Details

Autor(en) / Beteiligte

• Kartelmeyer, Stephan
• Moritzer, Elmar[Akademischer Betreuer]
• Jaroschek, Christoph[Akademischer Betreuer]

Titel

Spritzgießwerkzeuge temperiert mit strukturintegrierten Heatpipes : = temperature-controlled injection molds with structurally integrated heat pipes

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2024

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 14.02.2024
• ger: Zur Temperierung von Spritzgießwerkzeugen wird zumeist Wasser mit dem Ziel einer gleichmäßigen Kavitätstemperatur eingesetzt. In langen und schmalen Werkzeugbereichen wird dieses Ziel häufig verfehlt und es entstehen zyklus- und qualitätskritische Hot Spots. Weiter ist diese Temperierung sehr energieintensiv und benötigt externe Geräte. Zudem ist die Konstruktion und Fertigung dieser Kanäle komplex und kostenaufwendig. Zur Problemlösung werden in dieser Arbeit Werkzeugkerne als Heatpipe (auch Wärmerohr oder Wärmeleitrohr) entwickelt. Heatpipes transportieren in einem geschlossenen Behälter Wärmeenergie mittels Zweiphasen-Wärmeübergang von Wasser. Der Behälter ist das Werkzeugelement. Da Wasserdampf sehr viel Wärme aufnehmen kann, sind Heatpipes extrem leistungsfähig. Zum Erreichen der Zieltemperaturen in der Kunststoffverarbeitung wird der Siedepunkt des Wassers durch Unterdruck reduziert.Auf Basis einer eingehenden Analyse von Heatpipes in Standardbauforme, werden Werkzeugkerne mit strukturintegrierten Heatpipes entwickelt. Deren Funktionsnachweis kann im realen Prozess erbracht und die Überlegenheit gegenüber konventionellen Methoden anhand des Vergleichs zu Wasser dargestellt werden. Weiter wird eine Methode zur Simulation mit Heatpipes vorgestellt und sowohl im Labor als im Realprozess validiert.
• eng: For the temperature control of injection moulds, water is usually used with the aim of achieving a uniform cavity temperature. In long and narrow mould areas, this goal is often missed and cycle- and quality-critical hot spots occur. Furthermore, this temperature control is very energy-intensive and requires external equipment. In addition, the design and manufacture of these channels is complex and costly.To solve this problem, mould cores are developed as heat pipes in this thesis. Heat pipes transport thermal energy in a closed container by means of two-phase heat transfer from water. The container is the mould element. Since water vapour can absorb a lot of heat, heat pipes are extremely efficient. To achieve the target temperatures in plastics processing, the boiling point of the water is reduced by negative pressure.Based on a detailed analysis of conventional heat pipes, mould cores with structurally integrated heat pipes are being developed. Their function can be proven in the real process and the superiority compared to conventional methods can be demonstrated by comparing them to water. Furthermore, a method for simulation with heat pipes is presented and validated both in the laboratory and with the real process.