Verfestigungsversuche in Halle_Tag 3

Die Auswertung erfolgt einen Tag später, da die Bilder noch nicht fertig waren. Am Donnerstag wurden keine neuen Versuche mehr durchgeführt. Dafür erfolgte die Auswertung der anderen fünf Versuche.

Versuch 2

Hier war die entscheidende Frage, ob sich die Einwegbecher und Tischtennisbälle lösen, oder wie die Murmeln aus Versuch 1 mit dem Gestick "verschmelzen".

Bild 92: Versuch 2 ausgehärtet

Wie zu sehen ist, hat sich alles gut gelöst. Jedoch befindet sich viel Harz auf der Bodenplatte, welches auch am Gestick haftet. 

Bild 93: Harzreste

Die Ausformung ist gut gelungen. Aufgrund der An- und Ablagerungen von Harz am Gestick, ist dieser Versuchsaufbau dennoch nicht unbedingt zu empfehlen.

Versuch 3

Nach dem vollständigen Aushärten des Harzes, ließ sich das Gestick nur schwer von der Folie lösen, da das Gestick zusätzlich angenäht war. Schon beim Ablösen wurde deutlich, dass das Harz auch hier Rückstande an den am Boden befestigten Elementen zurücklassen würde.

Bild 94: Versuch 3 verfestigt

Die Ausformung ist gut gelungen.Jedoch ist der Versuch, im Hinblick auf weitere Experimente, kein Favorit, da es zu viel Nacharbeit bedeuten würde, die überflüssigen Harzrückstände zu entfernen.

Bild 95: Rückstände

 

Versuch 4

Die drei Lagen übereinander haben sich sehr gut verbunden. 

Bild 95: Versuch 4 ausgehärtet

Die Formen, welche beschwert wurden, berührten allerdings den Boden der Form und so sammelte sich wieder das überflüssige Harz am Mittelpunkt des Gestickes an. Die unbeschwerten Gesticksegmente verformten sich nicht so sehr, was allerdings auch bedeutet, dass hier keine ungewollten und störenden Harzreste angelagert sind.

 

Versuch 5

Nach den Ergebnissen der vorhergehenden Versuche, wurden diese Proben besonders sehnsüchtig erwartet. Da im Versuch 5 und 6 die Gesticke hänged angebracht wurden und somit eigentlich keine weiteren Ablagerungen vorhanden sein dürften.

Bild 97: Verformt und verfestigt

Wie an den Bildern deutlich wird, ist dieser Versuch sehr gut gelaufen. Es haben sich fast keine Tropfen gebildet. 

Bild 98: Verzug

Der leichte Verzug des Gestickes wurde durch die Befestigung verursacht.

 

Versuch 6

Dieser Versuch hat die besten Ergebnisse erzielt. Durch die vorgegebene Form und die Gewichte wurde die Stickerei nahezu perfekt ausgebildet. Das Gestick hat das Harz gut aufgenommen und ist auch bis zu einem gewissen Grad belastbar.
 

Bild 99: Versuch 6 ausgehärtet

Vielen Dank an alle Mitarbeiter des SKZ Halle und speziell den Mitarbeitern und Praktikanten im Kompetenzzentrum Verbundwerkstoffe.

Verfestigungsversuche in Halle_Tag 2

Versuch 1

Das Ergebnis des ersten Versuches war nicht ganz optimal. Die zur Beschwerung aufgelegten Murmeln ließen sich nicht mehr von der Stickerei lösen.

Bild 84: verfestigte Stickerei inkl. Murmeln

Trotz der integrierten Murmeln ist die Verfestigung und die Ausbildung der 3D-Struktur sehr gut gelungen.

Versuch 2

Nachdem gestern der Versuchsaufbau schon fertig war, wurde heute der Versuch durchgeführt.

Bild 85: Versuchsdurchführung Versuch 2

Das Gestick wurde über den halbierten Tischtennisbällen ausgebreitet und mit Epoxidharz benetzt. Um zu gewährleisten, dass die Umrandungen der jeweiligen Stickfigur am Boden bleiben, wurden Einwegbecher darauf gesetzt. Dieser ganze Aufbau wird durch Holzplatten beschwert. Ein Ergebnis liegt noch nicht vor, da das Harz noch nicht ausgehärtet ist.

Versuch 3

Im Versuch 3 ist das Gestick am Boden fest genäht. Der Mittelpunkt wird in einem definierten Abstand zum Boden befestigt. 

Bild 86: Versuchsaufbau Versuch 3

Danach wird das Gestick mit Epoxidharz benetzt.

