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Characterizing Thermoplastic Shape-Memory Polymers for Mold Design: From Material Testing to Viscoelastic Modeling

Neumann, Fabian und Cerbe, Ferdinand und Sinapius, Michael (2025) Characterizing Thermoplastic Shape-Memory Polymers for Mold Design: From Material Testing to Viscoelastic Modeling. In: SAMPE Europe Conference & Exhibition 2025. SAMPE Europe Conference 2025, 2025-10-06 - 2025-10-07, Amsterdam, Niederlande. ISBN 978-90-833728-3-9.

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Kurzfassung

The production of one-piece composite hollow profiles with undercuts presents significant challenges to conventional mould concepts. Mandrels made of thermoplastic shape-memorypolymers could facilitate demoulding and reduce tooling costs. To design moulds in a commercial environment, it is critical to determine their behaviour using off-the-shelf Finite Element Analysis (FEA) software. This work presents an easy to follow path from raw material to implementation of linear viscoelastic (LVE) material behaviour in commercial FEA software. The materials investigated are PA6, PET and PA11. Differential Scanning Calorimetry (DSC) is used to determine the glass transition, crystallization and melting temperatures of the materials. A Dynamic Mechanical Analysis (DMA) procedure is developed for combined frequency-sweeps and discrete temperature increments to determine the elastic modulus and shear modulus versus temperature and frequency. Parameters necessary for the implementation in the FEA software are derived from the DMA data by using fully open-source Python scripts. The applied methods allow for the generation and implementation of a LVE material model in off-the-shelf commercial FEA software. All methods are easily transferable to other thermoplastic and thermoset materials. In conclusion, the straightforward approach presented allows us to characterize viscoelastic polymers and implement their LVE behaviour in commercial FEA software in an accessible way.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217385/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Characterizing Thermoplastic Shape-Memory Polymers for Mold Design: From Material Testing to Viscoelastic Modeling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Neumann, FabianFabian.Neumann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7514-8427195843834
Cerbe, FerdinandTU BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sinapius, MichaelMichael.Sinapius (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2025
Erschienen in:SAMPE Europe Conference & Exhibition 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
ISBN:978-90-833728-3-9
Status:veröffentlicht
Stichwörter:DSC, DMA, SMP, Rheometry, Material modeling, Thermoplastics
Veranstaltungstitel:SAMPE Europe Conference 2025
Veranstaltungsort:Amsterdam, Niederlande
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Oktober 2025
Veranstaltungsende:7 Oktober 2025
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Produktionstechnologien
Standort: Aachen-Merzbrück
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Produktionstechnologien BS
Hinterlegt von: Neumann, Fabian
Hinterlegt am:03 Nov 2025 06:06
Letzte Änderung:03 Nov 2025 06:06

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