MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA



Hasonló dokumentumok
A MÛANYAGOK ALKALMAZÁSA

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Polimerek vizsgálatai

Átlátszó műanyagtermékek előállítása fröccsöntéssel és fóliahúzással

Polimerek vizsgálatai 1.

Nagyhőállóságú műanyagok. Grupama Aréna november 26.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

Laborgyakorlat. Kurzus: DFAL-MUA-003 L01. Dátum: Anyagvizsgálati jegyzőkönyv ÁLTALÁNOS ADATOK ANYAGVIZSGÁLATI JEGYZŐKÖNYV

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Szilárd testek rugalmassága

Extrudálás alapjai. 1. Műanyagipar helyzete. 2. Műanyag termékgyártás. 3. Alapanyag. 4. A feldolgozást befolyásoló anyagjellemzők. 5.

Integrált műanyag optikai rendszerek

Corvus Aircraft Kft Tervezési, gyártási technológiák. Győr, április 16.

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Házi feladat témák: Polimerek alkalmazástechnikája tárgyból, I félév

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Tömeg (2) kg/darab NYLATRON MC 901 NYLATRON GSM NYLATRON NSM Átmérő tűrései (1) mm. Átmérő mm.

Bemutatkozik a P.Max Technológia Kft.

Szerszámtervezés és validálás Moldex3D és Cavity Eye rendszer támogatással. Pósa Márk Október 08.

műhelyből sem hiányozhat.

Műszaki alkatrészek fém helyett PEEK-ből

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

A POLIPROPILÉN TATREN IM

Rugalmas állandók mérése

Az ipari komputer tomográfia vizsgálati lehetőségei

A műanyagok szerves anyagok és aránylag kis hőmérsékleten felbomlanak. Hővel szembeni viselkedésük alapján két csoportba oszthatók:

Tárgyszavak: szálerősítés; erősítőszálak; felületkezelés; tulajdonságok; wollastonit; poliamid; polipropilén.

LEMEZMEGMUNKÁLÓ GÉPEINK

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerek. Üreges testek gyártása

Ügyvezető igazgató Gerber András. ÜZLETFEJLESZTÉSI IG. Fábián Balázs

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

12. Polimerek anyagvizsgálata 2. Anyagvizsgálat NGB_AJ029_1

Tevékenység: Tanulmányozza a ábrát és a levezetést! Tanulja meg a fajlagos nyúlás mértékének meghatározásának módját hajlításnál!

Műanyagok tulajdonságai. Horák György

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

A diákok végezzenek optikai méréseket, amelyek alapján a tárgytávolság, a képtávolság és a fókusztávolság közötti összefüggés igazolható.

Anyagválasztás dugattyúcsaphoz

MŰSZAKI ADATLAP. Alkalmazások / Felhasználási területek. Tárolás / Feldolgozás. Minőségi jellemzők / Műszaki adatok EGGER EUROSPAN MUNKALAPOK TÁROLÁS

Tárgyszavak: kompozit; önerősítés; polipropilén; műanyag-feldolgozás; mechanikai tulajdonságok.

XT - termékadatlap. az Ön megbízható partnere

Golyós hüvely Raktári program

Tárgyszavak: kapilláris, telítéses porometria; pórustérfogat-mérés; szűrés; átáramlásmérés.

KOMPOZITLEMEZ ORTOTRÓP

Fröccsöntött alkatrészek végeselemes modellezése. Szőcs András. Budapest, IV. 29.

REDŐNYÖK, RELUXÁK, SZÚNYOGHÁLÓK, ABLAKPÁRKÁNYOK

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

SZERVÍZTECHNIKA ÉS ÜZEMFENNTARTÁS előadás KAROSSZÉRIA JAVÍTÁS I.

