Analyse der Morphologie spritzgegossener Mikrobauteile · Bild 2: Prinzip einer Plastifiziereinheit mit Kolbenvorplastifizierung und Kol-beneinspritzung [11] Die Durchführung von

Nguyen-Chung u. a. Analyse der Morphologie

© Carl Hanser Verlag Zeitschrift Kunststofftechnik / Journal of Plastics Technology 7 (2011) 3

eingereicht/handed in: 25.08.2010 angenommen/accepted: 24.06.2011

Dr.-Ing. Tham Nguyen-Chung1, Dipl.- Wi.-Ing. Cindy Löser2, Dr.-Ing. Gábor Jüttner2,

Dr.-Ing. Martin Obadal, Dr.-Ing. Tung Pham3, Prof. Dr.-Ing. Michael Gehde1 1TU Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe 2Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH 3Borealis Polyolefine GmbH

Analyse der Morphologie spritzgegossener Mikrobauteile Unter Berücksichtigung von vollständig implementierten Materialdaten und akkuraten Randbedingun-gen wurde der Formfüllvorgang einer Mikrokavität mit Hilfe des Programms Moldflow Plastics Insight simuliert und daraus die instationäre thermo-rheologische Situation in der Kavität ermittelt. Parallel dazu dienten Experimente mit einer präzisen Mikrospritzgießmaschine (formicaPlast) der Erfassung wichtiger Prozessgrößen, die eine Beurteilung und zugleich eine gezielte Verbesserung der Qualität der Simulation ermöglichten. Darauf aufbauend erfolgte eine systematische Untersuchung der Aus-wirkung der ermittelten thermo-rheologischen Situation in der Kavität auf die resultierende Morpholo-gie in Mikrobauteilen aus einem teilkristallinen Thermoplast (PP). Grundlegende Mechanismen bei der Ausbildung der Gefügestruktur in einer Mikrokavität sowie wichtige Einflussfaktoren zur möglichen Beeinflussung der Morphologie in einem Mikroformteil konnten aufgezeigt werden.

Morphology analysis of injection molded mi-cro-parts The software package Moldflow Plastics Insights was used to simulate the filling of a micro cavity by considering precise material data and accurate boundary conditions. Experiments were carried out on an accurately controlled micro-injection molding machine (formicaPlast) for providing important para-meters to verify the simulation results and improve the accuracy of the simulation. Analyses of the transient thermo-rheological results with regard to their influence on the morphology of semi-crystalline (PP) micro-parts give rise to the mechanisms of the morphological formation and identify possible influencing factors.

Zeitschrift Kunststofftechnik Journal of Plastics Technology archival, peer-reviewed online Journal of the Scientific Alliance of Polymer Technology archivierte, peer-rezensierte Internetzeitschrift des Wissenschaftlichen Arbeitskreises Kunststofftechnik (WAK) www.plasticseng.com, www.kunststofftech.com

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Nguyen-Chung u. a. Analyse der Morphologie

Zeitschrift Kunststofftechnik 7 (2011) 3 87

Analyse der Morphologie spritzgegossener Mikrobauteile

T. Nguyen-Chung, C. Löser, G. Jüttner, M. Obadal, T. Pham, M. Gehde

1 EINLEITUNG

Zur Berechnung der Formfüllvorgänge in konventionellen Kavitäten zählt die 3D-Simulation mit Hilfe von kommerziellen Programmen mittlerweile bereits zum Stand der Technik, deren Einsatz zur Beschreibung des Füllverhaltens im Mikrospritzgießwerkzeug jedoch in vieler Hinsicht an Grenzen stößt. Untersu-chungen zeigen, dass bei Formteilen mit sehr kleinen Wanddicken ungenaue Ergebnisse für Füllbilder und Druckverluste erzielt werden [1]. Einerseits ist dies auf die fehlende Genauigkeit der Materialdaten [2] und andererseits auf die nicht ausreichend präzise Formulierung der erforderlichen, vor allem thermi-schen Randbedingungen zurückzuführen [3, 4].

Bekanntlich steigt mit zunehmendem Miniaturisierungsgrad das Verhältnis der Oberfläche zum Volumen des Formteils und dementsprechend nimmt der Ein-fluss der thermischen Verhältnisse an den Rändern auf das Füll- und Erstar-rungsverhalten zu. Es ist daher zu erwarten, dass das Formfüllverhalten und die daran anschließende Strukturbildung in einer Mikrokavität empfindlicher auf die unterschiedlichen Prozesseinstellungen reagieren. Dies könnte in Extremfällen in einem anderen Bild der Morphologie resultieren, als es bei konventionellem Spritzgießen der Fall ist. Diese Besonderheit bietet zugleich die Möglichkeit, die Betrachtung der Morphologie in einem Mikroformteil als ein zusätzliches Mittel zur Verifizierung der Ergebnisse der Formfüllberechnung zu nutzen.

Zum Kristallisationsverhalten von Polymeren im ruhenden Zustand existieren bereits ausführliche Veröffentlichungen. Entscheidend für den Start eines Kris-tallisationsvorganges ist bekanntlich die Bildung von wachstumsfähigen Kristal-lisationskeimen, die beim Vorhandensein von fremden Grenzflächen begünstigt wird. Sowohl die Keimbildungsgeschwindigkeit als auch die Keimwachstumsge-schwindigkeit sind stark temperaturabhängig und durchlaufen jeweils ein Maxi-mum, wobei das Maximum der Wachstumsgeschwindigkeit bei einer höheren Temperatur als das der Keimbildungsgeschwindigkeit liegt [5].

Bei langsamer Erstarrung im Ruhezustand wächst um jeden Kristallkeim in ra-dialer Richtung kugelförmig ein aus kristallinen und nichtkristallinen Bereichen bestehender Sphärolith. Dabei lagern sich die Molekülketten in Form von La-mellen senkrecht zur Wachstumsrichtung des Sphärolithen an. Es sind mindes-tens vier verschiedene Kristallmodifikationen des in dieser Arbeit eingesetzten isotaktischen Polypropylens bekannt: α-, β-, γ- und δ-Form, wobei die letzten zwei Kristallformen relativ selten vorkommen [6].

