Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Selected properties of biocomposites on the basis of PHBV with cellulose fillers

Frącz W., Janowski G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2018

|

z. 90 [298], nr 4

441--452

EN

The paper presents selected properties of the developed biocomposites based on PHBV poly (3-hydroxybutyric co-3-hydroxyvaleric acid) biopolymer. The PHBV biopolymer is obtained by the copolymerization of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyvaleric acid. The biopolymer used for the tests contained 8% of poly (3-hydroxyvaleric acid). For the preparation of the composite, three types of fillers: wood flour, hemp fiber and flax fiber were used in search for the best possible mechanical properties of composite. During the selection of filler types, the availability and price in the geographical area of Poland as well as mechanical properties were taken into account. Fillers were alkalized and fiber modification parameters were determined. The following mass percentages of fillers in the tests: 15%, 30%, 45%, 50% and various fiber lengths were used. To produce the biocomposites the single- and twin screw extruders made by Zamak Company were used. The initial processing parameters were determined using DSC thermogram analyses. The technological parameters depended on the type of filler and its percentage content. The best mechanical properties, compared to generally available polymers like PP, PE, PVC or PS were obtained for the composite with hemp fiber. The developed composite is completely biodegradable. Better mechanical properties of produced composite in relation to e.g. PE or PP allow using it for the production of parts that are used in various branches of the economy.

PL

W pracy przedstawiono wybrane właściwości wytworzonego biokompozytu w osnowie biopolimeru PHBV – poli(kwas 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy), który otrzymuje się przez kopolimeryzację poli(kwasu 3-hydroksymasłowego) i poli(kwasu 3-hydroksywa-lerianowego). Biopolimer stosowany w badaniach zawierał 8% poli(kwasu 3-hydroksywa-lerianowego). Do wytworzenia kompozytów użyto trzech rodzajów napełniaczy w formie włókien: drzewnych, lnianych i konopnych w celu otrzymania najlepszych właściwości mechanicznych kompozytu. Podczas doboru rodzajów napełniaczy uwzględniono dostępność i koszt w obszarze geograficznym Polski, a także właściwości mechaniczne. Napełniacze poddano zabiegowi merceryzacji oraz określono parametry modyfikacji włókien. W badaniach stosowano następujące zawartości masowe napełniaczy: 15%, 30%, 45%, 50% oraz różne długości włókien. Do produkcji biokompozytów wykorzystano wytłaczarkę jedno- i dwuślimakową firmy Zamak. Początkowe parametry przetwarzania zostały określone za pomocą analizy DSC. Parametry technologiczne dobrano w zależności od rodzaju napełniacza i jego zawartości procentowej. Najlepsze właściwości mechaniczne w porównaniu z ogólnie dostępnymi polimerami, takimi jak PP, PE, PVC lub PS, otrzymano dla kompozytu z włóknem konopnym. Opracowany kompozyt jest całkowicie biodegradowalny. Lepsze właściwości mechaniczne wytwarzanego kompozytu w stosunku do np. PE lub PP pozwalają na wykorzystanie go do produkcji wyrobów znajdujących zastosowanie w różnych obszarach gospodarki.

2

Charakterystyka mikroformowania wtryskowego : formy wtryskowe, optymalizacja procesu, zastosowanie z wyszczególnieniem przemysłu samochodowego

Janowski G.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2018

|

R. 19, nr 1-2

48--51

PL

Stale rosnąca potrzeba miniaturyzacji detali z tworzyw sztucznych skłania do rozwoju technologii mikroformowania wtryskowego. Charakterystyczne cechy procesu, takie jak niskie koszty wytwarzania, krótki czas trwania procesu, zdolność wytwarzania detali o zróżnicowanych wymiarach oraz szeroka gama właściwości poszczególnych tworzyw sztucznych, pozwalają na masowe rozpowszechnienie tej technologii. Badania nad mikroformowaniem wtryskowym rozwijają się w bardzo szybkim tempie, co daje duże nadzieje na sprawne przezwyciężenie rzeczywistych ograniczeń tej technologii. Prognozuje to bardzo intensywny rozwój możliwości zastosowania detali mikrowtryskiwanych m.in. w przemyśle samochodowym, w tym w procesie produkcji autobusów. Konwencjonalny proces formowania wtryskowego zaprezentowano w artykule opublikowanym w nr 12/2017 czasopisma „Autobusy – Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe”; w tekście tym omówiono aspekty projektowania i możliwości wytwarzania form przeznaczonych do mikroformowania wtryskowego, przedstawiono kwestię optymalizacji procesu z uwzględnieniem głównych czynników wpływających na jakość wyprasek oraz omówiono główne obszary zastosowania mikrodetali, szczególnie w przemyśle samochodowym.

