Vier Forschungspartner haben es sich zum Ziel gesetzt, im Rahmen eines „Zero-Waste“-Projekts eine neue Presstechnik für die Herstellung von nachhaltigen Faserverbundlösungen zu entwickeln.

Für die Herstellung der Versuchsbauteile kam eine von Engel entwickelte SMC-Fertigungszelle mit einer Maschine des Typs Engel v-duo 700 und einem Knickarmroboter easix KR35 zum Einsatz

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Forschungsprojekt zeigt Recyclingpotenzial für Composite-Leichtbau auf

Composite-Halbzeuge

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Kohlenstofffasern / -matten

Kunststoff Werkstoffe

Verstärkungsstoffe

Anlagen zur Composite-Herstellung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzprägen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießen

Bruchmechanische Prüfung

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Harzsysteme für Composite-Herstellung

UD-Tapes

Presswerkzeuge, Kunststoff

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Pressen von Kunststoffen

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Qualitätssicherung Kunststoff

Qualitätssicherung

„Zero-Waste“-Konzept für Carbon-SMC

Bambusfasern als Füllstoff machen Geschirr aus Melamin-Formaldehyd-Harz zu einem Produkt mit Öko-Image. Eine Risikobewertung deckte kürzlich bei einzelnen Bechern allerdings ein Gefahrenpotenzial für die Gesundheit auf.

Hochwertige Melamin-Kunststoffprodukte, die für den Lebensmittelkontakt vorgesehen sind, sollten bei der Diskussion nicht mit Coffee-to-go-Bechern in einen Topf geworfen werden

pro-K fordert differenzierte Betrachtung von Melaminkunststoffen

Kunststoffverarbeitung

Dienstleistungen

Lohnfertigung

Füllstoffe für Kunststoffe

Qualität

Naturmaterialien

Debatte um heiße Bambusbecher

Die Qualität von Spritzgussteilen und die Prozessstabilität sind bis heute von den Kenntnissen und Erfahrungen des Einrichters abhängig. Durch die wachsende Zahl an Freiheitsgraden entstehen Wirkzusammenhänge zwischen Bauteilqualität und Prozessparametern.

Vollvernetzte Fertigungszelle mit Datenrückführung in die Spritzgießmaschine

Modellgestützte Prozesseinrichtung durch vollvernetzte Produktion im Spritzgießen

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Prozessvisualisierung

Automatisierungstechnik

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Prozesssimulation

Software

Simulation

Mess- / Regel- und Prozessleittechnik

Prozessautomation

IoT-Plattformen für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Spritzgießmaschinen

Machine Learning für die Qualitätssicherung

Big Data für die Qualitätssicherung

Jenseits menschlicher Fähigkeiten

 Um hochwertige Oberflächen mit einer hohen Abbildungstreue der Struktur zu erzielen, müssen die Faktoren untersucht werden, die die Oberflächenqualität beim Spritzgießen beeinflussen. Dies spielt ibei der Vermeidung von lokalen Oberflächendefekten eine große Rolle.

Mit einer automatisierten Farb- und Glanzmessung wird die Oberfläche strukturierter Kunststoffkomponenten analysiert

Gezielte Analyse der Oberflächenqualität von strukturierten Kunststoffbauteilen

Oberflächeninspektion

Form- / Oberflächenmesstechnik

Oberflächenmessgeräte

Oberflächentechnik

Glanzmessgeräte

Optische Mess- und Prüftechnik

Der erste Eindruck zählt

Ende November findet eine Fachtagung statt, die die Qualifizierung und Prüfung von Kunststoffen sowie Kunststoffbauteilen in den Fokus stellt. Wir haben uns mit dem fachlichen Leiter über das Konzept der neuen Veranstaltung unterhalten.

Jörg Günther ist Mitglied der Geschäftsleitung des Kunststoff-Instituts Lüdenscheid

Breites Spektrum an Themen für neue Fachtagung „Kunststoffe + Prüfung 2020“

Laborgeräte

Klotz, Karlhorst, Dr.

Prüflabor

Messtechnik-Dienstleister

Normen / Standards

Recht allgemein / sonst.