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Der Temperaturbereich für das Wachstum von β-Sphärolithen liegt zwischen 105 °C und 140 °C, während α-Sphärolithe im Gegensatz dazu bei 5-10 °C hö-heren Temperaturen wachstumsfähig sind [7]. Beim Spritzgießen entsteht auf-grund der raschen Abkühlung eine hohe Anzahl von Keimen, die fast aus-schließlich zu α-Sphärolithen wächst, denn das Material ist schon vollständig auskristallisiert, bevor β-Sphärolithe wachstumsfähig werden. Der Anteil der β-Modifikation ist stark von der thermischen Geschichte, der Abkühlbedingung und der Konzentration von Keimbildnern abhängig [8]. Insbesondere bilden sich die β-Sphärolithe bei langsamer Abkühlung und geringer Anzahl von Keimen. In diesem Fall können sie aufgrund der 20 % höheren Wachstumsgeschwindigkeit die α-Sphärolithe im Wachstum überholen, was sich an der konkav gekrümmten Begrenzungsfläche der β-Sphärolithe zeigt. Die Begrenzung zwischen zwei α-Sphärolithen ist vorwiegend gerade [9].

Wird die Schmelze beim Einfließen in eine kalte Form verstreckt bzw. geschert, wie es beim Spritzgießen der Fall ist, erfolgt die Kristallisation aus einer orien-tierten Schmelze. Dabei werden Reihenkeime gebildet, die das Anlagern von weiteren Molekülketten fördern [10]. Diese Oberfläche bildet die Grundlage für weiteres Kristallwachstum, welches lamellare Aufwachsungen in regelmäßigen Abständen aufweist. Diese Strukturen werden als Shish-Kebab-Strukturen be-zeichnet. So entstehen aufgrund der stark gedehnten Schmelze mehrere ge-streckte Molekülketten, den so genannten Shishs, die als Festigkeitsträger die-nen und von ringförmigen Faltungen (Kebab) umgeben sind. Diese Faltungen sind ineinander geschachtelt und Verbindungsmoleküle zwischen den Faltun-gen halten diese zusammen [10]. In einem spritzgegossenen Formteil sind in der Regel im randnahen Bereich orientierte Strukturen und im Kern Sphärolithe vorzufinden. Im Falle des Mikrospritzgießens ist es durchaus denkbar, dass die orientierte Randschicht den größten Teil des Formteilquerschnittes ausmacht. Dies bietet die Möglichkeit zur Realisierung von differenzierten Bildern der Mor-phologie bei gezielter Einstellung der Prozessparameter, was eine systemati-sche Untersuchung der Morphologie in spritzgegossenen Mikrobauteilen er-möglicht.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde mit dem Spritzgießsimulationsprogramm Moldflow Plastics Insight die Berechnung der thermo-rheologischen Situation in einer Mikrokavität durchgeführt. Dies erfolgte vor allem unter Einbeziehung der Druckabhängigkeit der Viskosität und der durch Reverse Engineering ermittel-ten Wärmeübergangskoeffizienten [3, 4]. Parallel dazu dienten Experimente mit einer präzise arbeitenden Mikrospritzgießmaschine (formicaPlast) der Erfas-sung wichtiger Prozessgrößen wie Druck und Füllgrad, die eine Beurteilung und zugleich eine gezielte Verbesserung der Qualität der Simulation ermöglichten. Darauf aufbauend erfolgte eine systematische Untersuchung der Auswirkung der berechneten thermo-rheologischen Situation in der Kavität auf die mit Hilfe der Lichtmikroskopie aufgenommenen Gefügestrukturren in einem teilkristalli-nen Mikroformteil aus isotaktischem Polypropylen, die sowohl Aussage über die Qualität der Simulationsberechnung als auch Aufschlüsse über die Mechanis-

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men der Morphologie-Bildung in spritzgegossenen Mikroformteilen ermöglich-ten.

2 EXPERIMENTE

2.1 Material

Für die Durchführung der Versuche wurde ein Homopolymerisat des Polypropylens von der Firma Borealis (PP DM55 pharm) verwendet. Die Verar-beitungsbedingungen von Polypropylen für das Spritzgießen liegen bei einer Massetemperatur von 200 °C bis 300 °C, einer Werkzeugtemperatur von 20 °C bis 100 °C und einem Spritzdruck bis 1200 bar. Das vorliegende Polypropylen hat einen Schmelzbereich von 162-166 °C und eine Dichte von 0,905 g/cm³.

2.2 Formteilgeometrie

Für die vorliegende Arbeit wurden anhand des Formteiles „Mikroplatte“ Form-füllstudien und -simulation durchgeführt. Dieses verfügt über eine Länge von 12 mm, eine Breite von 11 mm und eine Wanddicke von 0,5 mm. Das Schussvo-lumen beträgt 75 mm³, Bild 1.

Bild 1: Formteil „Mikroplatte“

2.3 Maschine und Werkzeug

Die Versuche wurden auf einer Kolbenmaschine mit einer Kolbenplastifizier-einheit – der formicaPlast M2 – durchgeführt. Bild 2 zeigt die Prinzipdarstellung einer Plastifiziereinheit mit Kolbenvorplastifizierung und Kolbeneinspritzung. Das Aufschmelzen des Kunststoffgranulates erfolgt ausschließlich durch Wär-meleitung von beheizten Zylindern [11]. Daher arbeitet diese Maschine mit ei-nem 6-mm-Vorplastifizier- und einem 3-mm-Einspritzkolben, um so die thermi-sche Homogenität und Plastifizierleistung zu gewährleisten. Zum einen ermög-licht die örtliche Trennung von Einspritzkolben und Vorplastifizierkolben ein

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exakteres Einspritzen. Zum anderen erlaubt dies, den Einspritzvolumenstrom direkt über die Kolbengeschwindigkeit zu steuern, da sich vor dem Einspritzkol-ben weitestgehend homogene Schmelze befindet. Weiterhin ist ein wegabhän-giges Umschalten von Formfüllen auf Nachdruck möglich. Es können Spritzdrü-cke über 2500 bar und Kolbengeschwindigkeiten bis 500 mm/s erreicht werden.

Bild 2: Prinzip einer Plastifiziereinheit mit Kolbenvorplastifizierung und Kol-beneinspritzung [11]

Die Durchführung von experimentellen Füllstudien diente u. a. der Erfassung der Zusammenhänge zwischen Fließweglängen und Druckverläufen. Der Werkzeuginnendruck wurde mit Hilfe eines miniaturisierten Quarzsensors vom Typ 6183A der Firma KISTLER gemessen. Dieser Quarzsensor eignet sich zum Überwachen, Steuern und Regeln beim Spritzgießen von Thermoplasten und ermöglicht es, den Werkzeuginnendruck bis 2000 bar zu messen. Der Druck-sensor ist direkt am Anguss platziert, Bild 3. Des Weiteren ist in der Abbildung zu erkennen, dass dieser Formeinsatz mit Thermofühlern ausgestattet ist, die eine Messung der Temperaturverteilung im Werkzeug während des Einspritz-vorganges ermöglichen. Diese sind aber bei den Versuchen für die vorliegende Arbeit nicht genutzt worden.