EN

The growing needs for miniaturization of plastic parts motivates to the development of micro injection molding technology. Characteristic features of this process such as: low manufacturing costs, short process duration, the ability to produce details of various dimensions and a wide range of plastic properties allow to mass dissemination of this technology. Research on micro injection molding develops in a very fast time, which gives high hopes for a successful overcoming of the real limitations of this technology. This gives a great perspective on the development of the possibility of using micro injection parts e.g. in the automotive industry. This paper presents the possibilities of manufacturing molds for micro injection molding. The issue of process optimization has been discussed, taking into consideration the main technological parameters influencing the quality of micro-part. In addition, the possibility of using microdetals, including the automotive industry was presented.

3

Selected aspects of manufacturing and strength evaluation of porous composites based on numerical simulations

Frącz W., Janowski G., Ryzińska G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2017

|

z. 89 [295], nr 1

31--43

EN

In this paper the numerical simulations of microcellular injection molding process for polymer composite with glass fiber for variable content of pores were carried out. In order to evaluate the strength of the three-phase composite structure (polypropylene PP as a matrix, 20% wt. of glass fiber GF and 1-9 % vol. of the pores) a microstructural analysis was performed and strength calculations were conducted using the Mori-Tanaka homogenization model. The analyzed product (the base of industrial mop) was subjected to the loading in Ansys 14.5 commercial code, considering the impact of pores content on its mechanical properties. Furthermore, the paper presents the visualization of calculated composite microstructure for variable pores contents.

PL

W pracy przeprowadzono symulacje numeryczne procesu wtryskiwania z mikroporowaniem wypraski z kompozytu polimerowego z włóknem szklanym dla zmiennej zawartości objętościowej porów. W celu oceny wytrzymałościowej trójfazowej struktury kompozytu (matryca polipropylenowa PP, 20% wag. włókien szklanych WS oraz 1-9% obj. porów) wykonano analizę mikrostrukturalną oraz przeprowadzono obliczenia wytrzymałościowe z użyciem modelu homogenizacji Mori-Tanaka. Analizowany wytwór (element mopa przemysłowego) poddano symulacji obciążenia w programie Ansys 14.5, określając wpływ zmiennego stopnia porowania na jego właściwości wytrzymałościowe. Ponadto w pracy przedstawiono wizualizację prognozowanej mikrostruktury dla kompozycji przy zmiennym stopniu porowatości kompozytu.

4

Badania wpływu struktury napełniacza na parametry tworzywa w formie w procesie niskociśnieniowego formowania laminatów w oparciu o symulacje numeryczne

Frącz W., Janowski G., Ryzińska G.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2017

|

T. 23, Nr 3 (177)

185--194

PL

W pracy wykonano symulacje numeryczne procesu niskociśnieniowego przesycania napełniacza w zamkniętych formach (ang. RTM) dla dwóch rodzajów napełniacza: maty z włókna szklanego typu S o nazwie handlowej OCF M8610 oraz tkaniny z włókna szklanego typu E w gatunku Cofab A1118B przy zachowaniu jednakowych parametrów technologicznych. Właściwości włókien ustalono na podstawie przeglądu literatury. Właściwości samego napełniacza obliczono w programie Digimat FE. W celu obliczenia przepływu żywicy (żywica poliestrowa Arotran Q6055) wyznaczono porowatość oraz przepuszczalność napełniacza. Symulacje procesu RTM przeprowadzono w programie Autodesk Moldflow Insight 2013 dla modelu fotela pasażera pojazdu komunikacji miejskiej. Przeanalizowano m. in. temperaturę, ciśnienie oraz stopień utwardzenia żywicy w gnieździe formy w zależności od rodzaju napełniacza.

EN

In this work the advanced numerical analyses of the RTM process for two types of reinforcement (OCF M8610 mat nade from fiberglass of S type and Cofab A1118B fabric made from glass fibers of E type) were performed. The analyses were made with the same type of polyester resin (Arotran Q6055 type) and at identical process parameters. The basic properties of fibers were determined on the basis of literature review. The properties of the reinforcement were determined on the basis of calculations by means of Digimat FE software. To calculate the resin flow the porosity and permeability of the reinforcement were determined. The RTM process simulations were performed by means of Autodesk Moldflow Insight 2013 commercial code for the passenger seat used in vehicle of public transport. The temperature, pressure and bulk conversion of the resin in the mold cavity depending on the type of reinforcement were taking into account.

5

Ocena wpływu rodzaju poroforu fizycznego na wybrane parametry technologiczne oraz właściwości mechaniczne wyprasek wytwarzanych w technologii MuCell® oparta na symulacjach komputerowych

Janowski G.