Anyagok az energetikában

Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)

2. Kötőelemek mechanikai tulajdonságai

A 12/2013 (III. 28.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján Gépgyártástechnológiai technikus

Műszaki megjegyzés O-gyűrűkhöz

Kecskeméti Főiskola GAMF Kar. Poliolefinek öregítő vizsgálata Szűcs András. Budapest, X. 18

Előadó: Érseki Csaba

Optikai csatlakozók vizsgálata

NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Nem-lineáris polimer rendszerek végeselemes modellezése *

Graze MX Powercore többemeletes homlokzatok és felületek nagy fényerősségű megvilágítása

Anyagismeret tételek

Keménymarás és/vagy szikraforgácsolás. Dr. Markos Sándor, Szerszámgyártók Magyarországi Szövetsége

Optika gyakorlat 2. Geometriai optika: planparalel lemez, prizma, hullámvezető

Tárgyszavak: természetes szálak; kompaundok; farost; szálkeverékek; fröccsöntés; műszaki műanyagok; autóipar; bútoripar.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Porózus szerkezetű fémes anyagok. Kerámiák és kompozitok ORBULOV IMRE

Polimermátrixú hibrid nanokompozitok alkalmazása fröccsöntött termék előállítására (esettanulmány)

Pattex CF 850. Műszaki tájékoztató

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Graze MX Powercore többemeletes homlokzatok és felületek nagy fényerősségű megvilágítása

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Optika gyakorlat 5. Gyakorló feladatok

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerek. Kalanderezés és extrúzió

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Nem fémes szerkezeti anyagok. Kompozitok

Graze MX Powercore többemeletes homlokzatok és felületek nagy fényerősségű megvilágítása

A MÛANYAGOK ALKALMAZÁSA

STABILO. Homlokzati állvány rendszerelemek. Normál bilincs. Forgó bilincs. Toldó bilincs. Félbilincs csatlakozó elemmel. Félbilincs.

Üvegszállal erősített, megnövelt ütőszilárdságú gipszrost lap

International GTE Conference MANUFACTURING November, 2012 Budapest, Hungary. Ákos György*, Bogár István**, Bánki Zsolt*, Báthor Miklós*,

Orvostechnikai alapok Pammer Dávid

FRÖCCSÖNTÉS SZIMULÁCIÓ A SZERKEZETI ANALÍZIS SZOLGÁLATÁBAN

A PLAZMASUGARAS ÉS VÍZSUGARAS TECHNOLÓGIA VIZSGÁLATA SZERKEZETI ACÉL VÁGÁSAKOR

Szerszám- és Formakészítő Kft. V2.50P

Graze QLX Powercore többemeletes homlokzatok és felületek közepes fényerősségű megvilágítása

Tevékenység: Olvassa el a bekezdést! Gyűjtse ki és tanulja meg a lemezalakító technológiák jellemzőit!

Sztirolpolimerek az autógyártás számára

A kísérlet célkitűzései: A fénytani lencsék megismerése, tulajdonságainak kísérleti vizsgálata és felhasználási lehetőségeinek áttekintése.

Infra hőmérsékletmérő

28 SZORÍTÓK & TARTOZÉKOK

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Társított és összetett rendszerek

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Hőre lágyuló műanyagok feldolgozása

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

CFS Hungária Kft

KÜLÖNLEGES FELÜLETŰ PERFORÁLT LEMEZEK. Keresés & Találat különleges

Tolómérők, mikrométerek

POLIMERTECHNIKA Laboratóriumi gyakorlat

Kísérleti üzemek az élelmiszeriparban alkalmazható fejlett gépgyártás-technológiai megoldások kifejlesztéséhez, kipróbálásához és oktatásához

Átírás:

