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Shrinkage simulation of blow molded parts using viscoelastic material models

Schwindungssimulation blasgeformter Bauteile unter Verwendung viskoelastischer Materialmodelle

  • The utilization of simulation procedures is gaining increasing attention in the product development of extrusion blow molded parts. However, some simulation steps, like the simulation of shrinkage and warpage, are still associated with uncertainties. The reason for this is on the one hand a lack of standardized interfaces for the transfer of simulation data between different simulation tools, and on the other hand the complex time-, temperature- and process-dependent material behavior of the used semi crystalline polymers. Using a new vendor neutral interface standard for the data transfer, the shrinkage analysis of a simple blow molded part is investigated and compared to experimental data. A linear viscoelastic material model in combination with an orthotropic process- and temperature-dependent thermal expansion coefficient is used for the shrinkage prediction. A good agreement is observed. Finally, critical parameters in the simulation models that strongly influence the shrinkage analysis are identified by a sensitivity study.
  • Der Einsatz von Simulationsverfahren gewinnt in der Produktentwicklung extrusionsblasgeformter Kunststoffhohlkörper zunehmend an Bedeutung. Einige Simulationsschritte, wie z.B. die Simulation von Schwindung und Verzug, sind jedoch noch mit Unsicherheiten verbunden. Grund dafür ist zum einen das Fehlen standardisierter Schnittstellen für den Transfer von Simulationsdaten zwischen verschiedenen Softwaretools und zum anderen das komplexe zeit-, temperatur- und prozessabhängige Materialverhalten der verwendeten teilkristallinen Polymere. Unter Anwendung eines neuen Schnittstellenstandards für den Datentransfer wird die Schwindungsanalyse eines einfachen blasgeformten Bauteils untersucht und mit experimentellen Daten verglichen. Für die Schwindungssimulation wird ein linear viskoelastisches Materialmodell in Kombination mit einem orthotropen prozess- und temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verwendet. Der Vergleich mit experimentellen Messdaten zeigt eine gute Übereinstimmung. Abschließend erfolgt eine Sensitivitätsstudie zur Identifikation der maßgeblichen Einflussgrößen auf die Schwindungssimulation.

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Metadaten
Document Type:Article
Language:English
Author:P. Michels, O. Bruch, B. Evers-Dietze, D. Grotenburg, E. Ramakers-van Dorp, H. Altenbach
Parent Title (English):Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Volume:53
Issue:4
Number of pages:18
First Page:449
Last Page:466
ISSN:0933-5137
URN:urn:nbn:de:hbz:1044-opus-61948
DOI:https://doi.org/10.1002/mawe.202100350
Publisher:Wiley-VCH
Place of publication:Weinheim
Publishing Institution:Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Date of first publication:2022/04/07
Copyright:© 2022 The Authors. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik published by Wiley-VCH GmbH. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial NoDerivs License
Funding:This work was funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) via the ITEA3 cluster of the European research initiative EUREKA (Funding Sign BMBF 01j S17025A–K). We would also like to thank the Graduate Institute and the TREE Institute of Hochschule Bonn-Rhein-Sieg University of Applied Sciences for their financial support. Open access funding enabled and organized by Projekt DEAL.
Keyword:Extrusionsblasformen; Lineare Viskoelastizität; Schwindung; Verzug; integrative Simulation; orthotropes prozessabhängiges Materialverhalten
Linear viscoelasticity; extrusion blow molding; integrative simulation; orthotropic process-dependent material behavior; shrinkage; warpage
Departments, institutes and facilities:Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften
Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE)
Dewey Decimal Classification (DDC):6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Entry in this database:2022/04/22
Licence (German):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International