Przegląd Mechaniczny

|

2017

|

nr 12

26--29

PL

W pracy przeprowadzono symulacje mające na celu ocenę wpływu dwóch rodzajów poroforu fizycznego na parametry technologiczne w procesie wtryskiwania mikrokomórkowego oraz właściwości wytrzymałościowe wyprasek wykonanych tą metodą. Analizy przeprowadzono dla kompozytu polimerowego o nazwie handlowej Ultramid B3UG4 poliamidu 6 z wypełniaczem w postaci włókna szklanego, który spieniano w celu otrzymania 9-procentowego stopnia porowatości.

EN

Simulations studies on the effects of two types of physical blowing agent on the technological parameters in the MuCell® technology and the strength properties of molded detail made by the above method were performed in this work. The analyzes were carried out for the polymer composite Ultramid B3UG4 – polyamide 6 with fiberglass filler, which was foamed to obtain a 9 percent of porosity.

6

Ocena możliwości symulacji procesu mikrowtryskiwania na przykładzie koła zębatego

Janowski G.

Interdisciplinary Journal of Engineering Sciences

|

2017

|

Vol. 5, no. 1

45--49

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania oprogramowania Autodesk Moldflow MPI do symulacji procesu mikrowtryskiwania. Ponadto w pracy dokonano również analizy porównawczej wyników symulacji komputerowej mikrowtryskiwania koła zębatego z zawarciem efektu bezwładności oraz bez jego ujęcia w obliczeniach. Wyniki analizy numerycznej uwzględnione przy projektowaniu procesu wytwarzania przedstawionego koła zębatego powinny umożliwić uzyskanie wymaganej jakości detalu oraz pozwolić na zmniejszenie ilości wykonywania prób lub całkowite ich wyeliminowanie.

EN

The article presents the possibilities of using Autodesk Moldflow MPI software to simulate the micro injection molding process. In addition, was made a comparative analysis of the results of micro injection molding process simulation for tooth plastic gear: with the inertia effect and without in calculations. The results of the numerical analysis taken into account in the design of the gear manufacturing process should enable the required quality of the molded detail to obtained and the number of trials to reduced or eliminated.

7

Strength analysis of GFRP composite product taking into account its heterogenic structure for different reinforcements

Frącz W., Janowski G., Ryzińska G.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 2

103--108

EN

In this study prediction of the strength properties of composites made of polyester resin and continuous glass fiber reinforcement in established grades was performed. Structure modeling based on the numerical homogenization method was conducted using Digimat FE commercial code, taking into account the geometry and properties of all the composite components. In the first stage, analysis was performed for OCF M8610 mat. At the beginning the calculations were done for beam roving from S glass. Preliminary calculations were performed for the virtual composition of glass fibers-air, which allowed calculation of the yarn properties, directly used to build the glass mat model. The second stage of the calculation was carried out for glass mat saturated with polyester resin. For this purpose, roving bundle data and polymer matrix data were implemented. The volume fraction of the glass mat in the composite was also determined, and a random fiber orientation in the plane was defined. The properties of the fabric-resin composite were calculated for polyester resin and Cofab A1118B glass fiber plain weave fabric. The basic properties of the fiber in the analyzed bi-directional fabric were established on the basis of literature. The calculation of some fabric properties was conducted by a different algorithm than in the case of the mat. The last stage of property calculation for the warp and weft was to predict the weave properties based on the manufacturer's data. Only at this stage was the mean field method (MFM) used in the calculations. The geometrical dimensions of the reinforcements were calculated including its grammage, where the value is highly compatible with the grammage given in the literature. For both types of reinforcement visualization of the composite structure was performed. The calculated composite properties were used in strength simulations of a useful product for three variants of composite reinforcement: (a) polyester resin without reinforcement, (b) polyester resin with glass fiber mat, (c) polyester resin with glass fiber fabric, which allowed carrying out a comparative strength analysis.