Bild 87: benetzte Proben

Auch hier liegt noch kein Ergebnis vor, da das Harz noch nicht genügend Zeit zum Aushärten hatte.

Versuch 4

Hier wird der Versuch 1 erneut aufgegriffen. Diesmal werden jedoch drei Lagen übereinander miteinander verbunden. Die Beschwerungsgegenstände liegen auf Folie und werden nur bei der Hälfte der Proben verwendet, um den direkten Vergleich der Wirkung auf das Gestick und den damit verbundenen unterschiedlichen Höhen zu haben.

Bild 88: Versuch mit 3 Lagen

Auch hier gibt es die Ergebnisse erst morgen.

Versuch 5

Nach der Erkenntnis, dass sich durch das Tränken der Gesticke in Epoxidharz zu viel Restharz in der mit Folie ausgekleideten Schaumstoffform sammelt und die Formen somit nicht richtig dargestellt werden, wurden zwei Versuche in hängendem Zustand durchgeführt.
Im Versuch 5 wurde das Gestick über einen Holzrahmen gespannt und dann getränkt. Das Ganze läuft ohne zusätzliches Beschweren.
Ergebnisse gibt es noch nicht, jedoch tropft das Harz wie erwartet vom Gestick ab. Das einzige Problem hierbei könnten die Tropfen sein, die am Gestick während des Aushärtens hängenbleiben.

Bild 89: ungetränktes und getränktes Gestick

Versuch 6

Der Unterschied zum Versuch 5 ist das Beschweren mit Gewichten, welche an die Gesticke genäht sind. Das Gestick wird auf die Schaumstoffform gelegt. Durch die Gewichte zieht es die Formen durch die ausgesägten Kreise. Im Anschluss wird die Stickerei mit Epoxidharz benetzt.

Bild 90: Versuchsaufbau 6

Bild 91: Benetzte Gesticke

Ergebnisse gibt es morgen.

Verfestigungsversuche in Halle_Tag 1

Nach einigen Überlegungen in Bezug auf die Ausbildung und Verfestigung von 3D-Stickereien, starteten die Experimente bezüglich der Großversuche im SKZ- Das Kunststoffzentrum in Halle.

Der erste Versuch ist die Variante, dass das Gestick durch "Durchhängen" in seine endgültige Form gebracht wird. Dazu wurden in eine Schaumstoffplatte Löcher gebohrt, welche den Durchmesser der Gesticke haben. Mittels einer Gitterunterlage (unter den Schaumstoff), einer Latexfolie (über dem Schaumstoff) und einer Vakuumpumpe, wurde die Gegenform zum Gestick hergestellt.

Bild 81: Gegenform der 3D-Stickerei mit und ohne Latexfolie

Danach wird das Gestick aufgelegt und in Epoxidharz getränkt. Um zu gewährleisten, dass das Gestick auch in die jeweilige Kuhle gedrückt wird, wird je eine Glasmurmel hineingelegt.

Bild 82: ungetränktes Gestick; getränktes Gestick mit Murmeln

Dieser Versuch muss über Nacht aushärten.

Eine zweite Variante ist das "Überstülpen" des Gestickes über eine entsprechend ausgebildete Fläche, welche der auszuprägenden Form entspricht.

Bild 83: Fläche mit halben Tischtennisbällen

An dieser Variante wird morgen weiter experimentiert.

Luftstickerei im Großversuch

Neues zum Thema sticktechnischer Großversuche. 
Nach Besprechung unterschiedlicher Varianten, welche bei Gerber Spitzen und Stickereien GmbH an der Großstickmaschine gestickt werden sollten, war es endlich soweit. Zwei Varianten wurden noch einmal professionell gepuncht und dann gestickt.

 

Bild 78: Zwei Musterungen auf der Stickmaschine

Bild 79: Variante 1

Bild 80: Variante 2

Die Gesticke müssen jetzt noch vom Stickgrund befreit werden. Danach können die Verfestigungsversuche im Großversuch starten.

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Verfestigung durch Temperatur

Eine weitere Verfestigungsmethode ist die Verformung und Verfestigung mittels Hitze.

Temperatur

Diese Verfestigung wurde bei dem aus PES Monofil 0,5 mm bestehendem Gestick angewendet. Wie schon im Post "Polyester Monofilament 0,5 mm" erwähnt, wird bei dieser Methode in Verbindung mit dieser Stickerei, in einem einzigen Arbeitsgang verformt und verfestigt.