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Bild 3: Platzierung des Drucksensors im Werkzeug

2.4 Füllstudien bei systematischer Variation von Prozess-parametern

Bild 4 zeigt den Werkzeuginnendruckverlauf einer kompletten Formfüllstudie von 8 Versuchspunkten, die durch die Variation des Einspritzweges entstanden sind. Für jeden Versuchspunkt wurden jeweils fünf aufeinander folgende Spritz-zyklen realisiert. Aufgrund der Anschaulichkeit ist hier jeweils eine gemittelte Kurve anstelle der fünf separaten Kurven gewählt worden. Die Spitzenwerte aller Druckkurven liegen eindeutig auf einer gemeinsamen, aufsteigenden Kur-ve.

Der höchste Wert der jeweiligen Druckkurve wird in Beziehung zum jeweiligen Formfüllgrad gesetzt. Der Formfüllgrad gibt den prozentualen Wert an, welches Volumen ein Formteil im Vergleich zu einem komplett gefüllten Formteil auf-weist. Um dies genau zu dokumentieren, werden zuerst die Formteile von ei-nem Scanner mit einer Auflösung von 1600 ppi erfasst, Bild 5. Mit Hilfe eines Bildverarbeitungsprogramms werden die Grenzen der Formteile identifiziert und die dazugehörigen Flächen in Pixel berechnet. Aus den fünf Flächenwerten, die einer Versuchseinstellung zugeordnet sind, werden ein Mittelwert und die Stan-dardabweichung berechnet. Der Formfüllgrad eines Teiles ergibt sich aus dem Verhältnis des ermittelten Mittelwertes und des entsprechenden Referenzwer-tes eines voll gefüllten Formteils sowie einer nachträglichen Korrektur, um auch das Volumen des Angusses einzubeziehen.

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Bild 4: Werkzeuginnendruckverläufe für 8 verschiedene Fließweglängen einer kompletten Versuchsreihe

Zur Untersuchung der Zusammenhänge zwischen den veränderlichen Prozess-bedingungen beim Spritzgießen und deren Auswirkungen auf die morphologi-sche Struktur im Formteil wurden Werkzeugtemperatur, Schmelzetemperatur und Kolbengeschwindigkeiten systematisch variiert. Der Nachdruck wird auf Null (pN = 0) eingestellt, um so den tatsächlichen Formfüllgrad in Abhängigkeit vom vordefinierten Einspritzweg zu erhalten.

Bild 5: Formteile mit unterschiedlichem Füllgrad

Wie schon oben erwähnt, liegt die Verarbeitungstemperatur von Polypropylen zwischen 200 °C und 300 °C. Daher wurde bei diesen Versuchen sowohl eine Temperatur nahe der unteren Grenze, bei 220 °C, und der oberen Grenze, bei 280 °C, als auch bei mittlerer Schmelzetemperatur von 250 °C gewählt, um so-mit das Fließverhalten der Schmelze in Extremfällen gut darstellen zu können. Bei der Werkzeugtemperatur kamen Temperaturen von 30 °C, 50 °C und 70 °C zum Einsatz. Die Kolbengeschwindigkeit wurde mit 15 mm/s, 100 mm/s und 210 mm/s variiert. Bei geringerer Kolbengeschwindigkeit als 15 mm/s erreichte die Schmelze die Kavität nicht.

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2.5 Mikroskopische Untersuchungen

Es wurden Dünnschnitte mit einer Stärke von 10 µm auf einem Rotationsmikro-tom erstellt. Die präparierten Dünnschnitte wurden mit dem Polarisationsmikro-skop BX51 der Firma Olympus mikroskopiert.

Polypropylen gehört aufgrund der Ausbildung kristalliner Bereiche, die sich aus langen, parallel zueinander angeordneten Ketten zusammensetzen, zur Gruppe der doppelbrechenden Materialien. Doch auch übergeordnete Strukturen, wie Sphärolithe oder durch Verstreckung orientierte Polymerketten, welche typisch für die Struktur von Spritzgussteilen sind, lassen sich mit polarisationsoptischer Mikroskopie analysieren. Bild 6 zeigt beispielhaft ein mit einem 4x-Objektiv er-zeugtes Übersichtsbild für einen Dünnschnitt, der aus der Mitte des Formteils entnommen wurde. Morphologisch interessante Bereiche wurden mit höherer Auflösung (20x- und 40x-Objektiv) mikroskopiert.

Bild 6: Übersichtsbild eines Mikrotomdünnschnittes, orange Markierung zeigt den Bereich für die vergrößerten Abbildungen 9-12 (1,8-2 mm vom Anguss entfernt)

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3 SIMULATION

Das Programm Moldflow Plastics Insight, Version 6.2, Revision 2 wurde einge-setzt, um den Formfüllvorgang mit einem 3D-Modell zu berechnen. Die Mikro-Platte mit Anguss wurde mittels Tetraeder dreidimensional vernetzt, Bild 7. Das entstehende FE-Gitternetz musste so lange verfeinert werden, bis sich keine Auswirkungen mehr auf die erzielten Ergebnisse der Druck-Füllgrad-Beziehung zeigten. Die mittlere Seitenlänge der Tetraeder beträgt an der Oberfläche 0,12 mm. In Dickenrichtung wurden 12 Tetraeder-Reihen generiert. Insgesamt be-steht das Gitternetz aus mehr als einer Million Tetraedern.

Es erfolgte jedoch nicht nur eine Ortsdiskretisierung durch die Erstellung eines feinen Netzes, sondern auch die Diskretisierung der Zeit musste fein genug gewählt werden. Dazu wurde der maximale Volumenanstieg pro Zeitschritt vom im Programm standardmäßig eingestellten Wert von 4 % auf 0,25 % des Ge-samtvolumens herabgesetzt.