PL

W pracy przeprowadzono prognozowanie wytrzymałości kompozytów wykonanych z żywicy poliestrowej i tkaniny lub maty z włókien szklanych w ustalonych gatunkach. Modelowanie struktury kompozytów wykonano z wykorzystaniem metody numerycznej homogenizacji z użyciem oprogramowania Digimat FE, biorąc pod uwagę geometrię i właściwości każdego składnika kompozytu. W pierwszym etapie przeprowadzono analizę dla maty w gatunku OCF M8610. Wykonano niezbędne obliczenia dla jednej wiązki rowingu typu S. Wstępne obliczenia dotyczyły wariantu kompozycji: włókna szklane - powietrze. Umożliwiły one obliczenie właściwości przędzy, bezpośrednio wykorzystywanej do budowy modelu maty szklanej. W drugim etapie przeprowadzono obliczenia dla kompozycji: mata - żywica poliestrowa. W tym celu uwzględniono dane wiązki i osnowy polimerowej. Określono także udział objętościowy maty szklanej w kompozycie oraz zdefiniowano, jako losową, orientację włókien w płaszczyźnie. Właściwości kompozycji typu tkanina - żywica obliczono dla tkaniny z włókna szklanego w gatunku Cofab A1118B i żywicy poliestrowej. Podstawowe właściwości włókna w analizowanej dwukierunkowej tkaninie zostały ustalone na podstawie literatury. Obliczenie niektórych właściwości tkaniny wykonano za pomocą innego algorytmu niż w przypadku maty. Ostatnim etapem obliczania właściwości osnowy i wątku było określenie splotu tkaniny zgodnie z danymi producenta. Obliczono geometryczne wymiary wzmocnienia kompozytu, w tym jego gramaturę, której wartość w dużym stopniu jest zgodna z gramaturą tkaniny określoną przez producenta. Wyłącznie na tym etapie zastosowano w kalkulacjach metodę homogenizacji uśrednionego pola (ang. MFM). Dla obydwóch typów wzmocnienia wykonano wizualizację struktury kompozytów. Obliczone właściwości kompozytu zostały wykorzystane do symulacji wytrzymałości wytworu użytkowego dla trzech wariantów wzmocnienia: a) żywicy poliestrowej bez zbrojenia, b) żywicy poliestrowej z matą z włókna szklanego, c) żywicy poliestrowej z tkaniną z włókna szklanego, co pozwoliło na przeprowadzenie wytrzymałościowej analizy porównawczej.

8

Charakterystyka mikroformowania wtryskowego : konwencjonalne formowanie wtryskowe, dobór materiału, wtryskarki w mikroformowaniu wtryskowym

Janowski G.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 12

32--36

PL

Stale rosnąca potrzeba miniaturyzacji detali z tworzyw sztucznych skłania do rozwoju technologii mikroformowania wtryskowego. Charakterystyczne cechy procesu, takie jak niskie koszty wytwarzania, krótki czas trwania procesu, zdolność wytwarzania detali o zróżnicowanych gabarytach oraz szeroka gama właściwości poszczególnych tworzyw sztucznych, pozwalają na masowe rozpowszechnienie tej technologii. Badania nad mikroformowaniem wtryskowym rozwijają się w bardzo szybkim tempie, co daje duże nadzieje w związku ze sprawnym przezwyciężaniem rzeczywistych ograniczeń tej technologii. Prognozuje to bardzo dużą perspektywę rozwoju możliwości zastosowania detali mikrowtryskiwanych, m.in. w przemyśle samochodowym, w tym w procesie produkcji autobusów. W pracy omówiono konwencjonalny proces formowania wtryskowego – tj. przedstawiono istotę procesu, cykl formowania wtryskowego oraz budowę konwencjonalnej wtryskarki ślimakowej. W dalszej części pracy skupiono się na charakterystyce mikroformowania wtryskowego. Omówiono kwestię doboru materiału przeznaczonego do procesu mikroformowania oraz scharakteryzowano typy mikrodetali. Ponadto omówiono wtryskarki przeznaczone do tego procesu.

EN

The growing needs for miniaturization of plastic parts motivates to the development of micro injection molding technology. Characteristic features of this process such as: low manufacturing costs, short process duration, the ability to produce details of various dimensions and a wide range of plastic properties allow to mass dissemination of this technology. Research on micro injection molding develops in a very fast time, which gives high hopes for a successful overcoming of the real limitations of this technology. This gives a great perspective on the development of the possibility of using micro injection parts e.g. in the automotive industry, including the bus production process. This paper presents the conventional injection molding process – i.e. the process essence, the injection molding cycle and the construction of a conventional screw-type injection molding machine. The next part of this article focuses on the characteristics of micro injection molding technology. The essence of material selection and micro-part characteristics for the process were presented. Furthermore, injection molding machines for this process were characterized.

9

The possibility of using wood fiber mats in products manufacturing made of polymer composites based on numerical simulations

Frącz W., Janowski G., Ryzińska G.

Applied Computer Science

|

2017

|

Vol. 13, no 4

65--75

EN

In this work the calculations for predicting the properties of wood fiber mats – polyester resin composite using numerical homogenization method were performed. For this purpose, the microstructural strength properties were calculated using DIGIMAT FE commercial code. In addition, for com-parative purposes a calculation of polyester resin – glass fiber composites was conducted. This allowed to compare the properties of two types of com-positions. In addition, the obtained strength properties were used to simulate the work of product made of these composites. This study was performed using the Ansys commercial code. Usability of the polyester resin – wood fiber mat composite and knowledge of its properties will allow to find a correct application of this composite type and can provide an alternative way to other polymeric resin reinforced by mat.