Das Gestick liegt ausgewaschen vor, d.h. das wasserlösliche Vlies ist ausgelöst. Dann wird es in einer Form, je nachdem wie das Resultat aussehen soll, fixiert.

Bild 75: Fixieren des Gestickes; Beschweren mit Gewichten

Dann wird es in den Klimaschrank gestellt und bis ca. 160 °C erhitzt.

Bild 76: Klimaschrank und Thermometer

 Nach dem Abkühlen wurde die Fixierung gelöst und das Gestick war thermisch verformt.

Bild 77: Verformtes Gestick

Diese Methode funktioniert. Prüfungen zur Stabilität und der Belastung werden noch durchgeführt.

Verfestigung durch Sprühstärke

Sprühstärke

Bei der nächsten Verfestigungsmethode handelte es sich um Sprühstärke. Die Stärke wird aus einer Sprühflasche aufgebracht und direkt auf das Gestick gesprüht. Dieses muss dazu über einen Gegenstand gespannt sein, da das Gestick dann so trocknet, sich ausformt und verfestigt.

Bild 70: Aufspannen und Einsprühen

Bild 71: Sprühstärke aufbringen

 Nach dem Trocknen ist das Gestick verformt.

Bild 72: Verformtes/verfestigtes 3D-Gestick

Bild 73: 3D-Gestick nach dem Trocknen

Die Gesticke sind zwar ausgeformt, aber schon nach der ersten Belastung, ist das Gestick fast wieder im Ausgangszustand.

Bild 74: nach einmaligem "Draufdrücken"

Fazit: Sprühstärke kommt nicht in Frage.

Verfestigung durch Epoxidharz

Epoxidharz

Bei der Versuchsreihe mit dem Harz, wurden die unterschiedlichen 3D-Gesticke der Firma Gerber Spitzen und Stickereien GmbH und meine eigene Konstruktion ausgewählt. Diese wurden mit dem Epoxidharz benetzt.
Epoxidharze sind Reaktionsharze, welche durch den Zusatz von Härter und Zusatzstoffen reagieren, und nach dem Aushärten nicht mehr verformt werden können.
Die benetzten Gesticke sind nach der Behandlung nicht mehr flexibel.

Bild 67: Benetzen der 3D-Gesticke 

Nach dem Austrocknen des Harzes lagen folgende Gesticke vor.

Bild 68: verharzte 3D-Stickerei

Bild 69: PES-Garn und Monofil verharzt

Die Gesticke waren, wie oben schon geschrieben, nicht mehr flexibel. Die Ausnahme bildete hierbei das Gestick aus dem PES-Monofil. Was wahrscheinlich an der Menge des Harzes lag.

Es wurde auch ein unausgelöstes Gestick benetzt. Das wasserlösliche Vlies löste sich jedoch nicht auf.

Das heißt im Fazit, dass die Gesticke für diesen Versuch ausgelöst vorliegen müssen. Daher müsste jeweils ein Gegenstand gefunden werden, über welche man das Gestick spannen könnte, da die gewünschte Form und die volle Ausprägung sonst nicht erreicht werden.

Verfestigung durch Zement

Die Versuche mit Zement ähneln denen mit Gips. Nur ist der Zement oder hier auch Fugenmörtel viel feiner.

Zement

Auch hier wurden die gleichen Versuche durchgeführt. Dies ist an den fast identischen Bildern zu sehen.

Bild 61: Gesticke in fester Form mit Zement ausgegossen

Bild 62: 3D-Stickerei der Firma Gerber mit Zement ausgegossen

Da auch hier das Ergebnis nicht großartig anders aussah (Bild 63) als bei den Versuchen mit Gips und den ausgelösten Proben, wurden auch hier die Versuche mit unausgelösten Proben durchgeführt.

Bild 63: ausgelöste Proben mit Zement ausgegossen

Die Versuche und die Ergebnisse der zementierten Proben liefen fast analog zu den Gips-Versuchen.

Bild 64: Zement läuft durch die Proben; Trocknung

Die einzigen Unterschiede zum Gips waren, dass die getrockneten Proben nicht so bröselten und mehr vom Zement an den Streben hängen blieb.

Bild 65: Ausgeformtes und verfestigtes Gestick aus PES-Monofil

Bild 66: Ausgeformtes und verfestigtes Gestick aus PES-Garn

Auch hier ist die Ausformung analog. Das Monofil kann sich ohne zusätzliche Belastung nicht ganz ausprägen.
Diese Art der Verfestigung ist genau wie der Gips nicht flexibel. Wenn einmal Kraft aufgebracht wurde, ist die Ummantelung zerbröselt und das Gestick liegt bis auf ein paar Rückstände wieder im Ausgangszustand vor.