Laborarbeitsplätze

Messzubehör

Mess- und Prüftechnik-Seminare

Seminare, Schulungen, Kongresse

CAQ-Systeme im Labor

Normen

Vom Schuhsohlentest zum Blockchain-Prüfprotokoll

Die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland erfordert neben einer kosteneffizienten Produktion insbesondere hochwertige Produkte. Die Vorwerk Elektrowerke stellen sich dieser Herausforderung. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen erprobt das Unternehmen eine 100-%-Inline-Qualitätserfassung sowie eine Qualitätsprognose durch maschinelles Lernen.

Kunden, die sich für den Staubsauger  Kobold VK 200 entscheiden, erwarten höchste Qualität. Um diese sicherzustellen, laufen im Produktionswerk in Wuppertal  Versuche zur Einführung von  Industrie-4.0-Maßnahmen

Mit Automatisierung und künstlicher Intelligenz die digitale Transformation gestalten

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Kameras, intelligente

Fertigungsautomation

Bildverarbeitung

Datenanalyse

Inline- / Online-Messsysteme

Inline-Qualitätserfassung und  datenbasierte Qualitätsprognose

Die Wilhelm Böllhoff GmbH & Co. KG setzt über ihre weltweiten Standorte hinweg als einheitliches MES das Arburg-Leitrechnersystem (ALS) ein. Über ALS sind nicht nur sämtliche Spritzgießmaschinen informationstechnisch vernetzt und an das ERP-System angebunden, sondern auch hunderte Maschinen und Turnkey-Anlagen für die Metallbearbeitung und Montage. Darüber hinaus werden rund 3000 Spritzgießwerkzeuge verwaltet. Das schafft Transparenz – von der Auftragsplanung über die Prozessoptimierung bis zur Instandhaltung.

Über das ALS-Terminal lässt sich der Prozessstatus jeder Maschine einsehen

Böllhoff nutzt ALS weltweit als einheitliches MES für Spritzgießen und Metallbearbeitung

Planungssysteme / Leitstand

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Spritzgießmaschinen, allgemein

Management-Informationssysteme

Energiemanagement

Energieeffizienz

Komplett angebunden ans  Leitrechnersystem

Die eigene Lieferfähigkeit aufrechtzuerhalten und die Lieferanten stärker einzubinden wird in Zeiten der Covid-19-Pandemie zur zentralen Aufgabe für Verarbeiter. Hier setzt Barnes Molding Solutions an: „Lokal gefertigt, global qualifiziert“, lautet die Devise.

Werkzeugqualifizierung im Test Center in Bahlingen: Danach ist das Werkzeug bereit für den „Site Acceptance Test“, also die Abnahme am Einsatzort direkt beim Kunden

Welche Vorteile ein Netzwerk zur globalen Qualifizierung im Spritzgießformenbau hat

Erstbemusterung, Erstmusterprüfbericht

Werkzeug- und Formenbau

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Spritzgießwerkzeuge

Qualitätsmanagement

Werkzeugbau

Schnell und effektiv zum  Produktionsstart

Für die Ermittlung von Belastungen im Schokoladen-Verarbeitungsprozess wurden Schokoladenformen aus Kunststoff mit Datenloggern ausgestattet. Daraus lassen sich Optimierungsmaßnahmen ableiten, um eine möglichst hohe Lebensdauer zu gewährleisten.

Schokoladefiguren oder -tafeln werden mithilfe von Formen hergestellt, in denen sich bei starker Beanspruchung Risse bilden können. Datenlogger können dabei unterstützen, kritische Parameter im Verarbeitungsprozess zu identifizieren

Datenlogger in Polycarbonat-Formen ermöglichen Prozessüberwachung

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Instandhaltung

Datenlogger

Elektrische / Magnetische Messtechnik

Polycarbonat

Thermoplaste

Schoko-Nikoläuse unter Beobachtung

Anfang 2021 ist Klaus Cierocki in das Unternehmen ZwickRoell eingetreten. Im Firmenhauptsitz in Ulm soll er ab April die Geschäfte leiten.

Härteprüfgeräte

Elastizitätsprüfgeräte

Personen

kunststoffe.de

(Kerb-)schlagprüfgeräte

Industrieroboter

Montagetechnik

Neuer Geschäftsführer bei ZwickRoell

Die Qualität einer Bauteilauslegung oder eines Festigkeitsnachweises hängt wesentlich davon ab, wie gut der maßgebende Werkstoffkennwert den Auslegungsbedingungen entspricht.