Für das verwendete Material (PP DM55 pharm) gab es vor Beginn der Untersu-chung noch keine Daten in der Materialdatenbank des Programms Moldflow Plastics Insight. Diese sind aber für eine exakte Berechnung der Simulation er-forderlich und mussten noch ermittelt werden. Wichtig ist dabei die Untersu-chung der Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität sowie der Druck-, Scherraten- und Temperaturabhängigkeit der Viskosität. Die Ermittlung der pvT-Daten und der Wärmeleitfähigkeit erfolgte am Lehrstuhl Kunststofftechnik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlan-gen-Nürnberg. Weitere Messungen, wie die Viskosität und die spezifische Wärmekapazität, wurden im Prüflabor der Firma Moldflow (Kilsyth/Australien) realisiert.

Bild 7: Darstellung der Mikroplatte als 3D-Modell

Die charakteristischen Eigenschaften der verwendeten Spritzgießmaschine wurden im Programm mit einem maximalen Einspritzdruck von 1800 bar, einem Kolbendurchmesser von 3 mm und einer Startposition des Einspritzkolbens von

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23,5 mm implementiert. In der Simulation wurde die Kompressibilität der Schmelze im Spritzzylinder berücksichtigt. Die Eingabe der Prozessbedingun-gen, wie Schmelzetemperatur, Werkzeugtemperatur und Kolbengeschwindig-keit, erfolgte entsprechend den experimentellen Versuchsreihen. Der tatsächli-che Wärmeübergangskoeffizient musste durch Abgleich der Simulationsergeb-nisse mit den experimentellen Ergebnissen ermittelt werden.

Die Wärmeübergangskoeffizienten wurden entsprechend der Vorgehensweise aus [3, 4] bestimmt. Wie man in Bild 8 sehen kann, nimmt der Wärmeüber-gangskoeffizient für die Einspritzphase tendenziell mit zunehmender Einspritz-geschwindigkeit ab. Im vorliegenden Fall variiert der Wert des Wärmeüber-gangskoeffizienten zwischen 8000 W/m²K und 500 W/m²K, wenn die Kolbenge-schwindigkeit von 15 mm/s auf 210 mm/s steigt. Es ist zu erkennen, dass der vom Programm standardmäßig eingestellte Wert für den Wärmeübergangskoef-fizient für Geschwindigkeiten im mittleren Bereich gut zutrifft. Die Ursachen für die Variation des Wärmeübergangskoeffizienten wurden bereits in früheren Veröffentlichungen ausführlich behandelt [4].

Bild 8: Abnehmende Wärmeübergangskoeffizienten mit zunehmender Einspritzgeschwindigkeit bei einer Schmelzetemperatur von 220 °C und einer Werkzeugtemperatur von 70 °C

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4 ERGEBNISSE

4.1 Typische Morphologie im Querschnitt eines Formteiles

Bild 9 zeigt einen Ausschnitt aus einem Querschnitt der Mikroplatte bei einer Entfernung zur Angussmitte von 2 mm. Der Gefügeaufbau lässt sich in drei cha-rakteristische Schichten unterteilen: Randschicht, Scherschicht und Kern-schicht. Für das hier verwendete isotaktische Polypropylen ist diese Strukturbil-dung kennzeichnend.

In der Randschicht kann man zwei verschiedene Strukturen erkennen. Die Schicht, die direkten Kontakt mit der Werkzeugwand hat, besitzt in der Regel eher geringe Kristallinität. Bekanntlich liegt aber auch hier teilkristallines Gefüge vor, das so fein ist, dass man es unter dem Lichtmikroskop nicht mehr erkennen kann. Die Ursache liegt in der heterogenen Keimbildung, bei der fremde Grenz-flächen als Kristallisationskeime benutzt werden. Beim Auftreffen der Schmelze an der kalten Formwand treten extrem hohe Abkühlgeschwindigkeiten auf, die für dieses feine Gefüge verantwortlich sind. Dort existieren so viele Keime, so dass sie schon nach kurzem Wachstum mit Nachbarkeimen zusammenstoßen.

Der daran anschließende Bereich im Übergang zur Scherschicht weist eine besser erkennbare Struktur auf. In Bild 9 ist er sogar sehr stark ausgeprägt, was auf die geringe Werkzeugtemperatur und Einspritzgeschwindigkeit zurück-zuführen ist. An den direkt an der Werkzeugwand entstandenen Keimen wach-sen in Richtung des Temperaturgradienten und senkrecht zur Werkzeugwand Lamellen auf, die aufgrund der Scherung in Fließrichtung mitgezogen werden. Diese Zone ist durch feinsphärolithisches Gefüge geprägt.

Im Gegensatz zur ruhenden Schmelze im Inneren des Formteiles, aus der sich Sphärolithstrukturen bilden können, führen Spannungen, die auf die Molekülket-ten wirken, zu einer gestreckten bzw. gescherten Schmelze mit einer Parallella-gerung der Molekülketten, wie es für die Bildung der Scherschicht charakteris-tisch ist. Zwischen der bereits erstarrten Randschicht und der Schmelze bildet sich aufgrund der Wandhaftung im Fließkanal ein Geschwindigkeitsprofil mit dem größten Gradienten unterhalb der eingefrorenen Schicht, welches diese stark gescherte und orientierte Schicht verursacht. Da hier hohe Abkühlgradien-ten vorliegen, wird ein großer Teil der Scherung im Bauteil eingefroren. Mikro-skopisch mit einer 800fachen Vergrößerung kann man nur eine dichte, texturier-te Struktur erkennen, wie in Bild 9 zu sehen ist. Dabei ist es durchaus möglich, in diesem Bereich einige vollständig ausgerichtete Molekülketten vorzufinden, auf denen in regelmäßigen Abständen lamellare Aufwachsungen zu finden sind, die diese Moleküle ringförmig umgeben. Diese Struktur wird als Shish-Kebab-Struktur bezeichnet.

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Bild 9: Ausschnitt des Querschnittes der Mikroplatte für die Versuchsreihe mit TM = 250 °C, TWz = 30 °C und vE = 15 mm/s

Im Übergang von der stark gescherten Zone zur Kernschicht zeigt sich meist eine transkristalline Schicht. An den linienförmigen Reihenkeimen der gescher-ten Zone können sich Bandsphärolithe bilden, die streifenförmig in Fließrichtung aneinander gereiht sind.

In der Kernschicht liegt meist ein sphärolithisches Gefüge vor. Bei Unterschrei-ten der Kristallisationstemperatur entstehen Keime, die sich räumlich gleichmä-

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ßig zu Sphärolithen ausbilden. In Abhängigkeit von der Abkühlgeschwindigkeit, der Kristallisationstemperatur und den ausgewählten Prozessbedingungen beim Spritzgießen bildet sich ein grobsphärolithisches oder feinsphärolithisches Ge-füge. In der Abbildung sind die Sphärolithe vergleichsweise klein, was aus der raschen Abkühlung resultiert.

