Nieuw onderzoek biedt richtlijnen voor geoptimaliseerd overgieten van thermoplastisch composiet

Overmolding is een technologie waarbij een thermoplastisch composietlaminaat wordt gethermovormd en vervolgens door spuitgieten wordt omgevormd. Dit fabricageproces in bijna netvorm is zeer geschikt voor de geautomatiseerde productie van grote series van complexe 3D-structuren met uitstekende structurele prestaties en een hoog niveau van functie-integratie.

Het ontbreekt de industrie echter aan tools voor procesontwerp. Om op deze behoefte in te spelen, analyseerden onderzoekers van het ThermoPlastic composietonderzoekscentrum (TPRC, Enschede, Nederland) het overmolding-proces, waarbij ze zich concentreerden op de hechtsterkte tussen het overmolded composietlaminaat en de geïnjecteerde polymeerhars/versterkte composieten. Met behulp van procesmodellering en mechanisch testen evalueerden ze zowel een eenstaps als een tweestaps proces. De resultaten toonden duidelijk verschillende procesmechanismen en resulterende materiaalstructuur en mechanische prestaties in de overgegoten composietonderdelen.

Vertrekkend van De Gennes' klassieke reptatietheorie voor reptatie en genezing van amorfe polymeren, werd een alternatieve benadering ontwikkeld om de sterkte-ontwikkeling voor semi-kristallijne materialen te beschrijven. Een rudimentaire beschrijving van de smeltgraad werd geïmplementeerd om de bindingssterkte te voorspellen als een functie van de thermomechanische geschiedenis aan het grensvlak tijdens het vormen en de daaropvolgende harsinjectie voor PA6 en PEEK, beide semi-kristallijne matrixmaterialen.

Het volledige artikel, "Analyse van het thermoplastische composiet overmolding-proces:interfacesterkte" is te vinden in Frontiers in Materials. Lees hier meer over het overmolding-onderzoek van TPRC.

Reptatie

Een theorie voorgesteld door Piere Gill deGennes in 1971 en later uitgebreid tot het buismodel door Maasai Doi en Sam Edwards. Het beschrijft de thermische beweging van lange polymeerketens in geconcentreerde oplossingen en smelten, waarbij wordt aangenomen dat individuele polymeerketens, beperkt door hun buren, voornamelijk langs hun eigen contouren op een slangachtige manier bewegen. Vandaar de naam, afgeleid van het Latijnse reptare , te kruipen. Op reptatie gebaseerde modellen zijn naar verluidt succesvol geweest in het verzoenen van een breed scala aan experimentele waarnemingen en zijn in grote lijnen in overeenstemming met recentere computationele resultaten.

REFERENTIES | "Geactiveerde reptatie:koppeling van polymeerdynamiek aan dichtheidsfluctuaties" en "Reptatie- en buismodel" van polymerdatabase.com