Partecipazioni

A causa degli intervalli di lavorazione significativamente diversi del poliidrossibutirrato (PHB) e della poliammide 6 (PA 6), la lavorazione dei due polimeri insieme rappresenta una sfida in termini di ingegneria di processo. Per valutare la compatibilità e la lavorabilità delle miscele PA 6-PHB, è stato innanzitutto sviluppato un processo di preparazione adeguato su un estrusore bivite. Inoltre, è stata effettuata la produzione di PHB colorato (C) come compatibilizzante. Utilizzando miscele a due e tre componenti, è stato dimostrato che è possibile produrre le miscele, ma che tendono a coalescere. Sebbene i tipi C affinino parzialmente la morfologia, non impediscono efficacemente la coalescenza. Tuttavia, un limitato effetto di compatibilità può essere dimostrato dalla microscopia a forza atomica e dalle indagini meccaniche. È inoltre evidente che un effetto sinergico di irrigidimento porta a un aumento del modulo di trazione delle miscele. Di conseguenza, si ottiene fino al 131% del valore della PA 6 pura allo stato spray-dry e al 151% dopo il condizionamento. Utilizzando la calorimetria differenziale dinamica e la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier, l'effetto potrebbe essere attribuito all'aumento della cristallinità.

Commissione di dottorato

Presidente: Prof. Dr. rer. nat. W. Reimers, Technische Universität Berlin Revisore: Prof. Dr.-Ing. D. W. Auhl, Technische Universität Berlin Revisore: Prof. Dr.-Ing. R. Weinlein, ikd, Darmstadt University of Applied Sciences

Giorno del dibattito scientifico: 17.12.2019, Università Tecnica di Berlino

I processi di fabbricazione generativa sono uno strumento ampiamente utilizzato per la produzione di prototipi in ambito industriale da oltre 30 anni. La fabbricazione a strati fusi (FLM) genera campioni di visualizzazione da filamenti termoplastici utilizzando il processo di deposizione di filamenti a 2½ dimensioni. Il fatto che questo processo sia adatto alla produzione di campioni funzionali solo in misura molto limitata è dovuto alla forte anisotropia dei componenti stratificati. Il punto debole dei componenti con mesostruttura è l'adesione dei singoli strati dei componenti tra loro. Le ridotte proprietà adesive nelle giunzioni si sovrappongono anche nelle zone dei bordi a causa delle concentrazioni di stress continuamente introdotte.

Un sistema FLM a basso costo, aperto sia in termini di spazio che di software, con costi di investimento di circa 1.000 euro, viene esteso per includere l'attivazione della superficie in linea. Questa estensione, che costa meno di 250 euro, ha permesso di migliorare significativamente l'adesione del rivestimento. Se uno strato di un componente viene attivato con raggi infrarossi o aria calda prima dell'applicazione dello strato successivo, aumentando così la temperatura al momento della giunzione, aumenta anche la percentuale di coesione nella zona di giunzione. Questi grovigli molecolari interlaminari devono essere sciolti durante la prova d'urto distruttiva secondo Charpy, che è evidentemente caratterizzata dalla formazione di fratture bianche. L'aumento dell'energia d'impatto per distruggere i provini con una superficie attivata è rappresentativo dell'aumento dell'adesione del rivestimento. Un'analisi microscopica della superficie di frattura mostra che la proporzione coesiva della superficie totale è aumentata dall'attivazione della superficie.

La produzione e il collaudo delle geometrie dei provini studiati su un sistema FLM di fascia alta con uno spazio di installazione chiuso e temperato a 75 °C e costi di investimento di circa 15.000 euro porta a valori di adesione del rivestimento simili a quelli del sistema FLM a basso costo e convalida la funzionalità del processo ulteriormente sviluppato.

Giorno del dibattito scientifico: 03.09.2018, Università tecnica di Berlino

La fusione iniziale dei polimeri termoplastici per dissipazione di energia plastica non è sufficientemente compresa e rappresenta ancora una lacuna cruciale nella descrizione del processo dell'estrusore bivite co-rotante.

Viene presentata una configurazione di prova in cui è possibile osservare e registrare il trasporto, la compressione e la deformazione dei pellet di plastica nella sezione trasversale della zona di plastificazione di un estrusore bivite. Sono state condotte indagini sistematiche con diverse velocità, temperature, polimeri termoplastici, geometrie di pellet e livelli di riempimento, al fine di dimostrare la loro influenza sulla fusione iniziale dovuta alla dissipazione di energia plastica. La valutazione è stata effettuata utilizzando registrazioni ad alta velocità e misure di coppia. Questa configurazione ha permesso per la prima volta di comprendere i parametri che influenzano in modo significativo la fusione iniziale per dissipazione di energia plastica dei termoplastici durante la lavorazione su estrusori bivite co-rotanti.