An den Sphärolithgrenzen befinden sich schmale, amorphe Bereiche mit durch-laufenden Verbindungsmolekülen, die eine Schwachstelle in der Struktur dar-stellen. Die Größe der Sphärolithe beeinflusst somit die Eigenschaften des Formteiles. Eine geringere Sphärolithgröße führt zu höherer Festigkeit, Bruch-dehnung und Zähigkeit [12, 13, 14].

In der Kernzone können im Normalfall die verschiedenen Sphärolithtypen ne-beneinander beobachtet werden. Das erklärt sich dadurch, dass die Keimtypen innerhalb des Formteiles mit zeitlichem Versatz und bei unterschiedlichen Tem-peraturen entstehen. Wie schon oben erwähnt, unterscheiden sich die Sphärolithtypen in der Stärke ihrer Doppelbrechung und dementsprechend hell erscheinen sie unter dem Lichtmikroskop.

4.2 Einfluss der Prozessparameter auf die Gefügestruktur

4.2.1 Einfluss der Werkzeugtemperatur

Wie in Bild 10 zu sehen ist, verringert sich die Breite der Randschicht mit zu-nehmender Werkzeugtemperatur. Die daran anschließende Scherschicht ist bei beiden Einstellungen in etwa gleich stark ausgeprägt. Die hier noch zusätzlich hohe Schmelzetemperatur begünstigt, dass die Dicken dieser beiden Schichten sehr gering ausfallen. Bei 280 °C Massetemperatur gibt es wenig athermische Keime aus eventuell noch nicht aufgeschmolzenen Kristallitresten, so dass überwiegend homogene Keimbildung stattfindet, nachdem die Schmelze sich in Ruhe befindet. Bei einer Werkzeugtemperatur von 70 °C ist aufgrund der gerin-gen Abkühlgeschwindigkeit von der Werkzeugwand bis zur Formteilmitte die Sphärolithstruktur im Kern etwas grobkörniger. Was sich in dieser Abbildung sehr gut erkennen lässt, ist die transkristalline Schicht. Bei der niedrigen Werk-zeugtemperatur links im Bild ist diese kaum sichtbar, aber im unteren Bild ist der Bereich zwischen Scher- und Kernschicht durch extrem hell leuchtende Transkristallite gekennzeichnet. Es ist zu vermuten, dass die Höhe der Werk-zeugtemperatur einen Einfluss auf die transkristalline Schicht hat. In keiner der anderen dargestellten Abbildungen ist diese Zone so eindeutig erkennbar wie in Bild 10 unten, was darauf schließen lässt, dass sich diese Schicht nur bei hoher Werkzeug- und hoher Schmelzetemperatur bildet.

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Bild 10: Einfluss der Werkzeugtemperatur auf die Morphologie oben: TM = 280 °C; TWz = 30 °C; vE = 210 mm/s unten: TM = 280 °C; TWz = 70 °C; vE = 210 mm/s

Es ist offensichtlich, dass die hohe Energie der noch heißen und nur langsam abkühlenden Schmelze und die Existenz vieler Keime aus der Scherschicht ein Aufwachsen von Sphärolithen in Richtung der Kernschicht ermöglichen. Da die Sphärolithe aufgrund der angrenzenden Scherschicht nur in eine Richtung wachsen können, entsteht diese längliche, fransenähnliche Struktur.

4.2.2 Einfluss der Schmelzetemperatur

Bei der Veränderung der Massetemperatur zeigt sich, im Gegensatz zur Erhö-hung der Werkzeugtemperatur, eine unterschiedlich stark ausgeprägte Scher-schicht, Bild 11. Aufgrund der höheren Viskosität der Schmelze bei nur 220 °C Schmelzetemperatur und den daraus resultierenden größeren Scherspannun-gen lässt sich dieser deutliche Scherbereich erklären. Eine signifikante Ände-rung in der Randzone ist nicht zu erkennen.

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Bild 11: Einfluss der Schmelzetemperatur auf die Morphologie oben: TM = 280 °C; TWz = 30 °C; vE = 210 mm/s unten: TM = 220 °C; TWz = 30 °C; vE = 210 mm/s

Eine Besonderheit zeigt sich in der Kernzone. Die bei niedriger Schmelzetemperatur wesentlich weniger gewachsenen Sphärolithe haben eine deutliche Orientierung in Fließrichtung. Eine Punktsymmetrie findet sich nur bei idealen Sphärolithen, wenn die Schmelze vollständig relaxieren und in Ruhe kristallisieren kann. Hier ist eine Achsensymmetrie parallel zur Spritzrichtung zu erkennen. Im Normalfall entstehen diese Orientierungen im Formteilinnern durch Schmelzebewegung in der Nachdruckphase [15]. Zu diesem Zeitpunkt ist die Schmelze bereits stark abgekühlt und die durch den Nachdruck eingebrach-ten Orientierungen können kaum noch relaxieren. Da die Versuche aber ohne Nachdruck durchgeführt wurden, lässt sich dies, aufgrund niedriger Massetem-peratur und geringer Werkzeugtemperatur, nur auf die hohe Viskosität der Schmelze zurückführen, die in Kombination mit der hohen Fließgeschwindigkeit diese charakteristische Orientierung schon nach dem Einspritzen aufweist. Die hohe Anzahl der Sphärolithe bei 220 °C Massetemperatur ist auf die Existenz vieler athermischer Keime zurückzuführen.

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4.2.3 Einfluss der Einspritzgeschwindigkeit

Die Einspritzgeschwindigkeit beeinflusst wesentlich die Breite der Scher- und Randzone. Beide Zonen sind umso schmaler, je schneller der Einspritzvorgang erfolgt, Bild 12. Grund dafür ist die geringe Erstarrungszeit der Randschichten bis zur vollständigen Füllung des Formteils. Für die Scherschicht bedeutet dies, dass die Zeit zum Aufbau einer ausgeprägten Scherschicht aufgrund der kurzen Einspritzzeit nicht ausreicht.

