Umformen faserbasierter Materialien
Der effiziente Einsatz von Ressourcen zur Versorgung einer ständig wachsenden Weltbevölkerung mit Konsumgütern ist eine der zentralen Herausforderungen unserer Gesellschaft.
Vor diesem Hintergrund und dem Spannungsfeld der Flächenkonkurrenz zwischen Erzeugung nachwachsender Rohstoffe und Nahrungsmittelproduktion steht die Verpackungsbranche zunehmend vor der Herausforderung Alternativlösungen zu petrochemischen Kunststoffen zu entwickeln, die den weiter steigenden Anforderungen an Materialien und Verpackungslösungen genügen. Der Verformung zu dreidimensionalen Gebilden kommt bei den Erwägungen zur Anwendung speziell faserbasierter Materialien eine wesentliche Rolle zu, sobald keine polymere Matrix die Verformungseigenschaften bestimmt. Weiterentwicklungen der Umformtechnologien naturfaserbasierter Materialien mit denen ausgehend von der Maschine weitgehend und flexibel auf das komplexe Materialverhalten eingegegangen werden kann, ist Ziel und Fokus der Arbeitsgruppe. Aktuelle Forschungsprojekte sind auf Prozess-, Material-, Maschinen- und Prüfgeräteentwicklung sowie Simulation ausgerichtet.
Beispiele sind:
- Oberflächen- und Druckbilderhaltung beim 3D Umformen
- Kartonmodifikation für optimale Umformbarkeit
- Untersuchung von Karton basierter Barriereverbunde in der Umformung
- Entwicklung eines Tribometers und tribologische Systemoptimierung
- Entwicklung einer Verpackungsmaschine für biologische Pflanzenschutzmittel
- Entwicklung einer Versuchsmaschine zum ultraschallunterstützten Umformen faserbasierter Materialien
- Entwicklung einer selbstoptimierenden Anlage zur Herstellung von Bechern aus faserbasierten Materialien
3D-Modellierung eines Becherrandes
Die Forschungsschwerpunkte sind darauf ausgerichtet die Entwicklung und Markteinführung nachhaltiger Verpackungslösungen zu unterstützen, die zunehmend einen Kreislauf der eingesetzten Stoffe ermöglichen. Dazu wurde an der Professur Verarbeitungsmaschinen/ Verarbeitungstechnik umfangreich Versuchstechnik entwickelt.
Verfahrensentwicklung für Algenfolie
Algenfolie ist ein neuartiges biobasiertes Material. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wurde ein Verfahren entwickelt, um 3D-geformte Becher herzustellen. Das Augenmerk liegt dabei auf dem Zusammenspiel von Materialeigenschaften, Werkzeuggestaltung und Prozessführung.
Ziehversuchsmaschinen
Reibwertmessung
Für experimentelle Untersuchungen, Implementierung und Verifikation technischer Weiterentwicklungen stehen zwei hochflexible Tiefziehversuchsstände zur Verfügung, die umfassende Messungen und Parametervariationen, sowie den Vergleich von hydraulischem und elektromechanischem Antriebssystem zulassen. Mit 40 kN Stempelkraftmaximum, geregelten Einzelantrieben mit Servotechnik sowie getrennten Heizkreisen wird ein breites Spektrum von Materialien und Anwendungen abgedeckt.
Prüftechnik für die Bewertung des Umformergebnisses
Faltenmessung an einem Becherrand
Die objektive Bewertung der Qualität umgeformter Teile ist eine Voraussetzung für die wissenschaftliche Untersuchung der Einflussgrößen auf Umformprozesse, gleichzeitig aber eine Herausforderung für die Prüftechnik. Für die Bewertung der Formstabilität und der optischen Qualität der Zarge wurden daher Prüfgeräte entwickelt, die eine reproduzierbare und zuverlässige Messung charakteristischer Größen gewährleisten. Mit Hilfe Mikroskopischer Untersuchungen lassen sich auch Strukturveränderungen oder Schädigungen feststellen.
Eine Übersicht weiterer Forschungsprojekte finden Sie in der Projektübersicht.
© Nils Eisfeld
Verarbeitungssysteme
NameDipl.-Ing. Lena Berthold
Arbeitsgebiet Umformen faserbasierter Materialien
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