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA Modellezés szerepe igényes műszaki műanyag termékek előállításánál A műanyagok széles választéka és változatos feldolgozási technológiái lehetővé teszik különleges termékek gyártását, amelyek az optikában üveget, az orvostechnikában fémet helyettesítenek. Ilyen termékek tervezésénél a modellezés fontos szerepet kap, hogy a termékkel szemben támasztott követelményeket minél rövidebb idő és minél kisebb ráfordítással teljesítsék. Tárgyszavak: optika; gyógyászat; fröccsöntés; poliamid; fémhelyettesítés; poli(metil-metakrilát); modellezés; végeselem-analízis. Optikai elemek műanyagból A 21. század egyik kulcstechnológiája a nagy pontosságú optikai elemek előállítása műanyagból. Jelentős versenyelőnyt jelenthet számos biológiai, orvosi, informatikai, távközlési és autóipari alkalmazásban, de egyéb gyártástechnológiákban is. A műanyaglencsék megtalálhatók a kamerákban, mérőrendszerekben vagy pl. vetítőrendszerű TV-készülékekben. A műanyag optikai elemek alkalmazása fényszórókban, fényforrások burkolatában hagyományos leképező és fényvezető funkciójuk révén ugyancsak előnyös. A műanyag optikai elemek a megfelelő üvegelemekkel versenyeznek, amelyekkel szemben több előnyük is van: a funkcionális optikai felületek szinte tetszőleges alakíthatósága, az egyéb funkciók integrációjának lehetősége, kisebb anyagár, kisebb tömeg. A megmunkálásban elsősorban a fröccsöntés és a fröccsprégelés jön számításba, mert ezekkel a technológiákkal elég nagy pontossággal és reprodukálhatósággal állíthatók elő az optikai elemek. Ahhoz, hogy megfelelő minőségű termékek készüljenek, az egész gyártási folyamatot át kell gondolni, és gondosan kézben kell tartani a tervezéstől és a konstrukció megválasztásától kezdve a feldolgozáson és annak folyamatos ellenőrzésén keresztül az utólagos minőség-ellenőrzésig és szerelési technológiáig. Tervezési szabadság az optikai felületek alakításában A hagyományos optikai elemeknél, amelyek csiszolással készültek, általában valamilyen geometriailag szabályos felületet céloztak meg és állítottak elő. A fröccsön

tött vagy fröccsprégelt felületek esetében a tervező fantáziája szabadon szárnyalhat, hiszen tetszőleges felületet létrehozhat, olyant is, amely a hagyományos technológiákkal nem lenne elkészíthető. Ez jelentősen növeli a tervezési lehetőségeket. Az adott fényúthoz tartozó felület könnyen megtervezhető és előállítható, aminek segítségével szinte a teljes fényerő veszteség nélkül irányítható, nincs szükség blendékre és egyéb elemekre. A kedvező élettartamú és gazdaságosan üzemeltethető LED-ek elterjedésében is fontos szerepet játszhatnak a műanyagból készült optikák. A LED-ek a szórakoztató elektronikában már a technika mai állásához tartoznak, de várható, hogy meg fogják hódítani az autóipari és a lakásvilágítási piacot is. A műanyag optikai elemek gyártásával szembeni követelmények A gyártás a tervezéssel kezdődik, amelyet 3D szimulációk előznek meg. A fénysugár útját a beesési szög határozza meg, de kiterjedt fénynyaláb esetében oda kell figyelni a felület görbületére is, mert a párhuzamos fénysugarak ettől függően válnak össze- vagy széttartóvá. Ez utóbbi fényességingadozást okoz a képsíkon. A tervezéskor az okoz nehézséget, hogy igen sokféle lehetséges megoldás közül kell választani, és gondosan meg kell vizsgálni a leképezési hibákat is. Természetesen hagyományos megmunkálással, így nagypontosságú esztergával is elő lehet állítani szabadon alakítható (tehát nem forgásszimmetrikus) felületeket, de ehhez bonyolult és finom folyamatvezérlés szükséges. Ilyen megmunkálásra mindenesetre szükség van a szerszám előállításakor. Ha fröccsöntéssel gyártják az optikát, általában az igen jól és reprodukálhatón vezérelhető teljesen elektromos fröccsgépeket használják. A fröccsöntés mellett elterjedt a fröccsprégelés, ahol a fröccsöntéssel előállított félkész terméket még utólagos alakításnak vetik alá. Ezzel a módszerrel általában viszonylag nagy (pl. 7 cm átmérőjű) lencsék és más optikai elemek készülnek. Ilyen esetben a fröccsdarabot központi beömléssel és elosztókkal fröccsöntik. A lencse vastagsága még a peremen is eléri a 6 mm-t, az alakos elemek pozicionálásának pontossága 5 µm. A prégelés a fröccsszerszámon belül, mozgatható betétek segítségével történik. A kellő pontosság elérése érdekében többkörös szerszámtemperálást alkalmaznak. Összesen 6 temperáló kör biztosítja, hogy a szerszám megfelelő részeinek hőmérséklete a konstrukciótól és az alkalmazott műanyagtól függően precízen beállítható legyen. A műanyag optikák előállításához az egyik leggyakrabban alkalmazott műanyag a PMMA [poli(metil-metakrilát), plexi], amelynek egyik értékes tulajdonsága jó fényáteresztő képessége. Azért is kedvelik, mert a hőre lágyuló műanyagok között az egyik legkeményebb, ezért karcállósága is viszonylag jó. A PMMA-t nedvszívó jellege miatt nagyon gondosan szárítani kell feldolgozás előtt, mert a nedvesség felhősödést eredményez, vagy lokális túlszáradás esetén kismértékű anyaglebomlás léphet fel. Nagyon kell ügyelni az anyag tisztaságára is, mert a legkisebb porszem is fényszórást eredményez és rontja a végtermék tulajdonságait. A szárítás szorpciós elven működik, a túlszárítás ellen pedig temperálással védekeznek. A megfelelően szárított alapanyagot