Bild 12: Einfluss der Einspritzgeschwindigkeit auf die Morphologie oben: TM = 280 °C; TWz = 30 °C; vE = 210 mm/s unten: TM = 280 °C; TWz = 30 °C; vE = 15 mm/s

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4.3 Aufklärung der besonderen Gefügestruktur mit Hilfe der thermo-rheologischen Situation

4.3.1 Möglichkeit einer Bildung von β-Sphärolithen

In Bild 13 oben ist eine polarisationsmikroskopische Aufnahme eines halben Querschnittes der Mikroplatte zu sehen, die aus 15 Bildern mit 400facher Ver-größerung zusammengesetzt wurde. Die Morphologie von Mikrospritzgussteilen lässt sich auch hier anhand der charakteristischen drei Bereiche nach Rand-, Scher- und Kernschicht differenzieren und in der Abbildung erkennen. Die aus-geprägten Scherschichten an der Formteiloberfläche werden zur Fließfront hin schmaler und verschwinden in der Nähe der Fließfront ganz.

Bild 13: Polarisationsmikroskopische Aufnahme eines halben Querschnittes der Mikroplatte und berechnete Scherraten- und Temperaturvertei-lung mit TM = 220 °C, TWz = 30 °C und vE = 15 mm/s

Ein besonderes Merkmal zeigt sich in Bild 13 oben in der Formteilmitte im an-gussnahen Bereich der Mikroplatte (orange markierter Bereich). Die extrem hell leuchtenden Kristalle lassen vermuten, dass es sich hier um β-Sphärolithe han-deln könnte. Dies wurde durch Temperversuche mit Hilfe eines Heiztisches be-stätigt. Bild 14 zeigt einen Ausschnitt im Angussbereich, der von 70 °C (oben) auf 150 °C (mitte) bzw. 160 °C (unten) geheizt wurde. Die Heizrate beträgt 10 K/min. Es ist zu sehen, dass sich die Gefügestruktur im Kernbereich bereits ab 150 °C veränderte, während die Scherschicht bis 160 °C keinerlei Veränderung zeigte. Dies ist ein Hinweis auf die Existenz von β-Sphärolithen im Kernbereich.

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Abb. 14: Polarisationsmikroskopische Aufnahme beim Heizversuch

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Die Ursache hierfür könnte die geringe Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze im Kern sein, wie aus Bild 15 anhand der örtlichen und zeitlichen Temperaturver-läufe zu entnehmen ist.

Bild 15: Örtliche (links) und zeitliche (rechts) Darstellung der Scherrate und Temperatur entlang der halben Wanddicke (links) bzw. an drei ver-schiedenen Positionen (rechts), jeweils in der Rand- (R), Scher- (S) und Kernschicht (K)

4.3.2 Ausgeprägte Scherschicht mit differenzierten Strukturen

Im folgenden Abschnitt soll die Entstehung einer auffällig stark ausgeprägten Scherschicht in der Morphologie der Mikroplatte bei Prozessparametern von 220 °C Schmelzetemperatur, 70 °C Werkzeugtemperatur und einer Kolbenge-schwindigkeit von 15 mm/s erklärt werden, wie in Bild 16 zu sehen ist. Im Un-terschied zu Bild 13 ist hier bei den Prozesseinstellungen lediglich eine höhere Werkzeugtemperatur vorzufinden.

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In Bild 16 oben ist im angussnahen Abschnitt (links im Bild) des Mikroskopiebildes die typische Gefügestruktur wieder zu finden. Erhebliche Abweichungen sind im angussfernen Abschnitt zu erkennen. Die Scherschicht reicht fast bis zur Mitte des Formteiles, und die sonst von Sphärolithen geprägte Kernschicht ist nicht zu erkennen. Die Scherrate ist nicht besonders hoch, aber es herrschen niedrige Temperaturen zwischen 140 °C und 170 °C.

In diesem Temperaturbereich liegt gerade die Kristallisationstemperatur. Das heißt, die Schmelze ist hochviskos, und trotz der geringen Scherrate findet die Scherung über einen langen Zeitraum statt, was die hohe Scherdeformation und somit auch die auffällige Scherschicht erklärt. Die durch Sphärolithe ge-kennzeichnete, tropfenähnliche Form an der Fließfront lässt sich im Tempera-tur- und Scherratenverlauf der Simulation sehr gut erkennen. Die Scherrate tendiert gegen Null und die Temperatur ist noch so hoch, dass nach Beendi-gung des Einspritzvorganges die Schmelze an dieser Stelle im Ruhezustand kristallisieren kann.

Bild 16: Polarisationsmikroskopische Aufnahme eines halben Querschnittes der Mikroplatte und berechnete Scherraten- und Temperaturvertei-lung mit TM = 220 °C, TWz = 70 °C und vE = 15 mm/s

Beim Vergleich der Temperaturverteilung zwischen Bild 13 und 16 fällt auf, dass eine höhere Werkzeugtemperatur zu einer schnelleren Abkühlung der Schmelze in der Mitte der Kavität führt. Dieser scheinbare Widerspruch lässt sich mit Hilfe des Wärmeübergangsverhaltens zwischen Kunststoff und Werk-zeug erklären. Der durch Reverse Engineering ermittelte Wärmeübergangsko-effizient ist 8000 W/m²K bei einer Werkzeugtemperatur von 70 °C, während dieser Wert bei einer geringeren Werkzeugtemperatur von 30 °C auf nur 6000

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W/m²K sinkt. Es ist zu vermuten, dass die Ursache hierfür auf die unterschiedli-che Benetzung der mit Rauheit behafteten Werkzeugoberfläche zurückgeführt werden kann [3, 4]. Eine bessere Benetzung ist bei einer höheren Werkzeug-temperatur aufgrund der damit resultierenden, geringen Viskosität der Schmel-ze an der Grenzfläche zu erwarten. Insgesamt ist die Übereinstimmung der be-rechneten Temperaturverteilungen mit den daraus resultierenden Gefüge-strukturen für beide Werkzeugtemperaturen festzustellen. Es ist anzumerken, dass diese Erscheinung nur im Zusammenhang mit den niedrigsten Kolbenge-schwindigkeiten zu beobachten ist und daher nicht für andere Einstellungen verallgemeinert werden darf.

Bild 17: Beziehung zwischen der morphologischen Schichtenstruktur und der thermo-rheologischen Geschichte in der Kavität mit den Prozesspa-rametern TM = 220 °C, TWz = 70 °C und vE = 15 mm/s

In Bild 17 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Bild 16 (oben, orange markierter Bereich, um 90 ° gedreht) dargestellt, der einer Entfernung von 1,8 mm von der

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Angussmitte entspricht. Weiterhin ist die Verteilung der Scherrate und Tempe-ratur über der Formteildicke dargestellt.

