News

11.12.2019

Nachhaltig und kosteneffizient produzieren durch Verschleiß-Reduktion

Neues Projekt am Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen will Verschleiß bei Kunststoffverarbeitungs-Maschinen und Werkzeugkomponenten verringern

Reibung und Korrosion sind für die Industrie oftmals eine große Belastung. Diese Verschleißerscheinungen und die damit einhergehenden Wartungsarbeiten und Standzeiten stören die Produktion und kosten bares Geld. In Zahlen ausgedrückt: Verschleiß im Allgemeinen ist verantwortlich für Kosten in der Höhe von etwa 4,5 % des Bruttosozialprodukts, was in Österreich im Jahr 2018 bspw. etwa 17,31 Milliarden € entsprach*. Das Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen hat es sich im Projekt KUFO-Verschleiß, Einfluss der Dissipation auf den abrasiven Verschleiß an Formenstählen - Simulation und experimentelle Validierung nun zur Aufgabe gemacht, gemeinsam mit renommierten Forschungs- und Firmenpartnern neue höchst-verschleißfeste Legierungskonzepte sowie anwendungsnahe Messtechniken zu validieren. Dadurch sollen einerseits Wartungsintervalle verlängert und andererseits Standzeiten verkürzt und somit die Produktion nachhaltiger und effizienter gemacht werden.

Das Spritzgussverfahren als wichtiges Massenfertigungsverfahren mit langer Vergangenheit, birgt noch immer unglaubliches Innovationspotenzial: zum Beispiel höhere Plastifizierungsleistungen – also erschmelzen und homogenisieren von Kunststoff-Granulaten oder -Pulvern zu einer Masse, die im Werkzeug in Form gebracht werden kann – sowie die forcierte Verarbeitung von (beispielsweise Glas-) faserverstärkten Kunststoffen, bieten enorme Chancen. Hemmschuh sind zuweilen die enormen Anforderungen an die Maschinen- und Werkzeugkomponenten: die Verschleißbeständigkeit von Stählen für die Plastifiziereinheit, Heizkanäle und andere Bestandteile ist oft ausschlaggebend für Wartungsarbeiten und -intervalle sowie Standzeiten von Spritzgussanlagen und damit für deren Produktivität und Kosteneffizienz.

Step by step soll im Projekt der Mechanismus des durch Dissipation ausgelösen Härteabfall von Kunststoffformenstählen verstanden werden. Ein breit aufgestelltes Konsortium entlang der gesamten Wertschöpfungskette beschäftigt sich hierbei mit werkstoffspezifischen, maschinenbaulichen sowie softwarerelevanten Fragestellungen. Entwickelt werden sollen nun einerseits eine neue Verschleißmesstechnik sowie andererseits ein vollkommen neues strömungsbasiertes Verschleißzerspanungsmodell. Außerdem soll der Einfluss der Dissipation – also der Erwärmung durch innere Reibung der strömenden Kunststoffschmelze – auf den Verschleiß bei hohen Einspritzvolumenströmen untersucht werden. Erstmals soll auch eine gekoppelte 3D-Simulation der Schmelzeströmung und Stahl-Gefügeveränderung mittels Sigmasoft® Virtual Molding und Magmasoft®/MAGMAsteel zur Verifizierung der Experimente und Bereitstellung von Prozessdaten für das Verschleißmodell durchgeführt werden. All dies soll zu verschleißbeständigeren Legierungen führen die zum Projektende hin getestet werden, sowie die Prozessparameter aufzeigen in welchen man die Maschine fahren kann, ohne den Stahl zu erweichen.

 

Projekttitel: KUFO-Verschleiß: Einfluss der Dissipation auf den abrasiven Verschleiß an Formenstählen - Simulation und experimentelle Validierung
Laufzeit: 01.10.2019 – 30.09.2022
Projektpartner:  Lehrstuhl für Stahldesign an der Montanuniversität Leoben, Institute of Fluid Mechanics and Heat Transfer der TU Wien, voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & Co KG, Wittmann Battenfeld GmbH, HASCO Austria GmbH, SIGMA Engineering GmbH

 


* https://de.statista.com/statistik/daten/studie/704703/umfrage/bruttonationaleinkommen-bne-von-oesterreich/, 30.10.2019