10

Influence of Homogenization Methods in Prediction of Strength Properties for WPC Composites

Frącz W., Janowski G.

Applied Computer Science

|

2017

|

Vol. 13, no 3

77--89

EN

In order to reduce costs of experimental research, new methods of forecasting material properties are being developed. The current intensive increase in computing power motivates to develop the computer simulations for material properties prediction. This is due to the possibility of using analytical and numerical methods of homogenization. In this work calculations for predicting the properties of WPC composites using analytical homogenization methods, i.e. Mori-Tanaka (first and second order) models, Nemat-Nasser and Hori models and numerical homogenization methods were performed.

11

Analysis of fiber orientation in the wood-polymer composites (WPC) on selected examples

Frącz W., Janowski G.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2017

|

Vol. 11, no 3

122--129

EN

The fibers orientation in the polymer matrix is an important factor determining mechanical properties of products made of composites by means of an injection molding process. The fibers arrangement has an effect on shrinkage of the composite and the dimensional accuracy of molded piece. The knowledge of fiber orientation can determine the proper dimensions and design of the molding cavities and then correct some of physical and mechanical properties of the molded piece. The orientation of fillers depends on many factors, among which the important role play processing parameters including the injection speed. The aim of this study was to assess the orientation of the fibers in wood-polymer composite on the selected examples. The knowledge and proper use of micromechanical models allow to evaluate the fibers flow and their orientation in polymer matrix. The research was performed both for numerical simulations and experimental studies for results verification.

12

The manufacturing issues of technical products made of polyimide - carbon fibers composite by means injection moulding process

Frącz W., Janowski G., Mikhasev G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2016

|

z. 88 [293], nr 2

101--113

EN

Nowadays modern commercial simulation software provides acceptably faithful representation of reality, assuming the correctness of boundary conditions and reliability of data of processed composite material. In the case of non-standard plastics which include polyimide, we do not always have access to the target material and we do not have proper equipment to produce such products. Due to very interesting properties of the polyimide and its low popularity in use as an injection moulding material, the analysis of injection moulding of tooth plastic gear made from carbon fiber-polyimide composite was made. In this work the chosen material data, necessary for the numerical analysis, were presented. The impact analysis of main factors controlling the volumetric shrinkage during injection moulding processing was conducted. It was found that the greatest impact on the quality criterion is the melt temperature. To optimize control factors, the Taguchi orthogonal plans were used. In addition, the issue of polyimide properties, the possibility of its injection moulding and applications was discussed.

PL

Współczesne programy symulacyjne w dość wierny sposób zapewniają odzwierciedlenie rzeczywistych procesów wytwarzania, przy założeniu poprawnie wprowadzonych warunków przeprowadzania procesu oraz danych przetwarzanego materiału. W przypadku nietypowych tworzyw sztucznych jakim jest m.in. poliimid –nie zawsze mamy dostęp do materiału oraz od powiedniej aparatury w celu przetworzenia takiego wytworu. Z uwagi na bardzo interesujące właściwości poliimidu i małą popularność jako materiału nadającego się do wtryskiwania, wykonano symulację formowania wtryskowego koła zębatego wykonanego z kompozytu poliimid –włókno węglowe. W pracy zestawiono dane materiałowe niezbędne do przeprowadzenia analizy numerycznej. Dokonano analizy wpływu głównych czynników sterujących na wartość skurczu objętościowego wypraski. Stwierdzono, że największy wpływ na w/w kryterium jakościowe ma temperatura uplastycznionego tworzywa. Dokonano optymalizacji parametrów wtrysku z wykorzystaniem planów ortogonalnych Taguchi, w oparciu o które przeprowadzono analizy numeryczne. Ponadto, w oparciu o dostępną literaturę przedstawiono istotne właściwości poliimidu, jego aktualne możliwości przetwórstwa oraz obszary jego zastosowania jako materiału konstrukcyjnego.

13

Kompozyty WPC wytwarzane w procesie porowania mikrokomórkowego : prognozowanie i ocena właściwości mechanicznych

Frącz W., Janowski G.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2016

|

T. 22, Nr 6 (174)

508--515

PL

W pracy przeprowadzono symulacje numeryczne procesu wtryskiwania z porowaniem mikrokomórkowym wyprasek z kompozytu polimerowego WPC (drewno - polimer) dla zmiennej zawartości gazu. W celu oceny właściwości trójfazowej struktury kompozytu (matryca polipropylenowa, 10% włókien drewna sosnowego oraz 1-15% porów) wykonano analizę mikrostrukturalną oraz przeprowadzono obliczenia wytrzymałościowe z użyciem modelu homogenizacji Mori-Tanaka. Analizowany wytwór (próbka do rozciągania zgodnie z PN-ISO 527-1) poddano symulacji obciążenia w programie Ansys, określając wpływ zmiennego stopnia porowania wytworu na jego właściwości wytrzymałościowe. Ponadto w pracy przedstawiono komputerową wizualizację przewidywanej, obliczonej mikrostruktury dla kompozycji sporowanego WPC, przy zmiennym stopniu porowatości struktury kompozytu oraz obliczone dla badanych kompozytów macierze sztywności.