Verfestigung durch Gips

Nachdem die Stickversuche mit den vorhandenen Materialien ersteinmal abgeschlossen waren, rückte die Verfestigung der 3D-Stickerei in den Vordergrund.

Gips

Beim ersten Verfestigungsversuch sollte mit Gips experimentiert werden. Nachdem alles bereit gelegt worden war, wurde angefangen, die ausgelöste PES-Stickerei in Gips zu tränken. (Bild 51/52) Hierbei ist noch anzumerken, dass der Gips in unterschiedlich festen Konsistenzen vorlag, und sowohl kalt, als auch warm auf die Stickerei aufgebracht wurde. Hauptsächlich um zu testen, ob und wann sich das wasserlösliche Vlies auflöst.

Bild 51: Gips sehr flüssig; Gestick nicht gut zu händeln, da ausgelöst

Bild 52: Eingipsen der Gesticke (Monofil und Garn) in fester Form

Dieselbe Methode wurde auch bei den 3D-Gesticken der Firma Gerber Spitzen und Stickereien GmbH angewendet.

Bild 53: Eingegipste 3D-Stickerei

Diese Versuche erbrachten nicht die erhoffte verfestigende Wirkung, da nur sehr wenig von dem Gips an den Gesticken hängen blieb. Die Ausnahme bildete hierbei die dichter gestickte Probe der Firma Gerber. (Bild 55)

Bild 54: Ergebnis der ersten Gipsversuche

Bild 55: Ausgegipste 3D-Stickerei

Danach wurde das Ganze mit unausgelösten Proben (PES-Garn und PES-Monofil) wiederholt, welche ausschließlich über Joghurtbecher gespannt wurden. Der zähflüssige Gips wurde auf das wasserlösliche Vlies aufgebracht und tropfte mit dem Auflösen des Vlieses durch die Stickerei. (Bild 56/57)

Bild 56: Gips löst wasserlösliches Vlies auf

Bild 57: Gips durchgelaufen; trocknen der Gesticke

Mit diesem Verfahren verliefen die Versuche besser, da man das unausgelöste Gestick besser im Griff hatte. Dies zeigten auch die Ergebnisse.

Bild 58: PES-Garn Gesticke mit Gips verfestigt

Bild 59: PES-Monofil Gesticke mit Gips verfestigt

Wie in den Bildern 58 und 59 zu sehen ist, verlief die Verfestigung mit integrierter Verformung sehr gut. Die einzelnen Streben sind vom Gips ummantelt und machen das Gestick stabil. Bei Belastung zerbröselt die Ummantelung jedoch. Es ist auch ein Unterschied zwischen dem PES-Garn und dem PES-Monofil zu sehen. Das Gestick aus dem PES-Garn verformt sich viel weiter; erreicht eine höhere Ausprägung in die z-Richtung. (siehe Bild 60) Das Gestick aus dem Monofil ist zu steif, um sich ohne zusätzliche Belastung ganz auszuprägen.

Bild 60: Vergleich Garn und Monofil Gestick

Polyester Monofilament 0,5 mm

Dieses Monofil konnte nicht mehr verstickt werden. Selbst mit einer speziellen Nadel wäre die Steifigkeit des Monofils zu groß gewesen, um die vielen Kurven und nicht zuletzt den Stielstich der Umrandung zu sticken.
So musste das Monofil umgewickelt werden (Bild 46) und über den Wickelkopf aufgebracht werden.

Bild 46: umgewickeltes Monofil

Ebenso wurde eine Veränderung des Musters nötig, da das ursprüngliche Stickmuster, aufgrund der engen Kurven, mit dem neuen Material nicht zu sticken war. (Bild 47)

Bild 47: neues Stickmuster

Der Stickprozess

 

Das Monofil wird der Nadel vorgelegt und nach dem Muster im zick-zack umstickt. (Bilder 48-50)

Bild 48: Auflegen des Monofils

Bild 49: Umsticken des PES-Monofils

Bild 50: Zuführung des zu umstickenden Materials

Das fertige Gestick ließ sich dann jedoch nicht allein durch das Auswaschen des Vlieses verformen. Da das aufgebrachte Monofil viel stabiler als die letzten Materialien war, blieb das Gestick nach dem Auswaschen in demselben Zustand, wie zuvor.

Hier musste das Gestick in einem "Arbeitsgang" verformt und verfestigt werden. Dazu später mehr.