Ein maßgeschneidertes Mehrschicht-Produkt findet unter anderem für Verpackungen zahlreiche Anwendungen. Bei der Herstellung kann es aber zu Instabilitäten kommen, die die Produkteigenschaften negativ beeinflussen. Hier will das Kompetenzzentrum Pro²Future Abhilfe schaffen.
Coextrusion heißt das etablierte Verfahren, mit dem verschiedene Polymere zu einem Mehrschicht-Produkt vereint werden. Drei bis sieben verschiedene Schichten weist ein typisches Mehrschicht-Produkt auf, das auf diese Weise hergestellt wurde. An den Grenzschichten zwischen den einzelnen Materialien, aus denen zum Beispiel eine Verpackungsfolie oder ein polymerbeschichtetes Bauteil besteht, treten aber gerne Probleme auf: Instabilitäten, die zu mechanischen oder optischen Defekten führen.
Mehrschicht-Produkt: Mechanische Fehler sollen vermieden werden
„Das können verschiedene Wellenformen sein oder Zickzackmuster“, erklärt Wolfgang Roland, stellvertretender Area Manager der Area 4.2 „Cognitive Production Systems“ bei Pro²Future . „Noch schlimmer sind mechanische Fehler, etwa wenn eine Verpackungsfolie für Fleisch nicht mehr verhindert, dass Sauerstoff durch sie eindringen kann.“
Um das zu vermeiden, hat das Team bei Pro²Future einen Demonstrator entwickelt und gebaut, mit dem der Produktionsprozess von Zweischicht-Produkten im Labormaßstab analysiert werden kann. „So können wir verschiedene Schichtverteilungen bei der Coextrusion genauso testen wie Temperatureinstellungen oder die Auswahl der geeignetsten Polymere“, schildert Roland. Untersucht werden die Eigenschaften des Produkts unmittelbar vor Austritt der Schmelze aus der Extrusionsdüse mit Ultraschall oder der höher auflösenden optischen Kohärenztomografie.
Mit den gewonnenen Daten können anschließend die Produktionseinstellungen optimiert werden. An dem Projekt sind auch das Schweizer Unternehmen Soplar sa und das Institute of Polymer Processing and Digital Transformation an der Kepler-Universität in Linz beteiligt.
Wissenschaftlicher Fokus
Die Institute of Polymer Processing and Digital Transformation (IPP und DTR) an der Kepler-Universität in Linz haben ihren Fokus auf der Erforschung und Entwicklung von innovativen Technologien und Prozessen zur Verarbeitung von Polymeren und Kunststoffen sowie der digitalen Transformation der Produktionsprozesse.
Das IPP befasst sich mit der Entwicklung neuer Verarbeitungsmethoden für Kunststoffe und Polymermaterialien. Dabei werden sowohl konventionelle als auch moderne Methoden wie z.B. 3D-Druck und additive Fertigung untersucht. Ein besonderer Fokus liegt auf der Optimierung von Prozessparametern. Auch die Entwicklung neuer Werkstoffe sowie der Herstellung von Bauteilen mit verbesserten Eigenschaften ist im Fokus.
Moderne Technologien
Das DTR beschäftigt sich mit der digitalen Transformation der Produktionsprozesse. Ziel ist es, innovative Technologien und Konzepte zu entwickeln. Diese sollen die Effizienz und Flexibilität in der Produktion erhöhen und eine bessere Integration von Produktion und Logistik ermöglichen. Dabei kommen moderne Technologien wie Industrie 4.0, künstliche Intelligenz und Machine Learning zum Einsatz.
Zusammen bilden das IPP und DTR eine interdisziplinäre Forschungsplattform. Diese widmet sich der Erforschung und Entwicklung von innovativen Technologien und Prozessen für die Verarbeitung von Polymeren und der digitalen Transformation der Produktionsprozesse.
Mehr Informationen:
www.pro2future.at
Credit: Pro²Future
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