olyan szállítórendszerrel juttatják el a fröccsgépbe, amely a pormentesítésről is gondoskodik. A termék minőségét gondos folyamatellenőrzéssel és vezérléssel biztosítják, az egész gyártási folyamatot on-line módszerekkel figyelik és naplózzák. Szenzorok mérik a hőmérsékleteket, elmozdulásokat és a szerszámnyomást. Az elkészült lencsét optikai padon vizsgálják be, és az eredményeket számítógépes módszerekkel értékelik. Precíziós orvostechnikai eszköz üvegszálas poliamidból Törött csontok rögzítéséhez használnak ún. külső rögzítőket, amelyek egyfajta keretből és a csontokat helyén tartó drótokból állnak. Egy ilyen, 1951-ben Ilizarov által kifejlesztett rendszer az ún. Ilizarov-gyűrű, amelyet leginkább deformálódott vagy törött csontok és végtagok gyógyítására használnak, és amely az utóbbi időben kezdett csak elterjedni. Ez a módszer a sebészeti és ortopédiai eljárásokat kombinálja, de nem jár olyanfajta rögzítéssel, mint a hagyományos sebészeti megoldások, tehát a beteg a gyógyulás alatt is mozoghat. Ilizarov kb. húszféle egyszerű elemet (gyűrűket, rudakat, drótokat, csapszegetek és zsanérokat) kombinál kb. hatszázféle módon. Egy egyszerű szerkezetet az 1. ábra mutat be. A külső merevítést általában rudakkal összekötött gyűrűk szolgáltatják. A gyermek- és kisállat-gyógyászatban a gyűrűk átmérője tipikusan 80 150 mm. Ezeket gyakran alumíniumból készítették, de röntgenátlátszósága, kisebb tömege és ára miatt megpróbálkoztak az üvegszálas poliamiddal való helyettesítéssel. A fémhelyettesítő anyagok jellemzése A kísérletekben használt poliamid 6 (PA6) 0 50 %(m/m) 10 µm átmérőjű üvegszálat tartalmazott. A vizsgálatokhoz szükséges próbatesteket fröccsöntéssel állították elő (hőmérsékletprogram 260 290 C, szerszámhőmérséklet 80 100 C, nyomás 90 MPa). Tekintettel arra, hogy a poliamid 6 hajlamos a felhasználás során a vízfelvételre, nemcsak a fröccsszáraz mintákon hajtottak végre méréseket, hanem nedvesen kondicionált mintákon is. A kondicionálást 24 órás vizes áztatással érték el. Ilizarov gyűrűket is fröccsöntöttek 50% üvegszálat és 50% szénszálat tartalmazó PA6-ból. A szakítóvizsgálatokat szobahőmérsékleten, 65% relatív nedvességtartalmú levegőben végezték. A gyűrűket hajlítóvizsgálattal jellemezték, amelynek geometriai elrendezését a 2. ábra mutatja. Az 1. táblázat a különböző mennyiségű üvegszálat tartalmazó száraz és nedvesen kondicionált minták modulusát és szilárdságát hasonlítja össze. Az üvegszálak hozzáadása növeli a szakítószilárdságot és a modulust, de csökkenti a szakadási nyúlást. Ez problémát jelenthet olyan alkalmazásoknál, ahol az anyagnak nagyobb deformációt kell kibírnia, de jelen esetben olyan helyettesítő anyagot kerestek, amely tulajdonságaiban minél közelebb áll a fémekhez, ezért az 50% szállal erősített típust választották a konkrét termékek előállításához.

