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Cavitation in thermoplastic melts: New insights into ultrasound-assisted fibre-impregnation

Tzanakis, Iakovos und Khavari, Mohammad und Titze, Maik und Eskin, Dmitry G. (2022) Cavitation in thermoplastic melts: New insights into ultrasound-assisted fibre-impregnation. Composites Part B Engineering, 229. Elsevier. doi: 10.1016/j.compositesb.2021.109480. ISSN 1359-8368.

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Kurzfassung

The impregnation of continuous carbon fibre roving with thermoplastic melt is a challenging task due to the high viscosity and surface tension of the melt. A new technique is under development utilizing ultrasonic oscillations within the thermoplastic melt which encloses a fibre roving, to achieve fibre impregnation. Despite ultrasonic processing being very efficient, the specific conditions created in the thermoplastic melt have never been studied before. This study investigated whether cavitation effects could be present during ultrasound-assisted fibre impregnation. The observed acoustic effects allowed us to suggest the possible underlying mechanisms. For the purpose of the study a melt-bath impregnation setup with polylactide was built. To detect the cavitation effects and acoustic parameters a calibrated high-temperature cavitometer was used. The results showed the formation of small cavitation zones in the direct vicinity to the sonotrode tip where the fibre roving would be positioned. Therefore, the occurrence of cavitation was established, and induced effects like shock waves, microjets and microstreaming should be further considered for detailed investigation of the ultrasound-assisted impregnation mechanism.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/147684/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Cavitation in thermoplastic melts: New insights into ultrasound-assisted fibre-impregnation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tzanakis, IakovosNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khavari, MohammadNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Titze, MaikMaik.Titze (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5223-1538NICHT SPEZIFIZIERT
Eskin, Dmitry G.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Januar 2022
Erschienen in:Composites Part B Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:229
DOI:10.1016/j.compositesb.2021.109480
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-8368
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermoplastic, Impregnation, Ultrasound, Fiber,
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Adaptronik
Hinterlegt von: Titze, Maik
Hinterlegt am:20 Dez 2021 15:23
Letzte Änderung:20 Dez 2021 15:23

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