EN

The numerical simulations of injection molding process with microcellular foaming for WPC (wood-polymer composite) was carried out in this work for variable volume content of gas. In order to evaluate the properties of three-phase composite structure (polypropylene matrix, 10% of wood fibers from pine and 1-15% of pores) microstructural analysis was performed and the strength calculations were carried out using the Mori-Tanaka homogenization model. The analyzed product (the dumbbell for tensile testing, according to PN-ISO 527-1) was used to tensile testing simulation in Ansys commercial code, determining the influence of variable degree of foaming on its mechanical properties. In addition, the paper presents the computer visualization for the expected, calculated microstructure of foamed WPC composite (with varying degrees of porosity of the composite structure) and stiffness matrix calculated for the tested composites.

14

Zaawansowana analiza wytrzymałościowa wypraski z kompozytu WPC z uwzględnieniem powtryskowej orientacji włókien w osnowie polimerowej

Frącz W., Janowski G.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 7

628--630

PL

Przeprowadzono analizę numeryczną testu rozciągania próbki z kompozytu drewno-polimer (WPC) z uwzględnieniem jego heterogenicznych właściwości. Dane dotyczące orientacji włókien uzyskano z użyciem oprogramowania Autodesk Moldflow Insight 2013. Właściwości kompozytu zdefiniowano za pomocą oprogramowania Digimat 6.0.1, a obliczenia wytrzymałościowe wykonano w programie Ansys 15. Wyniki symulacji numerycznych porównano z eksperymentem.

EN

The paper presents numerical simulation of the tensile test to a wood-polymer composite (WPC) specimen with its heterogeneous properties considered. The data on fibers orientation were obtained by means of the Autodesk Moldflow Insight 2013 software to commercial code. Composite properties of the specimen were defined by means Digimat 6.0.1 software. Strength calculations were performed using the ANSYS 15 software. Results of numerical simulations and of the experiment were compared with each other.

15

Strength analysis of molded pieces produced from wood-polymer composites (WPC) including their complex structures

Frącz W., Janowski G.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

260--265

EN

The paper presents an assessment of the filler percentage impact on the stress-strain characteristics of wood-polymer composite (WPC) samples loaded in a uniaxial tensile test. The analysis was based on both experimental studies as well as numerical simulations. The manufactured composite consisted of polypropylene as the polymer matrix and wood fiber (WF) of varying percentages, i.e. 10÷40%. Numerical modeling of the static tensile test was performed using Ansys commercial code taking into account the heterogeneous composite structure and fibers orientation. In order to define the heterogeneous material, Digimat software was used. Appropriate calculations were made using the Mori-Tanaka homogenization model.

PL

Przedstawiono ocenę wpływu zawartości procentowej napełniacza na charakterystykę naprężenie-odkształcenie próbek wykonanych z kompozytu drewno-polimer (WPC) jako wynik jednoosiowej próby rozciągania. Analiza została oparta zarówno o badania eksperymentalne, jak również symulacje numeryczne. Wtryskiwany kompozyt składał się z polipropylenu jako matrycy polimerowej oraz włókna drzewnego (WD) o zmiennej ilości w zakresie od 10÷40%. Modelowanie numeryczne statycznej próby rozciągania wykonano w programie Ansys z uwzględnieniem heterogenicznej struktury kompozytu oraz powtryskowej orientacji włókien. W celu zdefiniowania heterogenicznego materiału wykorzystano komercyjne oprogramowanie Digimat, za pomocą którego wykonano obliczenia z wykorzystaniem modelu homogenizacji Mori-Tanaka.

