CO2 Innenkühlung von spritzgegossenen GIT Bauteilen

Die vorliegende Masterarbeit behandelt die Entwicklungsphase eines neuen Prozesses zur Verbesserung der Kühlwirkung eines Gasinjektions-Nebenkavitätenverfahrens. Trotz des höheren werkzeugtechnischen Aufwandes wird die Wasserinjektionstechnik (WIT) bei Produkten mit einem hohen Wärmeabfuhrbedarf der traditionellen Gasinjektiontechnik (GIT) vorgezogen. Um die GIT in Hinsicht auf die Kühlwirkung voranzutreiben, wird in der vorliegenden Masterarbeit eine Möglichkeit zur effizienteren Nutzung des Kühlpotenzials eines Gases untersucht. Da durch die Expansion eines Gases bereits ein physikalisch wertvoller Kühleffekt (Joule-Thomson Effekt) erzielt werden kann, wird dieses Phänomen im Zuge dieser Masterarbeit genau behandelt. Das Kühlpotenzial sowie das Hervorrufen dieses Effektes ist dabei stark von der verwendeten Gasart und den bestehenden Umgebungsbedingungen abhängig. Für die in einem Spritzgießprozess herrschenden Bedingungen ergibt sich Kohlendioxid (CO2) als geeignetstes Gas. Da CO2 jedoch mit vielen Kunststoffen in Lösung geht und es dadurch bei der Gasentlastung zur Aufschäumung des Kunststoffkanals kommen kann, wird eine kombinierte Nutzung des konventionell bei GIT verwendeten Stickstoffs (N2) und CO2 angestrebt. Da N2 ein geringeres Potenzial zum Aufschäumen des Kunststoffs aufweist, wird dieses Gas zur Verdrängung der Schmelze in die Nebenkavität und CO2 zum Kühlen während des Spülvorganges verwendet. Anhand einer Simulation mit dem frei verfügbaren CFD (Computational Fluid Dynamics) Programm OpenFOAM® soll eine Einschätzung über die notwendigen Prozessparameter zur effizienten Nutzung des Joule-Thomson Effekts angestellt werden. Mithilfe der in OpenFOAM® bereitgestellten Lösungsverfahren und Applikationen wird ein Simulationsmodell erzeugt, durch welches eine Einschätzung der essentiellen Prozessparameter möglich ist.