Le indagini hanno dimostrato che durante la dissipazione dell'energia plastica viene fornita al materiale una grande quantità di energia in un tempo molto breve. Questo porta a un aumento locale della temperatura di circa 21K in pochi centesimi di secondo. Il polimero, con le sue proprietà meccaniche e termodinamiche, ha un'influenza decisiva sull'apporto di energia. La quantità di materiale che si deforma nell'area del soffietto dipende principalmente dalle dimensioni dei pellet. All'aumentare della velocità e della pressione, il materiale riceve maggiore energia.

Giorno del dibattito scientifico: 20 luglio 2018, Università tecnica di Berlino

In questo lavoro è stato dimostrato che è possibile lavorare un termoplastico ad alta temperatura (PPS) utilizzando la sinterizzazione laser con un sistema modificato.

Analizzando e ottimizzando il PPS, è stato possibile valutare i metodi di caratterizzazione. Come riferimento è stata utilizzata la poliammide 12. È stato dimostrato che i singoli metodi di misurazione per determinare la fluidità e la scorrevolezza mostrano la stessa tendenza, ma non sono direttamente confrontabili tra loro. Ogni metodo di misurazione è significativo di per sé, ma non può essere trasferito. I test dimostrano che la fluidità dipende fortemente dalla forma e dalle dimensioni delle particelle. In particolare, la distribuzione dimensionale delle particelle ha un'influenza significativa. Anche le forze di adesione interparticellare nella polvere giocano un ruolo importante.

Il controllo del processo ha l'influenza più significativa sulla qualità dei componenti. La tecnologia dell'impianto disponibile e utilizzata gioca quindi un ruolo decisivo. In generale, c'è una grande necessità di miglioramento, soprattutto nella lavorazione di polimeri alternativi. Ciò è dovuto alla necessità di un controllo di processo più preciso in prossimità della curva caratteristica del polimero.

Giorno del dibattito scientifico: 14 luglio 2016, Università tecnica di Berlino

Giorno del dibattito scientifico: 07.07.2015, Università Tecnica di Berlino

Per rendere le plastiche elettricamente conduttive, i riempitivi vengono mescolati alla matrice polimerica durante il compounding. Se si accetta il colore nero, il nerofumo è il materiale preferito perché è il più facile da lavorare e il più economico. Il processo di miscelazione è la sfida più grande per il compoundatore. Per ottenere un buon composto, il nero carbone deve essere distribuito in modo omogeneo nella matrice polimerica, mantenendo la sua struttura sensibile al taglio. Se è possibile mantenere la struttura del nero carbone, si può ottenere una rete continua ed elettricamente conduttiva di nero carbone con un basso contenuto di carica. Questo lavoro analizza l'influenza della tecnologia di processo di un estrusore a rulli planetari (PWE) sulla conduttività elettrica delle poliolefine caricate con nerofumo. I compound basati su plastiche semicristalline sono prodotti in diverse condizioni di lavorazione e con diversi contenuti di nerofumo. La conducibilità elettrica viene determinata su provini stampati a iniezione e pressati. Oltre alle proprietà elettriche, vengono analizzate anche le proprietà morfologiche e meccaniche. Nel processo di stampaggio a iniezione, il dosaggio direttamente nella massa fusa porta alla conducibilità elettrica più elevata, mentre il processo di pressatura delle piastre porta a quella più bassa. Un altro risultato di questo lavoro è che la conducibilità elettrica è meno influenzata dalla tecnologia di processo dell'estrusore a rulli planetari che dal tipo di nerofumo, dal contenuto di nerofumo e dal metodo di lavorazione. Analizzando le proprietà meccaniche dei provini, è emerso, come previsto, che la resistenza all'urto con intaglio e i valori di allungamento diminuiscono con l'aumentare del contenuto di nerofumo, mentre i valori caratteristici rilevanti per la resistenza, come il modulo di trazione e lo sforzo di rottura, migliorano.

Giorno del dibattito scientifico: 10 dicembre 2013, Università Tecnica di Berlino

Giorno del dibattito scientifico: 01.11.2011, Università Tecnica di Berlino