Zum Zeitpunkt t1, zu dem die Schmelze die Werkzeugoberfläche gerade be-rührt, ist zu erkennen, dass der äußerste Bereich der Randschicht der höchsten Scherrate unterliegt. Dies ist in Bild 18 bei der Darstellung der zeitlichen Verläu-fe der Temperatur und Scherrate an ausgewählten Positionen verdeutlicht. Während des gesamten Einspritzvorganges ist im Randbereich eine hohe Scherung über einen längeren Zeitraum zu beobachten, die durchaus im Wi-derspruch zu der geringen Temperatur in diesem Bereich steht. Dies könnte ein Hinweis dafür, dass das Viskositätsmodell die tatsächliche Viskosität in diesem Temperaturbereich nicht richtig wieder geben kann. Der Einfluss der Gefüge-struktur auf die Viskosität, insbesondere im Bereich niedriger Temperaturen kann mit dem vom Programm eingesetzten Viskositätsmodell nicht berücksich-tigt werden.

Bild 18: Darstellung des zeitlichen Scherraten- und Temperaturverlaufes für die in Abb. 17 markierten Postionen (R, SI, SII, K)

In diesem Zusammenhang ist außerdem anzumerken, dass in der Realität die Temperatur der Schmelze an der Werkzeugwand während des Einspritzens stetig absinkt und schließlich einen Wert annimmt, der um ca. 5 °C höher ist als die eingestellte Werkzeugtemperatur von 70 °C. In der Simulation wird die Temperatur an der Werkzeugwand als Randbedingung festgelegt. Damit kann

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die zeitlich veränderliche Kontakttemperatur durch die Simulation nicht wieder gegeben werden. Aufgrund der schnellen Abkühlung der Schmelze an der Werkzeugwand und der geringen Empfindlichkeit der Strömung in Bezug auf eine kleine Variation der Werkzeugtemperatur ist diese Vereinfachung jedoch hinnehmbar.

Der randnahe Bereich der Scherschicht, in Bild 18 mit SI bezeichnet, ist durch eine hohe Scherrate bei einer Temperatur von ca. 160 °C über eine längere Zeit gekennzeichnet. Beide bleiben auf einem konstanten Niveau bis zum Ende des Formfüllvorganges. Aufgrund der durch die Scherung vorherrschenden hohen Energie und dem Erreichen der Kristallisationstemperatur beginnt die Schmelze bereits während des Fließens zu kristallisieren. Die aufwachsenden Sphärolithe werden vermutlich durch das andauernde Einwirken der Scherung wieder aus-gerichtet und gestreckt. Dies erklärt das typisch dichte, texturierte Erschei-nungsbild der Scherschicht. Die weiter im Formteilinneren auftretende Scher-schicht, in Bild 18 mit SII bezeichnet, weist eine etwas geringere Scherrate bei einer höheren Temperatur von ca. 185 °C auf. Es ist zu vermuten, dass dieser Bereich erst nach dem Ende des Fließvorganges kristallisiert. In dem Mikroskopieausschnitt in Bild 17 lässt sich ein Unterschied in der Gefügestruktur zwischen SI und SII erkennen.

4.3.3 Transkristallisation

Die Bildung von Transkristalliten in der Gefügestruktur ist bei eingestellten Pro-zessparametern von TM = 280 °C, TWz = 70 °C und vE = 15 mm/s vermehrt zu beobachten. Bild 19 zeigt eine mikroskopische Aufnahme eines Ausschnittes der Mikroplatte in Entfernung von 1,8 mm von der Angussmitte. Ähnlich wie bei den anderen Fällen sinkt die Temperatur der Randschicht sehr schnell unter die Schmelztemperatur von Polypropylen (ca. 162 °C). Dieser Bereich besitzt daher ein fein sphärolithisches Gefüge.

In der Scherschicht des Morphologiebildes zeigen sich Reihenkeime mit zu bei-den Seiten aufgewachsenen Transkristalliten. Diese Schicht ist durch hohe Scherraten über die gesamte Zeit des Einspritzvorganges gekennzeichnet, Bild 20 oben. Die Moleküle werden in dieser Zeit aufgrund der hohen gesamten Scherung stark orientiert. Wenn dann zum Zeitpunkt des Schmelzestillstandes die Scherung nachlässt, hat die Schmelze gerade eine Temperatur knapp oberhalb der Kristallisationstemperatur, Bild 20 unten. Die Makromoleküle blei-ben daher vorwiegend hoch orientiert, da sie kaum Zeit zum Relaxieren haben. Diese daraus resultierenden, linienförmigen Reihenkeime bilden die Grundlage der in Richtung der noch warmen Schmelze in der Kernschicht aufwachsenden Transkristallite. Das heißt offensichtlich, dass die Voraussetzung für die Entste-hung von Transkristalliten im Zusammenwirken der gegen Ende des Einspritz-vorganges vorliegenden gesamten Scherung und der lokalen Temperatur zu suchen ist.

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Bild 19: Beziehung zwischen der morphologischen Schichtenstruktur und der thermo-rheologischen Geschichte in der Kavität mit den Prozesspa-rametern TM = 280 °C, TWz = 70 °C und vE = 15 mm/s

Entstehen die Reihenkeime zu zeitig, das heißt, die Temperatur ist schon unter die Kristallisationstemperatur von Polypropylen gesunken, bevor die Scherrate abklingt, werden diese sich entwickelnden Kristallite durch Scherung wieder gestreckt. Andererseits, wenn sich die Schmelze nach dem Abklingen der Scherrate deutlich oberhalb der Kristallisationstemperatur befindet, relaxieren die hoch orientierten Moleküle rasch und die danach entstehenden Keime wachsen zu gewöhnlichen Sphärolithen auf.

In der Kernschicht sind wie erwartet die typisch sphärolithischen Überstrukturen zu sehen. Auffällig sind jedoch die unterschiedlichen Sphärolithgrößen inner-halb der Kernschicht. In Bild 19 ist deutlich zu erkennen, dass der linke Bereich

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der Kernschicht ein feineres Gefüge aufweist als der rechte Bereich. Diese Er-scheinung korreliert erstaunlicherweise mit der Temperaturverteilung über die Dicke der Kavität kurz vor dem Schmelzestillstand. Der Temperaturunterschied zwischen beiden Bereichen beträgt bis zu 40 °C, wobei höhere Temperaturen zu grobsphärolithischen Strukturen führten.

Bild 20: Darstellung des Scherraten- und Temperaturverlaufes als Funktion der Zeit für die in Bild19 markierten Punkte (R, S, K)

Diese gute Übereinstimmung ist noch einmal eine Bestätigung für die in dieser Arbeit angewendete Methode des Reverse Engineering zur Ermittlung des Wärmeübergangskoeffizienten.