Um Bauteilversagen auszuschließen, gilt es Dehngrenzen zu beachten

Dehnungsbezogene Auslegung von Kunststoffbauteilen

Messgeräte für Kraft, Masse, Dehnung, Druck, Dichte, Viskosität, Drehmoment

Mechanische Messtechnik

Dehnungs- / Drehmomentmessung

Sensoren / Messwertaufnehmer

Produktentwicklung(sprozess)

Einflüsse auf die Mikroschädigungs-Dehngrenzen

Rezyklate weisen meist veränderte Eigenschaften im Vergleich zu Neumaterialien auf. Das Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart (IKT) hat hierfür ein neues Prüfverfahren entwickelt.

Bild 1. Das neue Prüfverfahren zur Analyse der Schmelzedehnfähigkeit identifiziert frühzeitig die Rezyklateigenschaften

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Analyse bei der Wareneingangskontrolle sorgt für Ausschussminimierung

Kunststoff-Rezyklat

Rezyklate auf dem Prüfstand

Am Anfang jeder Qualitätsbemühung steht der einzelne Messwert. Fehlerhafte Werte wirken sich auf alle nachgelagerten QM-Prozesse aus. Mit den Softwarelösungen der CAQ AG baut das Kunststoff-Institut in Lüdenscheid auf einen Mix aus Prüfmittelmanagement und E-Learning für Mitarbeiterschulungen, die damit auch im Homeoffice möglich sind.

Software und Prüfmittelmanagement für Spritzgussteile aus Thermo- und Duroplasten

CAQ-Systeme in der Rechnergestützten Qualitätssicherung

Qualität von Anfang an

Als besonders zuverlässiges Messverfahren für die Qualitätskontrolle spiegelnder Oberflächen gilt die phasenmessende Deflektometrie. Isra Vision hat mit der Sensorfamilie SpecGage3D das Verfahren perfektioniert.

Defekterkennung auf Frontlichtgehäuse; typische Defektgröße: 70 bis 100 µm

Inspektionssysteme

Inspektion, Analyse und Sortierung von Rohmaterial

Qualitätskontrolle glänzender Oberflächen

Die antibakterielle und antivirale Ausrüstung von Textilien und Kunststoffen steht im Fokus von Forschung und Entwicklung. Die Ostthüringischen Materialprüfgesellschaft für Textil- und Kunststoffe mbH (OMPG) konnte die entsprechende Prüfmethode jetzt vereinfachen.

Additive

Medizinprodukte

Medizintechnik

Chemische, biochemische Werkstoffprüfung

OMPG vereinfacht Prüfungen auf antivirale Wirksamkeit

Auslegung von Kunststoffteilen verbessern

Materialmodelle für Kunststoffe benötigen Daten aus 2D- und 3D-Zugversuchen. Im Fraunhofer LBF wurden bekannte Prüfvorschriften für den biaxialen Zugversuch unter Temperatureinfluss analysiert und auf den aktuellen Forschungsstand gebracht.

Materialmodelle für Kunststoffe benötigen Daten aus 2D- und 3D-Zugversuchen. Im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF wurden bekannte Prüfvorschriften für den biaxialen Zugversuch unter Temperatureinfluss analysiert und auf den aktuellen Forschungsstand gebracht. Die implementierte optische Messung während der Belastung erfasst das mechanische Verhalten. Diese Daten vereinfachen die Auswahl und die Anpassung eines materialgerechten Modells. Eine zuverlässige Extrapolation auf 3D-Zug ist möglich und entscheidend für sicheres und kosteneffektives Design von Kunststofftanks.

Etablierte Auslegungsmethoden basieren in der Regel auf Daten aus uniaxialen Zugversuchen. Bei Kunststoffbauteilen sind solche Methoden kritisch zu bewerten. Vor allem bei Tanks und Behältern, die unter Innendruck stehen, bei Ventilen oder Bauteilen in Unterwasseranwendungen führen solche Auslegungen zu Versagen im Einsatz. Ziel des Forscherteams ist, der Industrie anwendungsbezogene und wirtschaftliche Methoden bereitzustellen, die es erlauben, grundlegende Informationen über das mechanische Verhalten unter mehraxialen Zugbelastungen abzuleiten.

