Improvements to the single screw extruder

The extrusion on a single screw extruder is examined. The process is divided into several steps: the dosage of the materials to be conveyed; the modification of the shape of the feeding opening which influences the feeding process and consequently the throughput of the extruder; optimizing the shape of the feeding zone to meet the specific material requirements; and plasticizing and homogenizing

Die Online-Prepregtechnologie: Ein neuartiges, kostengünstiges und ressourcenschonendes Herstellungsverfahren zur Produktion von Faserverbundbauteilen

Der Einsatz von Prepregs ist heute ein wesentlicher Bestandteil der Produktionsstrategie für eine Vielzahl von industriellen Hochleistungsanwendungen. Der primäre Fokus liegt dabei in einer hohen, gleichbleibenden Qualität, sowie einer bereits im Vorfeld erfolgten Zertifizierung der Materialien. Ebenso können die Kompetenzen für die Herstellung und Verarbeitung von faserverstärkten Werkstoffen voneinander getrennt werden. Den Vorteilen dieser Werkstoffklasse steht jedoch auch eine Reihe von Nachteilen gegenüber. Zum Beispiel die energieintensive Kühlung und die vergleichsweise begrenzte Lagerkapazität. Auch die Entsorgung der Verschnitte ist problematisch, da die bereits imprägnierten Textilien nur schwer zu recyceln sind. Das neu entwickelte innovative, ressourcenschonende Herstellungsverfahren für online imprägnierte textile Preforms kann die genannten Nachteile zielgerichtet adressieren. Das daraus resultierende Verfahren mündete in der Entwicklung und Produktion eines Prototypen einer Online-Prepregmaschine zur Herstellung von Bauteilen mit dem innovativen Prozess. Das vorliegende Paper befasst sich mit der detaillierten Beschreibung der Prozesskette, beginnend mit dem automatisch optimierten verschachtelten Zuschnitt von trockenen Textilien nach Wahl, einer anschließenden infrarotüberwachten, thermischen Textiltrocknung, über die konturgenaue Direktimprägnierung ausgewählter Einzeltextillagen, bis hin zum optionalen „B-Staging“ des sich ergebenden Halbzeugs. Mit diesem zukunftsweisenden, klimafreundlichen Verfahren, das sich hervorragend in das mittlerweile unverzichtbare, interdisziplinäre Forschungsfeld der Circular Economy einfügt, bietet die Technologie eine adaptierbare Schlüsseltechnologie für industrielle Hochleistungsanwendungen

Experimental determination of the permeability of engineering textiles: Benchmark II

In this second international permeability benchmark, the in-plane permeability values of a carbon fabric were studied by twelve research groups worldwide. One participant also investigated the deformation of the tested carbon fabric. The aim of this work was to obtain comparable results in order to make a step toward standardization of permeability measurements. Unidirectional injections were thus conducted to determine the unsaturated in-plane permeability tensor of the fabric. Procedures used by participants were specified in the guidelines defined for this benchmark. Participants were asked to use the same values for parameters such as fiber volume fraction, injection pressure and fluid viscosity to minimize sources of scatter. The comparison of the results from each participant was encouraging. The scatter between data obtained while respecting the guidelines was below 25%. However, a higher dispersion was observed when some parameters differed from the recommendations of this exercise.The authors are grateful to J.M. Beraud from Hexcel Fabrics for his support that made possible this exercise. The contributions of J.B. Alms, N.C. Correia, S. Advani, E. Ruiz and P.C.T. Goncalves to the preparation of the guidelines document and templates are acknowledged by the participants of this benchmark.Vernet, N.; Ruiz, E.; Advani, S.; Alms, JB.; Aubert, M.; Barburski, M.; Barari, B.... (2014). Experimental determination of the permeability of engineering textiles: Benchmark II. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 61:172-184. doi:10.1016/j.compositesa.2014.02.010S1721846

Correlation of in-situ Raman spectra with isothermal DSC-measurements on radically polymerizing methyl methacrylate

This work discusses the capability of Raman spectroscopy in monitoring the cure reaction and conversion of methyl methacrylate (MMA) in comparison to the conventional differential scanning calorimetry (DSC). In this regard, isothermal DSC measurements have been carried out as standard and compared against in-situ Raman spectra with the same material composition. A novel sample holder has been designed and implemented within the heated Raman chamber to monitor the cure reaction of the highly volatile MMA. The resulting spectra were processed using a custom written Python script, to compare the most significant C=C and C=O peaks. The conversion of monomeric MMA to Poly(methyl methacrylate) (PMMA) was calculated via the relative peak intensity of C=O at 1725 cm-1 to C=C at 1640 cm-1. Small deviations between the different measurement techniques have been observed and discussed in detail. The fundamental principle of Raman based in-situ conversion monitoring is proposed for industrial manufacturing of PMMA. Since these Raman measurements are carried out between 2 transparent glass plates, that are unaffected by the laser used, a simple and analogous setup would suffice industrially for on-line quality control and process optimization

