Nieuwe studie biedt ontwerprichtlijnen voor thermoplastisch composiet overvormen

Overvormen is een technologie waarbij een thermoplastisch composiet laminaat gethermoformeerd wordt en vervolgens injectie-overvormd. Dit near-net-shape productieproces is goed geschikt voor geautomatiseerde grote series productie van complexe 3D-structuren met uitstekende structurele prestaties en een hoog niveau van functie-integratie.

Echter, de industrie mist procesontwerptools. Reagerend op deze behoefte, analyseerden onderzoekers bij het ThermoPlastic composite Research Center (TPRC, Enschede, Nederland) het overvormproces, gefocust op de hechtsterkte tussen het overvormde composietlaminaat en het geïnjecteerde polymere hars/versterkte composieten. Met behulp van procesmodellering en mechanische testen evalueerden ze zowel een single-step als een dual-step proces. Resultaten toonden duidelijk verschillende procesmechanismen en resulterende materiaalstructuur en mechanische prestaties in de overvormde composietonderdelen.

Vanaf De Gennes' klassieke reptatietheorie voor reptatie en heling van amorfe polymeren, werd een alternatieve benadering ontwikkeld om de sterktontwikkeling te beschrijven voor halfkristallijne materialen. Een rudimentaire beschrijving van de graad van smelting werd geïmplementeerd om de hechtsterkte te voorspellen als functie van de thermo-mechanische geschiedenis aan de interface tijdens vormgeven en daaropvolgende harsinjectie voor PA6 en PEEK, beide halfkristallijne matrixmaterialen.

Het volledige artikel, "Analysis of the Thermoplastic Composite Overmolding Process: Interface Strength" kan gevonden worden in Frontiers in Materials. Lees meer over TPRC's overvormonderzoek hier.

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 polymere ketens in geconcentreerde oplossingen en smelten, postulërend dat individuele polymere ketens, geboeid door hun buren, zich primair langs hun eigen contouren in een slangachtige beweging voortbewegen. Vandaar de naam, afgeleid van het Latijn reptare, kruipen. Reptatie-gebaseerde modellen zijn naar verluidt succesvol geweest in het verenigen van een breed scala aan experimentele waarnemingen en zijn breed in overeenstemming met meer recente computationele resultaten.

REFERENTIES | "Activated reptation: Coupling of polymer dynamics to density fluctuations" en "Reptation and Tube Model" van polymerdatabase.com