5 SCHLUSSFOLGERUNG

Bei spritzgegossenen Mikroformteilen entstehen genauso wie beim konventio-nellen Spritzgießen bestimmte kristalline Strukturen über dem Querschnitt des Formteils, die sich in drei charakteristische Schichten unterteilen lassen: Rand-schicht, Scherschicht und Kernschicht. Die Randschicht ist aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeit und der daraus resultierenden Existenz vieler athermischer Keime durch feinsphärolithisches Gefüge geprägt. Die Scher-schicht ist infolge der hohen Scherung durch gestreckte, parallel gelagerte Mo-

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lekülketten gekennzeichnet, die man in einer dichten, texturierten Struktur er-kennen kann. In der Kernschicht liegt meist, in Abhängigkeit von der Abkühlge-schwindigkeit, der Kristallisationstemperatur und den ausgewählten Prozessbe-dingungen beim Spritzgießen ein grob- oder feinsphärolithisches Gefüge vor.

Die Besonderheiten des Mikrospritzgießens bezüglich der Gefügestrukturen liegen in der höheren Empfindlichkeit der Schichtenverteilung gegenüber den eingestellten Prozessparametern. Dadurch können auf nachvollziehbare Weise besondere morphologische Erscheinungen gezielt erstellt und mit Hilfe von Er-gebnissen aus der detaillierten Simulationsberechnung umfassend aufgeklärt werden.

Im Allgemeinen ist mit zunehmender Werkzeugtemperatur die Ausprägung der Randschicht verringert und die Sphärolithstruktur im Kern aufgrund der gerin-gen Abkühlgeschwindigkeit grobkörniger. Im Gegensatz dazu entsteht bei Ver-änderung der Schmelzetemperatur eine unterschiedlich stark ausgeprägte Scherschicht. Die Einspritzgeschwindigkeit beeinflusst sowohl die Breite der Randschicht als auch die der Scherschicht. Beide Zonen sind umso schmaler, je schneller der Einspritzvorgang erfolgt.

Der Vergleich der Gefügestruktur in der Mikroplatte mit der von Moldflow be-rechneten Temperatur- und Scherratenverteilung zeigt in dem Bereich der stark ausgeprägten Scherschicht hohe Scherraten, die sowohl zur Formteilmitte hin als auch für die gesamte Zeit des Einspritzvorganges nur langsam abnehmen. Die Temperatur dagegen liegt in der äußeren Scherschicht im Bereich der Kris-tallisationstemperatur und weiter im Formteilinneren über der Kristallisations-temperatur, wodurch sich das unterschiedliche Erscheinungsbild erklären lässt. Die Entstehung von β-Modifikation wird durch eine langsame Abkühlung in Kombination mit ausgeprägter, dauernder Scherdeformation begünstigt.

Für das Entstehen von Transkristalliten ist vermutlich das Zusammenwirken der gegen Ende des Einspritzvorganges vorliegenden, gesamten Scherung und der lokalen Temperatur entscheidend. Deshalb ist eine Aufklärung dieses Phäno-mens allein an Hand der Einstellung der Prozessparameter nicht möglich, da die Geometrie, insbesondere die Dicke des Formteils eine zentrale Rolle spielt. In diesem Fall ist die Einbeziehung detaillierter Simulationsberechnungen un-verzichtbar.

Die morphologischen Untersuchungen in dieser Arbeit bestätigten noch einmal die Bedeutung der angewandten Methode des Reverse Engineering [3, 4] zur Ermittlung der Wärmeübergangskoeffizienten anhand der Beziehungen zwi-schen Druckverlust und Füllgrad während der Füllung einer Werkzeugkavität.

6 DANK

Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Bonn) für die finanzielle Förderung der vorgestellten Arbeit im Rahmen des Projektes NG

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64/3-1 und der Borealis Polyolefine GmbH (Linz/Österreich) für die Bereitstel-lung des eingesetzten Materials. Weiter wird besonders dem Lehrstuhl für Kunststofftechnik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Erlangen) und der Firma Autodesk/Moldflow (San Rafael/USA) für die Ermitt-lung von Materialdaten gedankt.

8 LITERATUR

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Stichworte: Mikrospritzgießen, Thermoplast, Morphologie, Kristallisation, Simulation

Keywords: Micro-injection molding, Thermoplastics, Morphology, Crystallisation, Simulation

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Autor/author: Dr.-Ing. Tham Nguyen-Chung Dipl.-Wirtsch.-Ing. Cindy Löser Dr.-Ing. Gábor Jüttner Dr.-Ing. Tung Pham Prof. Dr.-Ing. Michael Gehde Technische Universität Chemnitz Institut für Fördertechnik und Kunststoffe Reichenhainer Str. 70 09126 Chemnitz

E-Mail-Adresse: [email protected] Webseite: www.kunststofftechnik-chemnitz.de Tel.: +49(0)371/531-32444 Fax: +49(0)371/531-23139

Herausgeber/Editor: Europa/Europe Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gottfried W. Ehrenstein, verantwortlich Lehrstuhl für Kunststofftechnik Universität Erlangen-Nürnberg Am Weichselgarten 9 91058 Erlangen Deutschland Phone: +49/(0)9131/85 - 29703 Fax.: +49/(0)9131/85 - 29709 E-Mail-Adresse: [email protected]

Amerika/The Americas Prof. Prof. h.c Dr. Tim A. Osswald, responsible Polymer Engineering Center, Direc-tor University of Wisconsin-Madison 1513 University Avenue Madison, WI 53706 USA Phone: +1/608 263 9538 Fax.: +1/608 265 2316 E-Mail-Adresse: [email protected]

Verlag/Publisher: Carl-Hanser-Verlag Jürgen Harth Ltg. Online-Services & E-Commerce, Fachbuchanzeigen und Elektronische Lizenzen Kolbergerstraße 22 81679 München Tel.: 089/99 830 - 300 Fax: 089/99 830 - 156 E-mail-Adresse: [email protected]

Beirat/Editorial Board: Professoren des Wissenschaftlichen Arbeitskreises Kunststofftechnik/ Professors of the Scientific Alliance of Polymer Technology

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Analyse der Morphologie spritzgegossener Mikrobauteile · Bild 2: Prinzip einer Plastifiziereinheit mit Kolbenvorplastifizierung und Kol-beneinspritzung [11] Die Durchführung von