Einfluss der Feuchtigkeitsaufnahme hybrider fibre metal laminates (FMLs) auf das mechanisch-physikalische Verhalten

Im Zuge der weltweiten Bestrebung nach Klimaneutralität rückt die Entwicklung neuer, klimaneutraler und umweltschonender Produkte weiter in den Fokus der Forschung und Entwicklung. Eine Möglichkeit, dem steigenden CO2 Ausstoß entgegen zu wirken, ist einerseits die Applikationsoptimierung herkömmlicher Werkstoffe, andererseits die Kombination mehrerer unterschiedlicher Werkstoffklassen, um hybride Materialien zu entwickeln, welche die positiven Materialeigenschaften der unterschiedlichen Werkstoffe vereinen. In der hier vorgestellten Arbeit wird ein Sandwichmaterial aus faserverstärktem Kunststoff (Halbzeug) und Metall [fibre metal laminate (FML)] untersucht und hinsichtlich seiner Feuchtigkeitsaufnahme und den damit verbundenen Änderungen der mechanischen Eigenschaften charakterisiert. Hierbei wird vertieft auf die Wasseraufnahme sowie die interlaminare Scherfestigkeit (ILSS) der Kernmaterialien Polyamid und glasfaserverstärktes Polyamid, sowie auf die im einstufigen Herstellungsverfahren hergestellten Sandwich Proben Metall/Polyamid/Metall und Metall/glasfaserverstärktes Polyamid/Metall eingegangen. Die Untersuchungen dienen als Grundstein für den aspirierten Einsatz im Automobil- und Transportsektor sowie dem Behälterbau und können als Basis weiterführender Untersuchungen genutzt werden

Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von Duromeren in Bezug auf deren thermomechanische Kennwerte

In zahlreichen Anwendungen von faserverstärkten Kunststoffen als Strukturelemente sind diese mit einer konstanten Last beaufschlagt. Beispiele hierfür sind Flanschverbindungselemente, unterirdische Rohrleitungen oder Bauwerke wie Brücken oder Überdachungen. In diesen Fällen ist das viskoelastische Verhalten der Materialien von entscheidender Bedeutung. Das heißt, so lange die Struktur einer konstanten Spannung ausgesetzt ist, wird die Dehnung mit der Zeit zunehmen; das Material kriecht. Der Verlauf der Kriechnachgiebigkeit über der Zeit ist charakteristisch für ein Material. Jedoch ist die Charakterisierung ein Echtzeittest, der mehrere Jahre in Anspruch nehmen kann. Modelle zur Extrapolation oder Superposition von beschleunigten Tests liefern bis jetzt noch nicht die benötigte Genauigkeit. Dementsprechend ist ein besseres Verständnis und damit einhergehende Modellierung des viskoelastischen Verhaltens von Faserverbundkunststoffen notwendig, um der Industrie einen einfachen, beschleunigten Zugang zu den benötigten Kennwerten zu ermöglichen. Unter der Annahme, dass bei Faserverbundwerkstoffen die Faserkomponente nicht signifikant kriecht, ist die für das Kriechen verantwortliche Komponente für diese Werkstoffklasse die duromere Matrix. Daher wird in dieser Arbeit das viskoelastische Verhalten von Duromeren mithilfe eines Kriechtests in 3-Punkt-Biegung analysiert. Es wurden drei Epoxidharzsysteme mit Aminhärter ausgewählt, die sich in ihrer Glasübergangstemperatur und den mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Zahlreiche Kriechversuche mit verschiedenen Belastungszeiten wurden durchgeführt und semiempirische und empirische Modelle, z.B. Kelvin-Voigt-Modell oder Findley-Modell, bezüglich ihrer Abbildungsgenauigkeit und Extrapolationsfähigkeit evaluiert. Aufbauend auf dieser Grundlage wird abschließend die Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von den thermomechanischen Kennwerten im Detail diskutiert und relevante Korrelationen gezogen

Technological and ecological safety in aspect of chemical properties of recycled neodymium magnets – electric motors and hard disk

Neodymium magnets currently dominate the magnet market due to their superior magnetic properties with maximum volume minimization. In this paper, the results of X-ray analysis for two types of magnetic powder obtained from the recovered magnets traditionally used in electric motors and hard disk have been presented. The NdFeB magnets are composed of 25-35 wt.% rare earth elements (RE) and the rest being transition metals (mainly Fe.). RE, other than Nd, such Dy, Pr, Tb and Gd or exogen elements, other than Fe, such as Al, Co, Ga, Nb, Si, Cu and Zr can also be present as minor admixtures. This paper brings an opportunity to introduce the hard magnets recycling technology on an industrial scale