16

Ocena dokładności modelu RSC w prognozowaniu orientacji włókien w kompozytach typu drewno-polimer

Frącz W., Janowski G., Bednarz A.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

918--921

PL

Orientacja włókien w kompozytach z napełniaczem włóknistym jest jednym z głównych aspektów związanych z formowaniem wtryskowym. Ułożenie tego typu napełniacza w matrycy polimerowej wpływa bezpośrednio na właściwości mechaniczne materiału. Najbardziej oczekiwaną orientacją jest ułożenie włókien w kierunku działania obciążenia, jednakże w warunkach przetwórstwa tego typu układ jest trudny do osiągnięcia ze względu na m.in. zmienną geometrię gniazda formującego oraz cechy napełniacza i matrycy polimerowej. Umiejętność przewidywania orientacji napełniacza, pozwala, między innymi, aktywnie wpływać na cechy konstrukcyjne wytworu np. poprzez dobór odpowiedniego miejsca wtrysku tworzywa. W obliczeniach orientacji włókien standardowo wykorzystuje się model Folgara-Tuckera, jednakże często za pomocą tego modelu otrzymuje się przeszacowane wyniki, które związane są ze zmianą tensora orientacji w stężonych zawiesinach, za które często traktuje się w tym modelu polimery. Model RSC (ang. the Reduced Strain Closure) jest zmodyfikowanym podejściem do wskazanego wyżej problemu i coraz szerzej stosowanym w programach symulacyjnych. W pracy oceniono wpływ tego modelu na prognozowanie orientacji włókien w kompozytach typu drewno-polimer (ang. WPC) w oparciu o analizy numeryczne oraz badania eksperymentalne.

EN

Fibers orientation in composites with fibrous filler is one of the main aspects of injection molding. The arrangement of this type filler has, among others, a direct effect on the mechanical properties of products. In this respect, the most effective orientation is in the direction of the load. This type of arrangement is often difficult to achieve. The processing conditions,. This is due, among others to variable geometry of the cavity and the features of the filler and the polymer matrix. The Folgar-Tucker model is a standard model used to calculate the orientation of the fibers, however, with the using of this model the overestimated results of changing the orientation tensor in concentrated suspension can be often obtained. RSC model is a modified approach to the above mentioned model and more widely used in commercial codes. In this study the accuracy evaluations of the RSC model to predict the orientation of fibers in wood-polymer composites (WPC), based on the numerical analysis and experimental studies was assessed.

17

Analiza numeryczna procesu wytwarzania kompozytowego fotela pasażera miejskiego autobusu w technologii RTM

Frącz W., Janowski G.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 5

28--32

PL

Ciągły rozwój branży motoryzacyjnej - przy obecnej dynamice zmian w zakresie stosowanych materiałów, procesów technologicznych oraz konstrukcji - skłania do stosowania symulacji komputerowych przed rozpoczęciem procesu produkcyjnego. IV wielu firmach przemysłowych wykorzystuje się równocześnie wiele metod przetwórstwa tworzyw sztucznych, często poprzedzonych analizami numerycznymi, jednakże mało znana jest w tym kontekście możliwość wykorzystania programu Autodesk Moldflow MPI do symulacji wytwarzania wyrobów z kompozytów polimerowych techniką niskociśnieniowego przesycania żywicą w zamkniętych formach fang. Resin Transfer Moulding - RTM). Przedmiotem przedstawionej pracy jest analiza numeryczna technologii wytwarzania fotela pasażera, montowanego w autobusach miejskich w technologii RTM. Wykonano kilkanaście istotnych ewaluacji komputerowych procesu RTM przy różnych konfiguracjach parametrów technologicznych. Ponadto w pracy przedstawiono optymalizację tej technologii w oparciu o metodę Taguchi. Wyboru konfiguracji parametrów dokonano za pomocą metod planowania czynnikowego z wykorzystaniem planu ortogonalnego typu L9 z 3 czynnikami sterującymi, zmiennymi na 3 poziomach, opracowanego przez G. Taguchi.

EN

The continuous development of automotive industry by current dynamics of changes in the use of materials, processes, design and structures, encourage to use a numerical simulation before starting the production process. In many industrial companies there are many polymer processing methods used in the same time, often preceded by numerical analysis. Little known in this context is the ability of using the Autodesk Moldflow MPI commercial code to simulate Resin Transfer Moulding (RTM) process. Subject of present study is RTM production analysis of passenger seat, mounted in city buses. Several important computer evaluation of RTM process were made, with various configurations of processing parameters based on Taguchi method. The choice of parameter configurations were performed by factorial design methods using orthogonal plan type L9, with three control factors, changing on three levels, developed by G. Taguchi.

18

Wykorzystanie programu Autodesk Moldflow® MPI w opracowaniu technologii RTM wytwarzania elementów kompozytowych

Frącz W., Janowski G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 4

307--315

PL

W pracy przedstawiono wykorzystanie oprogramowania Autodesk Moldflow MPI do optymalizacji procesu formowania wytworów kompozytowych techniką RTM (ang. Resin Transfer Moulding). Z uwagi na korzyści ze stosowania tego procesu tj.: brak ograniczeń w wielkości i stopniu skomplikowania kształtu detalu, wysoką jakość wyrobów, dobrą kontrolę procesu wytwarzania - metoda ma zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnych, okrętowym oraz lotniczym. Obecne na rynku komputerowe programy komercyjne, np. PAM RTM specjalizują się w symulacjach konkretnych metod przetwórstwa tworzyw polimerowych. Tymczasem w wielu firmach wykorzystuje się równocześnie wiele technologii ich przetwórstwa. Mało znana jest w tym kontekście np. możliwość wykorzystania programu Autodesk Moldflow MPI do symulacji wytwarzania wyrobów z kompozytów polimerowych.

