeit, Ermüdungseigenschaften) als bei reinen Alu- Bauteilen
+ Besserer Korrosionsschutz, da nur die äußere Alu-Schicht von Korrosion betroffen ist
- Lange Zykluszeiten (Aushärtung im Autoklav dauert mehrere Stunden)
- Geringe Scherfestigkeit aufgrund verschiedener Materialien führt zu erhöhter Delaminationsgefahr
- Weiterverarbeitbarkeit ist stark eingeschränkt z. B. mittels Umformen, Bohren, Wärmebehandeln, Spannen, Schweißen, Schmieden
- Sehr teuer (6-facher Preis als von Aluminium)
Tags:
Quelle: VL12, S.55
Kartensatzinfo:
Autor: Felix
Oberthema: Maschinenbau
Thema: Leichtbauproduktion
Veröffentlicht: 04.03.2020
Tags: Leipro
 
Schlagwörter Karten:
Alle Karten (103)
Aufgeteilt auf drei Karten (1)
Das sind die Herausforderungen... Keine Ahnung ob Dr. Emonts die meinte... ?? (1)
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