Ultrasonic Enhanced Embossing - uSEE

Analyse der Wirkung ultrahochfrequenter Schwingungen bei der Verformung faserbasierter Materialien durch Prägen in diskontinuierlichem und kontinuierlichem Verfahren.

im Hintergrund: eingefärbte Kartonfasern; im Vordergrund Schema über Zusammenwirken von Prozessparamter, Prägewerkzeug und Materialeigenschaften auf den Prägeprozess

Neben der Entwicklung einer objektiven und reproduzierbaren Bewertungsmethodik von Prägeergebnissen sowie einer Test- und Analysemethodik zur Charakterisierung des Prägeprozesses ist das primäre Ziel des Forschungsvorhabens die Beurteilung der Wirkung des Ultraschalls auf die prozess- und materialabhängigen Qualitäts- und Umformparameter beim umformenden Verfahren des Prägens von Fasermaterialien.
Im Forschungsprojekt werden die Abhängigkeiten und Zusammenhängen zwischen physikalischen, mechanischen und chemischen Materialeigenschaften und den Ult-raschallparametern hinsichtlich des Einflusses auf den diskontinuierlichen und konti-nuierlichen Prägeprozess und die daraus resultierende erreichbare Prägequalität im Faserstoff ermittelt.

Weiterhin werden die Wechselwirkungen zwischen den zu prägenden Substraten und den ultraschallüberlagerten Prägewerkzeugen untersucht. Die Erkenntnisse zum Substrateinfluss (z.B. Faserstoffdichte, Faserlänge, Faserart) und den wesentlichen Einflussgrößen des Prägeprozesses wie z. B.: den Prägeparametern (Ultraschalldauer, -frequenz, -amplitude), der Werkzeuggeometrie (Schlupf, Prägehöhe, Flankenwinkel), dienen dazu, den Herstellern von Prägemaschinen eine effiziente und funktionsoptimierte Entwicklung des Prägewerkzeuges zu ermöglichen. Im Zusammenspiel mit der entwickelten Bewertungs-, Test- und Analysemethodik werden die Entwickler und Anwender von Prägetechnologien in die Lage versetzt, anhand von einfachen und standardisierten Ersatzversuchen die Eignung des zu verwendenden Materials einschätzen zu können sowie die erreichbare Prägequalität im Vorfeld zu bestimmen.
Das ultraschallüberlagerte Prägen von Fasermaterialien stellt einen entscheidenden Schritt in der Weiterentwicklung der Technologie des Prägens dar, mit dem die Ver-fahrensgrenzen sowie die erreichbare Prägequalität sprunghaft erhöht werden können. Mit den angestrebten Forschungsergebnissen ergeben sich für die auf dem globalen Markt agierenden mittelständigen Unternehmen aus der Branche der Nahrungsmittel- und Verpackungsmaschinen, zu dem unter anderem Packmittelhersteller, Abpacker und Verpackungsmaschinenhersteller gehören, zum Beispiel neue Möglichkeiten im optischen und haptischen Design von Verpackungslösungen, weitere Entwicklungspotenziale der Anlagentechnik im Bereich der Konsumgüterproduktion und der Prägewerkzeuggestaltung sowie die Möglichkeit der Materialoptimierung gegenüber den bestehenden Produkten für den konventionellen und ultraschallüberlagerten Prägeprozess im Bereich der Rohstofferzeugung. Anhand der Forschungs-ergebnisse werden die verfahrenstechnischen Potenziale aufgezeigt, die es den beteiligten Firmen erlaubt innovative Produkte zu entwickeln und letztendlich Zugang zu neuen Märkten zu erhalten.

Projektfinanzierung:
Das IGF-Vorhaben 19717 BR der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Project funding