EN

In the paper the usage of Autodesk Moldflow MPI to optimize the forming process of composite products using the RTM (Resin Transfer Moulding) technique is presented. Due to the advantages of using this process, i.e. no restrictions in the size and shape complexity of the workpiece, high quality of products, good control of the manufacturing process – the RTM technique is applicable in the automotive, shipbuilding and aircraft industries, and aviation. The available on the market commercial computer programs, e.g. PAM RTM specialize in simulations of specific methods of polymer processing. Meanwhile, many companies use simultaneously many technologies of polymer processing. The possibility to use Autodesk Moldflow® MPI software to simulation of manufacturing polymer composite products is relatively unknown.

19

Ocena możliwości wtryskiwania kompozytu WPC w produkcji elementów wyposażenia wnętrza autobusu w oparciu o symulacje numeryczne procesu

Frącz W., Janowski G.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2015

|

R. 16, nr 7-8

48-52

PL

Przykłady zastosowania kompozytów WPC w branży motoryzacyjnej skłaniają do poszukiwań obszarów możliwych aplikacji tych kompozytów w pojazdach wykorzystywanych jako środki transportu zorganizowanego (busy, autobusy, trolejbusy itp.). Cechy praktyczne tych materiałów, w tym zdolność do recyklingu, dobre właściwości mechaniczne, a przede wszystkim aspekty środowiskowe ich wykorzystania przyczyniają się do rosnącego zainteresowania tą grupą materiałów. Każdy projekt nowego wyrobu musi być poprzedzony wszechstronnymi i precyzyjnymi analizami, m.in. oceną technołogiczności oraz rachunkami i ekspertyzami w zakresie technologii wytwarzania, w których ogromną rolę zyskują w ostatnim czasie symulacje numeryczne procesów technologicznych. W pracy przedstawiono analizę numeryczną procesu wtryskiwania kompozytu WPC w celu wykonania uchwytu montowanego we wnętrzu autobusu. Analizę wykonano w programie komercyjnym Autodesk Moldflow Insight 2013. Opracowano parametry modeli matematycznych właściwości kompozytu WPC niezbędnych w obliczeniach. Badania materiału oraz symulacje wykonano dla WPC o matrycy polipropylenowej (Moplen HP648T) z 20-procentową zawartością włókna drzewnego. Porównano obliczone parametry oraz wskaźniki procesu wtryskiwania dla WPC oraz czystego PP.

EN

Examples of wood polymer composites (WPC) used in the automotive industry tend to looking for areas of possible applications in public transport vehicles (buses, trolleybuses, etc.). Practical characteristics of these materials, including the ability to recycle, good mechanical properties and environmental aspects of their using contributes to a growing interest in the group of these materials. Each project of a new product must be preceded by analyzes, including producibility assessment and accounts and expertise in the field of manufacturing technology. Numerical simulations of technological processes have huge role in recent time. The research presents the numerical analysis of WPC composites injection moulding process to produce the chosen grip mounted inside the bus. The analysis was performed in the commercial Autodesk Moldflow Insight 2013 code. Mathematical model of the WPC composite properties were developed. The material tests and simulations were performed for WPC based on polypropylene matrix (Moplen HP648T) with 20% of wood fiber. Results of simulations for WPC injection moulding process and pure PP were compared.

20

Zastosowanie polimerów poligraficznych w technologii wytwarzania odlewów artystycznych

Binczyk F., Janowski G., Smoliński A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 19

25-30

PL

W pracy przedstawiono zasady oraz kolejne etapy technologiczne wykonania modeli i odlewania medali pamiątkowych Politechniki Śląskiej i Katedry Technologii Stopów Metali i Kompozytów., w której do wykonania modeli wykorzystuje się poligraficzne polimery światło utwardzalne, używane w produkcji matryc i pieczęci. Opracowana technologia jest ekonomiczna zarówno pod względem wymaganych urządzeń i materiałów, a czas wykonania modelu polimerowego nie przekracza jednej godziny.

EN

In this work the principles as well as next stages were introduced was the technological realizations of models and the casting the commemorative medals of Silesian Technical University and Department of Technology Metals Alloys and Composites has been presented. In which the printing polymers to realization of models were used was the hardening light, used in production of matrices and stamp.