Die neue Vorgehensweise des Fraunhofer LBF liefert sowohl Daten für eine zuverlässige Modellierung von Bauteilen unter praxisrelevanten Belastungen als auch geeignete Auslegungswerkzeuge. Bauteile aus dem Automotivebereich, Komponenten im Flugzeugbau oder Produkte für Sport, Medizin und Haushalt können zuverlässiger und kostengünstiger ausgelegt werden.

Die Prüfvorrichtung wurde für Kunststoffplatten der Dicke rund zwei Millimeter konzipiert, das entspricht einem typischen Kunststoffbauteil im Spritzgussbereich. Die Platte wird in der Vorrichtung zwischen kreisförmigen Ringen fest eingespannt und mittig mit einer Halbkugel des Indenters belastet, wodurch eine Durchbiegung der Probe verursacht wird. In der Mitte der Probe tritt eine gleichmäßige biaxiale Zugspannung auf. Die Kontaktfläche wird geschmiert und die Reibung beim Krafteinbringen verringert. Spannungssingularitäten im Einspannbereich werden durch eine spezielle Gestaltung der Kanten der Kreisringe reduziert.

Die Verformung des Probekörpers wird von einer CCD-Kamera (charge-coupled device/ladungsgekoppeltes Bauteil) mit einem telezentrischen Objektiv aufgenommen. Dadurch lässt sich verhindern, dass virtuelle Dehnungen erfasst werden, die entstehen, wenn sich die Betrachtungsebene entlang der optischen Achse verschiebt. Die Auswertung der Geometrieänderung in der Platte erfolgt in einem anschließenden Post-Processing unter Verwendung von Grauwert-Korrelationssoftware. Zusätzlich wird eine zweite CCD-Kamera eingesetzt, die den Beginn der Plastifizierung am Rand der Einspannung erfasst.

Die Testergebnisse können bis zu einer Durchbiegung der Platte von sechs Millimeter ausgewertet werden. Durch Variation des Durchmessers des Spannzeugs und der Geometrie des Indenters lassen sich verschiedene Formen von Biegelinien erzielen. Die optimalen Abmessungen werden mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Fraunhofer LBF je nach den Materialeigenschaften, der Probendicke und den Prüfanforderungen individuell abgestimmt. Die Prüfungen werden nach Kundenspezifikationen oder nach den Empfehlungen des Instituts bei Temperaturen bis zu 120 Grad Celsius durchgeführt.

Auswertung der Deformation durch digitale Bildkorrelation

Die Probendicke wird vor der Prüfung gemessen. Der Probekörper wird mit einem statistisch verteilten Schwarz-Weiß-Muster gesprenkelt und dann direkt geprüft, damit eine optimale Haftung zwischen der Platte und dem Muster bis zum Versagen erreicht wird. Dies ermöglicht die Auswertung der Dehnungen auf der Probenoberfläche durch digitale Bildkorrelation als Funktion der Belastung. Darüber hinaus ermöglicht der Aufbau die Erfassung lokaler Effekte und, bei Bedarf, die Untersuchung des Entlastungsverhaltens der Polymere. Außerdem erlaubt der Prüfaufbau die Ermittlung der Kriecheigenschaften unter 2D-Zug.

Die Gesamtbelastung versus die Durchbiegung als Funktion des Radius werden durch Methoden des Reverse-Engineerings nachgestellt. Bei bisherigen Untersuchungen wurde eine gute Übereinstimmung zwischen den experimentellen und den Simulationsergebnissen bei verschiedenen Temperaturen erreicht.

Die Daten werden zum Beispiel für die Auslegung und Untersuchung von Versagensfällen in Kunststofftanks unter Innendruck und erhöhten Temperaturen verwendet. Basierend auf den gewonnenen Daten werden in Simulation genutzte Materialmodelle und Festigkeitskriterien an die Kunststoffe materialgerecht angepasst. Die Fraunhofer Forschenden analysieren die individuellen Herausforderungen bei der Modellierung der kritischen Kunststoffkomponenten und bieten Expertise auf allen Ebenen des Designprozesses.

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Bereich Kunststoffe

https://www.lbf.fraunhofer.de

Eingebauter Probekörper mit Schwarz-Weiß-Muster nach dem Test bei 80°C (Ansicht von unten (stempelabgewandt) durch das Seitenfenster).

2022-08-22 Fraunhofer LBF 2D-Zugversuche

Technik Trend

ausgabe 01/2023

ausgabe 12/2022

ausgabe 11/2022

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