1. ábra Törött csont rögzítésére szolgáló Ilizarov-berendezés vázlata Modellezés végeselem-módszerrel A modellezéshez az 1. ábrán bemutatott, viszonylag egyszerű szerkezetet használták, amely két gyűrűből, négy rúdból, négy drótból, nyolc rögzítőelemből áll, amelyek a drótokat a gyűrűkhöz kapcsolják és volt még 32 csavar, amelyek az alkatrészeket rögzítették. A különböző vastagságú gyűrűket a végeselem-számításhoz a vastagság mentén négy elemre osztották. Ezután 3D hálózatot illesztettek, amely természetesen a lyukak mentén volt nagyobb sűrűségű. A modellszámítással a deformációkat egy adott vastagságnál különböző száltartalom mellett, ill. különböző vastagságoknál adott száltartalom mellett határozták meg. A 2. táblázatban bemutatott számításokból világosan kitűnik, hogy 5 mm gyűrűvastagságnál még az 50% üvegszáltartalom sem biztosít kellő merevséget a rendszernek, a deformációk elfogadhatatlanul nagyok maradnak. Ezt megpróbálták kompenzálni a gyűrű vastagságának növelésével (3. táblázat). Mindent összevetve a 8 mm vastagságú, 50% üvegszálat tartalmazó rendszer tűnik a legalkalmasabbnak. A fröccsöntött próbatesteken végzett vizsgálatok megerősítették a számításokat. Ha az üvegszálak helyett szénszálakat használnak (3. ábra), még merevebb, szilárdabb rendszereket kapnak, amelyek már acélgyűrűk helyettesítésére is alkalmasak felnőtt emberek vagy nagyobb sérült állatok gyógyításakor.

fémrúd középvonala lineáris érintkezés gyűrű csavar és anya 2. ábra Fröccsöntött Ilizarov-gyűrű hajlítóvizsgálata Üvegszállal (GF) erősített PA6 kompozitok tulajdonságai 1. táblázat Minta 0% GF 25% GF 50% GF Nedvességtartalom, 0,2/1,5 0,2/0,9 0,2/0,4 %(m/m); száraz/nedves Szakítószilárdság, MPa 74/55 164/130 232/198 száraz/nedves Húzómodulus, MPa száraz/nedves 3100/2450 8200/6570 17000/16400 2. táblázat Az alumíniumból ill. különböző üvegszáltartalmú PA6-ból készített Ilizarov-gyűrűkben számított maximális deformációk, valamint a von Mises-féle feszültségek és deformációk 5 mm vastag gyűrűkben Anyag Alumínium PA6/0GF PA6/25GF PA6/50GF Maximális teljes 0,48 13,61 5,08 2,03 elmozdulás, mm Maximális egyenértékű 307 306 306 306 feszültség, MPa Maximális teljes deformáció, % 0,007 0,203 0,076 0,031

3. táblázat Az 50% üvegszáltartalmú PA6-ból készített Ilizarov gyűrűkben számított maximális deformációk, valamint a von Mises-féle feszültségek és deformációk 7, 8 és 9 mm vastag gyűrűkben Vastagság 7 mm 8 mm 9 mm Maximális teljes elmozdulás, 0,78 0,54 0,38 mm Maximális egyenértékű 248 228 124 feszültség, MPa Maximális teljes deformáció, % 0,025 0,023 0,012 2,0 1,5 1 2 erő, kn 1,0 0,5 0,0 0 2 4 6 elmozdulás, mm 3. ábra Mért erő-elmozdulás görbék a 2. ábrán bemutatott hajlítási kísérlet során 1 50% üvegszállal erősített PA6 gyűrű; 2 50% szénszállal erősített PA6 gyűrű Összeállította: Dr. Bánhegyi György www.polygon-consulting.ini.hu Michaeli, W.; Lettowsky, C.; Neuss, A.; Hessner, S.; Klaiber, F.: Kunststoff kontra Glas. = Plastverarbeiter, 58. k. 10. sz. 2007. p. 108 110. Cossard, C.; Kuciel, S.; Mazurkiewicz, S.; Liber-Knec, A.: Possibility of using polyamide 6 reinforced with glass fiber for Ilizarov rings. = Polimery, 53. k. 4. sz. 2008. p. 317 320.