Vorhersage der Oberflächenwelligkeit von Bauteilen aus Sheet Moulding Compound durch die Simulation prozessinduzierter Eigenspannungen

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Mikrostrukturierte Bauteiloberflächen zeigen funktionale Eigenschaften, die über die Materialeigenschaften hinausgehen, wobei die Strukturgrößen im Mikrometerbereich liegen. Die Herstellung solcher Oberflächen ist herausfordernd, insbesondere hinsichtlich der Temperaturführung während des Abformprozesses. Eine variotherme Prozessführung kann die Abformgüte verbessern und die Prozesszeit verkürzen, erhöht jedoch die Komplexität durch zusätzliche Prozessparameter. Diese Arbeit, entstanden im Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ an der RWTH Aachen, untersucht den Extrusionsprägeprozess zur Herstellung mikrostrukturierter Kunststofffolien. Hierbei werden induktive und laserbasierte Systeme zur variothermen Temperierung der Prägewalzen entwickelt und erprobt, um die Abformgüte der Mikrostrukturen zu optimieren. Die thermischen Vorgänge werden sowohl simulativ als auch experimentell analysiert. Ein analytisches Näherungsmodell wird erstellt, um die Oberflächentemperatur effizient zu berechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass die laserbasierte Temperierung effektiver ist, da sie höhere Temperaturamplituden bei niedrigerer mittlerer Oberflächentemperatur erreicht. Zudem wird der Einfluss der variothermen Temperierung auf die Mikrostrukturabformung untersucht, wobei in vielen Versuchen eine signifikante Verbesserung festgestellt wird. Insgesamt wird belegt, dass der Extrusionsprägeprozess mit beiden Temperie