FOR 2271 TP5

TP 5: Analyse leistungsrelevanter, prozessbedingter Struktur- und Gestaltabweichungen von Kunststoffzahnrädern zur anwendungsgerechten Auslegung

Im Hinblick auf eine effiziente Herstellbarkeit von Produkten aus Kunststoff, speziell Zahnrädern, sollten die Anforderungen bzgl. ihrer Toleranzen und inneren Eigenschaften nur so genau wie nötig definiert werden. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, müssen sowohl alle relevanten Abweichungen, die im Laufe der Produktentstehung und des Betriebs auftreten, als auch deren Wechselwirkungen, bereits während der Produktentwicklung berücksichtigt werden und durch geometrische Toleranzvorgaben, z. B. über die Vorgabe von zulässigen Prozess- und Betriebsfenstern, beschränkt werden.

Das Ziel dieses Teilprojektes ist daher, eine Analyse von leistungsrelevanten, prozessbedingten Struktur- und Gestaltabweichungen von Kunststoffstirnrädern zur anwendungsgerechten Auslegung und darauf basierend eine Methodik für eine prozessorientierte Tolerierung von spritzgegossenen Kunststoffbauteilen zu entwickeln. Hierzu muss grundlegend erforscht werden wie sich vorgegebene geometrische Toleranzen des Kunststoffzahnrades auf das Prozessfenster beim Spritzgießen (Prozess-Struktur-Zusammenhänge) sowie auf die Leistungsfähigkeit (Struktur-Eigenschaft-Zusammenhänge) auswirken. Es sollen relevante systematische und zufällige Einflussgrößen auf Abweichungen und deren Wechselwirkungen identifiziert und deren Ursache-Wirkbeziehungen erforscht werden. Aus diesen Ergebnissen lassen sich schließlich zielgerichtete Vorgaben für eine verarbeitungs- und anwendungsgerechte Toleranzspezifikation ableiten. Im Einzelnen gilt es daher sich den folgenden grundlegenden, wissenschaftlichen Teilbereichen zu widmen:

Erforschung der Zusammenhänge zwischen Verarbeitungsbedingungen und resultierenden strukturellen und geometrischen Eigenschaften, d. h. Prozess-Struktur-Zusammenhänge,

Erforschung dieser Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit (z. B. Übertragungsgenauigkeit, Zahnfußfestigkeit, Zahnverschleißfestigkeit, Wirkungsgrad) von Kunststoffstirnrädern, d. h. Struktur-Eigenschaft-Zusammenhänge,

Erarbeitung von Meta-Modellen zur Abbildung der Wirkzusammenhänge zwischen Verarbeitung, Geometrie / Struktur und Leistungsfähigkeit (in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern) sowie Ableitung einer Methodik für allgemeingültige, anwendungsbezogene Toleranzvorgaben für spritzgegossene Kunststoffzahnräder.