Abgeschlossene Forschungsprojekte

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Das Ziel des AIF ZIM Forschungsprojekt ist die Entwicklung eines neuen Werkzeugs für den Hochaktivtätenbereich. Es wurde eine Online Rheometerdüse entwickelt, die die wahre Viskosität und den Schmelzezustand nach der Plastifiziereinheit beschreibt. In die Online Rheometerdüse können bis zu vier Druck- und Temperatursensoren eingebaut werden, sodass zu jeden Zeitpunkt des Spritzgießprozesses die Viskosität bestimmt werden kann. Die Geometrie kann durch Verwendung von verschiedenen Einsätzen beliebig geändert werden. Zudem wurde ein 4-fach Versuchswerkzeug entwickelt, um die thermischen und rheologischen Bedingungen im Heißkanal  zu analysieren. Das Versuchswerkzeug enthält Druck- und Temperatursensoren, sodass der aktuelle thermische und rheologische Zustand an verschiedenen Stellen im Werkzeug ermittelt werden kann.

Laufzeit:

09/2015 - 02/2018

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Schröder

Projektpartner:

MHT Mold & Hotrunner Technology AG, Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses GFTN e.V.

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

ZF4004201EB5

  • Delp, S., Drensek, J., Schröder, T.: Neues Spritzgusswerkzeug im Hochkavitätenbereich mit geringer Materialschädigung durch Simulation von thermischen und rheologischen Randbedingungen. Tagungsbeitrag. Technomer 2017, Chemnitz, 09.-10.11.2017.ISBN 978-3-939382-13-3

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

 

 

Entwicklung einer umweltverträglichen und unbedenklichen flammgeschützten PE-Blasfolie

Im Rahmen eines ZIM-Projektes der Kunststofftechnik Paderborn, FELS Kunststofftechnik GmbH und dem IKD, wird an einer Lösung zur Herstellung einer umweltverträglichen und unbedenklichen flammgeschützten PE-Blasfolie gearbeitet. Diese soll neben der geforderten Flammschutzausrüstung vor allem vergleichbare mechanische und flammschützende Eigenschaften auf ähnlichem Preisniveau aufweisen. Hierzu werden, unter anderem, bekannte Flammschutzadditive wie Aluminiumhydroxid (ATH) mit neu zu entwickelnden Additiven kombiniert, in PE eingearbeitet und auf ihre flammhemmende Wirkung geprüft.
Die Herausforderungen des Projektes fanden sich vorrangig in der Aufbereitung von ATH und der Erzeugung ATH-hochgefüllter Blasfolien. Durch die Entwicklung einer geeigneten Schneckenkonfiguration konnte der Compoundierprozess an die ATH-Verarbeitung angepasst und homogenere Flammschutzbatchs hergestellt werden. Zudem ließen sich durch die Optimierung der Rezepturen Folien mit einem Aufblasverhältnis von 1:2,4 realisieren.

Laufzeit:

02/2015 - 12/2016

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Martin Müller-Roosen

Projektpartner:

Fels Kunststofftechnik GmbH, Kunststofftechnik Paderborn, Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses GFTN e.V.

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

KF2059009SL4

  • Dill, S., Müller-Roosen, M., Kaya, A., Reinders, F., Schöppner, V.: Entwicklung einer umweltverträglichen und unbedenklichen flammgeschützten Polyethylen-Blasfolie. Tagungsbeitrag. Technomer 2017, Chemnitz, 09.-10.11.2017.ISBN 978-3-939382-13-3
  • Dill, S., Müller-Roosen, M., Kaya, A., Reinders, F., Schöppner, V.: Entwicklung einer umweltverträglichen und unbedenklichen flammgeschützten Polyethylen-Blasfolie. Tagungsbeitrag. PolyMerTec 2016, Merseburg, 15.-17.06.2016

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

 

 

Untersuchung viskoelastischer Fließphänomene im Coextrusionsverfahren

Ziel des AIF ZIM Forschungsprojekt ist die Auslegung von Coextrusionsblasköpfen mit einer größeren Prozessbandbreite zu realisieren. Bei der Herstellung von mehrschichtigen Blasformprodukten können Grenzschichtinstabilitäten auftreten, die aufgrund von überschrittener Prozessgrenzen und der Materialeigenschaften entstehen. Das Institut für Kunststofftechnik Darmstadt untersuchte die rheologischen und thermischen Randbedingungen, um ein größeres Prozessfenster zu generieren.

