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30.09.2016

Das Bauchgefühl kann täuschen

Compound-Entwicklung mittels statistischer Versuchsplanung

In Zeiten zunehmender Produktindividualisierung steigen auch die Anforderungen an die Werkstoffe. Bei der Suche nach neuen oder verbesserten Kunststoffrezepturen vertrauen viele Anwender auf Experten und deren Erfahrung. Mithilfe von Statistik und virtuellen Modellen soll jeder in der Lage sein, die bestmögliche Compound-Zusammensetzung zu finden – schneller, effizienter und vor allem kostengünstiger.

  • Ob Cremedose, Softdrink oder Sportschuh: Der Trend zu individualisierten Produkte hat Deutschland längst erreicht. Das stellt auch Rohstofflieferanten und Verarbeiter aus der Kunststoffindustrie vor neue Herausforderungen (© Coca Cola)

    Der Trend zu individualisierten Produkte hat Deutschland längst erreicht, egal ob Cremedose, Softdrink oder Sportschuh: Das stellt auch Rohstofflieferanten und Verarbeiter aus der Kunststoffindustrie vor neue Herausforderungen (© Coca Cola)

  • Bisher erfolgte die Compound-Entwicklung meist sequentiell. „Das kann schnell unwirtschaftlich und bei neuen Rohstoffen sehr aufwendig werden“, warnt Dr. Jürgen Stebani von der Polymaterials AG, Kaufbeuren (© Polymaterials)

    Bisher erfolgte die Compound-Entwicklung meist sequentiell. „Das kann schnell unwirtschaftlich und bei neuen Rohstoffen sehr aufwendig werden“, warnt Dr. Jürgen Stebani von der Polymaterials AG, Kaufbeuren (© Polymaterials)

  • Gründe für neue Materialentwicklungen

    Gründe für neue Materialentwicklungen (© Polymaterials)

  • Mit dem X-Plorator haben und Stebani und sein Team eine Technik zur virtuellen Compound-Entwicklung programmiert. Die patentierte Software verbindet reale Messdaten mit den Methoden der statistischen Versuchsplanung (© Polymaterials)

    Mit dem X-Plorator haben Dr. Stebani und sein Team eine Technik zur virtuellen Compound-Entwicklung programmiert. Die patentierte Software verbindet reale Messdaten mit den Methoden der statistischen Versuchsplanung (© Polymaterials)

  • Startpunkt eines Projektes ist die Festlegung der Komponenten, deren Anteile und des exakten Versuchsdesigns in Zusammenarbeit mit dem Kunden. Auf dieser Basis wird ein Versuchsplan mit dem DoE-Programm erzeugt. Dann werden die DIN-großen Prüfkörper hergestellt (© Hanser/M. Ehrhardt)

    Startpunkt eines Projektes ist die Festlegung der Komponenten, deren Anteile und des exakten Versuchsdesigns in Zusammenarbeit mit dem Kunden. Auf dieser Basis wird ein Versuchsplan mit dem DoE-Programm erzeugt. Dann werden die Prüfkörper in DIN-Größen hergestellt (© Hanser/M. Ehrhardt)

  • Die erhaltenen Messdaten, z.  B. Kennwerte für Schlagzähigkeit, E-Modul oder Bruchdehnung, Ergebnisse von Flammschutzmessungen oder Resultate wie Vicat-Temperatur oder HDT werden zur Modellerstellung verwendet. Auch Preise der Rohstoffe können genutzt werden (© Polymaterials)

    Die erhaltenen Messdaten, z.  B. Kennwerte für Schlagzähigkeit, E-Modul oder Bruchdehnung, Ergebnisse von Flammschutzmessungen oder Resultate wie Vicat-Temperatur oder HDT werden zur Modellerstellung verwendet. Auch Preise der Rohstoffe können genutzt werden (© Polymaterials)

  • Letzter Schritt: Mithilfe des Optimizers wird anschließend  das Prognose-Modell erstellt und ihm – im besten Fall – die optimale Compound-Zusammensetzung gefunden (© Polymaterials)

    Letzter Schritt: Mithilfe des Optimizers wird anschließend das Prognose-Modell erstellt und – im besten Fall – die optimale Compound-Zusammensetzung gefunden (© Polymaterials)

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Individualität ist Trumpf! Ob Handy, Schuhe oder Auto – die Kunden wünschen sich heute Produkte, die den eigenen Wünschen entsprechen und sich von Massenware deutlich abheben. Immer wichtiger dabei ist auch die Nachhaltigkeit der Produkte. Das betrifft Verarbeiter ebenso wie Kunststoffhersteller. Sie müssen ihre Werkstoffe und Prozesse so optimieren, dass sie sowohl den Wünschen der Kunden als auch den eigenen nachkommen.

„Trends werden heute sehr schnell sichtbar“, sagt Dr. Jürgen Stebani von der Polymaterials AG, Kaufbeuren. Das Individuum avanciere zu einer Marke, deren Einzigartigkeit durch die individuelle Gestaltung ganz normaler Produkte oder Services bedient wird. Stebani findet, die Individualität müsse zugelassen werden: „Damit am Ende nicht nur das Produkt, sondern auch das Material, aus dem es gefertigt ist, überzeugt.

“ In der Praxis heißt das, dass Rohstoffhersteller und Compoundeure neue Werkstoffe entwickeln oder das bestehende Portfolio optimieren müssen. „Auf dem Papier ist das nicht so einfach lösbar“, so Stebani. Daher setzen er und sein Team auf die virtuelle Compound-Entwicklung im eigens entwickelten und patentierten X-Plorator.

Mit Schwachstellen muss sich niemand zufrieden geben

Die Standard-Compound-Entwicklung erfolgt in einer festen Abfolge von Schritten, systematisch und (meist) auf Basis bekannter Rohstoffe. „Auf Seiten der Entwickler hat man sich dabei mit den Schwachstellen arrangiert, da der Experte von seiner Erfahrung profitiert“, sagt Stebani. Das könne schnell unwirtschaftlich und bei neuen Materialien sehr aufwendig werden. „Das macht individuelle Lösungen oft unattraktiv.“

Wie schaffen Rohstofflieferanten den Spagat zwischen kunden- und anwendungsspezifischen Anforderungen und kostengetriebener Standardisierung? Stebani und sein Team sind sich sicher, dass das mit der X-Plorator-Technik gelingt. Mit der Software sollen neue und bestehende Compounds effizient entwickelt beziehungsweise optimiert werden – virtuell, schnell und günstig.


Inhaltsverzeichnis

Melanie Ehrhardt, Redaktion

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