Das Forschungsprojekt wird in Kooperation mit dem Unternehmen „Kautex Maschinenbau GmbH“ durchgeführt. Für die Untersuchungen der Grenzschichtinstabilitäten wurde in Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner ein modulares 4-Schicht-Versuchswerkzeug konstruiert. Mit dem Werkzeug war es möglich den Ursprung für die Entstehung der Fließinstabilitäten in der Mehrschichtströmung zu lokalisieren und mithilfe von Messsensorik zu beschreiben. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen wurde mithilfe von Simulationstechnik ein Grenzkriterium entwickelt mit dem eine Prädiktion der Fließinstabilitäten möglich ist.

Für die Entwicklung eines Kriteriums wurden die Polymere rheologisch und thermisch auf ihre Beschaffenheit untersucht. Im Vordergrund der Untersuchungen stand das Fließverhalten der unterschiedlichen Materialien im Verbund, die bei der Herstellung von Coextrusionsprodukten zum Einsatz kommen. Dazu wurden die Polymere mit verschiedenen Messmethoden in die viskosen und elastischen Anteile zerlegt und eingeordnet. Auf Basis der klassifizierten und charakterisierten Polymereigenschafften wurde das aufgestellte Kriterium in das Simulationsprogram implementiert, sodass vor es möglich ist in der Entwicklungsphase der Coextrusionsblasformköpfe die Fließproblematiken ausfindig zu machen und diesen entgegenzuwirken.

Die Kriterien, die im Rahmen des Kooperationsprojektes ermittelt wurden, wird Kautex Maschinenbau GmbH für die Optimierung und Neuentwicklung der Coextrusionsblasformköpfe nutzen.

Laufzeit:

05/2014 - 04/2016

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Schröder

Projektpartner:

Kautex Maschinenbau GmbH, Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses GFTN e.V.

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

KF2059007TA3

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

 

 

Dehnströmungen von Kunststoffschmelzen

Die Berechnung von Fließ- und Füllvorgängen viskoelastischer Medien wie z.B. Polymerschmelzen durch diverse Simulationssoftware ist mit Fehlern behaftet. Aktuell ist es nicht möglich, Dehndruckverluste an Querschnittssprüngen in Kanälen oder Kavitäten zu bestimmen bzw. vorherzusagen. Ursache hierfür sind die viskoelastischen Eigenschaften wie z.B. die Kompressibilität von Kunststoffschmelzen, die bisher nicht beschrieben werden konnten.

Sinn und Zweck der Druckverlustberechnung ist es, Dehndruckverluste in einem Heißkanal abschätzen zu können. Diese sind besonders wichtig bei der Auslegung und Konstruktion von Heißkanälen. Das Rheologie-Labor des Instituts für Kunststofftechnik Darmstadt ist im Besitz von verschiedenen Messgeräten, welche die Viskoelastischen Eigenschaften von Kunststoffschmelzen bestimmen können.

Laufzeit:

02/2013 - 01/2015

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Schröder

Projektpartner:

Günther Heißkanaltechnik GmbH, Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses GFTN e.V.

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

KF2597607GZ2

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

 

 

Leitfähige Masterbatche

Das Ziel des Projekts war die Entwicklung einer Verfahrenstechnik sowie von neuen Rezepturen mit verschiedenen Polymeren und Rußen zur Herstellung mit Ruß höchstgefüllter, elektrisch leitfähiger Masterbatche und Compounds. Diese sollten erstmals auf einem Planetwalzenextruder hergestellt und anschließend zu Probekörper mit dem Verfahren des Spritzgießens und des Plattenpressens weiter verarbeitet werden. Aufgrund seines Arbeitsprinzips: Ständiges Auswalzen der Polymerschmelze und damit verbunden einer schonenden Einarbeitung der scherempfindlichen Rußagglomerate sollte der Planetwalzenextruder für die Herstellung höchstgefüllter Masterbatche und Compounds prädestiniert sein. In Abhängigkeit des Füllgehaltes an Ruß, der Partikelgröße des Rußes, der Mischgüte zwischen Kunststoff und leitfähiger Substanz wird der Bereich der elektrischen Leitfähigkeit eingestellt.

Laufzeit:

04/2010 - 03/2012

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Roger Weinlein

Projektpartner:

ENTEX GmbH, Granula Polymer GmbH, Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses GFTN e.V.

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

KF2059005GZ0

  • Weinlein, R., Taufertshöfer, T.: Untersuchung der Verfahrenstechnik eines Planetwalzenextruders zur Herstellung von mit Ruß gefüllten Compounds und Masterbatches. Tagungsbeitrag. Technomer 2013, Chemnitz, 14.-15.11.2013. ISBN 978-3-939382-11-9
  • Taufertshöfer, T., Baldassi, N., Wagner, M., Weinlein, R.: Elektrisch leitfähige Rußstrukturen, Kunststoffe, 04/2015, Hanser Verlag, München
  • Taufertshöfer, T., Weinlein, R., Wagner, M.: Einfluss der Verfahrenstechnik eines Planetwalzenextruders auf die elektrische Leitfähigkeit rußgefüllter Polyolefine. Dissertation, Universitätsverlag, Berlin, 2014.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

 

 

Neue Lasersintermaterialien zur Herstellung preiswerter Werkstücke nach dem Rapid Manufacturing

Nachdem in den letzten Jahren das Rapid Prototyping, also der schnelle Prototypenbau sich erfolgreich am Markt durchgesetzt hat, rückt nun die Erstellung von Kleinserien direkt aus CAD-Dateien in den Vordergrund - das Rapid Manufacturing. Die Vorteile der schnellen, präzisen Produktion von Kleinserien, aber auch Einzelteilen sprechen für sich. Nachteile sind die fehlende Verfügbarkeit preiswerter Materialien und die fehlende Werkstoffvielfalt der Anlagen. Eine Anlage ist immer nur genau auf einen Werkstoff eingestellt. Ziel des Projekts ist die Ermittlung einer Verfahrenstechnik für Lasersinteranlagen, die es ermöglicht, preiswerte Werkstoffe aus dem Konsumbereich (2 €/kg statt 80 €/kg für Spezialwerkstoffe) zum Rapid Manufacturing einzusetzen. Dabei soll die Werkstoffvielfalt auf einer Anlage erhöht werden, ohne dabei die Werkstoff-Eigenschaften negativ zu verändern und mit geringstem Anpassungsaufwand.

Laufzeit:

01/2010 - 12/2011

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Roger Weinlein

Projektpartner:

4D Concepts

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

KF2059003WZ9

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

 

 

Online verstellbarer Dispergierring für Planetwalzenextruder

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines online verstellbarer Dispergierrings für den Planetwalzenextruder. Dazu wurde zuerst der Verstellbereich mittels der vorhandenen festen Dispergierringe festgelegt. Parallel erfolgte, nach der Konstruktionsmethodik von Pahl und Beitz, die Konzeption verschiedener Konstruktionen, wovon zwei umgesetzt wurden. Hierbei handelte es sich um ein Konturscheiben- und ein Lochscheibensystem, welche durch Variation des Ringspaltes bzw. der zusätzlichen Durchflusskanäle zu einer erhöhten Scherung der Schmelze führen. Die beiden ausgewählten Konstruktionen wurden auf dissipierte Energie und Dispergiergüte hin untersucht. Nach Abänderungen an der ersten gewählten Konstruktion konnte hier ein geringer Einfluss durch die Verstellung nachgewiesen werden. Das zweite Modell hatte nach der Verstellung einen deutlicheren Einfluss.

Laufzeit:

03/2008 - 02/2010

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Roger Weinlein

Projektpartner:

ENTEX GmbH

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

KF0377402UK7

  • Greger, M., Weinlein, R., Wagner, M.: Entwicklung einer verstellbaren Dispergierringtechnik für Planetwalzenextruder. Dissertation, Universitätsverlag, Berlin, 2012.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.