Herstellung und Verarbeitung naturfaserbasierter Funktionsstrukturen
In der Verpackungstechnik und in verschiedenen anderen Bereichen wie z.B. dem Automobilbau ist eine Substitution herkömmlicher Werkstoffe bzw. petrochemisch basierter Verbundwerkstoffe sinnvoll, wenn dadurch Material-, Produktions-, Transport- oder Handhabungskosten reduziert werden können. Hier kommen zunehmend Funktionsstrukturen auf der Basis von Naturfasern zum Einsatz. Insbesondere Sandwichkonstruktionen mit Papierwabenkern in Form von Sandwichplatten (beidseitig mit dünnen Deckschichten verklebter Papierwabenkern) bieten Vorteile durch die Reduzierung von Rohmaterial, Gewicht und Kosten. Zudem können sie mit einem vorteilhaften Recyclingverhalten aufwarten.
Das Arbeitsgebiet befasst sich sowohl mit der Entwicklung naturfaserbasierter Funktionsstrukturen als auch mit der Entwicklung entsprechender Verarbeitungs- und Herstellungsprozesse.
Projekt: „Steckwabenkern“ – Neuartiger Papierwabenkern und Verfahren zur Herstellung ohne Klebstoff
Gemeinsam mit der Industrie wurde an der TU Dresden ein Verfahren zur Herstellung eines klebstofffreien Papierwabenkerns entwickelt.
Konventionelle expandierbare Papierwabenkerne werden mit Klebstoff hergestellt. Durch die Anwendung eines neuartigen Prinzips zur Herstellung eines expandierbaren Wabenkerns (Ineinanderstecken einzelner Papierstreifen, Patent der TU Dresden) kann bei der Kernherstellung komplett auf den Einsatz von Klebstoff verzichtet werden.
Der Herstellungsprozess des neuartigen “Steckwabenkerns” erfolgt in den Schritten Abrollen einer Papierbahn, Rillung (optional), Einbringen von Längsschnitten, Ineinanderstecken (Fügen I) und Querabtrennen der einzelnen Streifen, Zusammenschieben der Streifen (Fügen II) sowie Ablegen des Steckwabenkerns zur anschließenden Expansion. Einen besonderen Aufwand verursachte die Entwicklung einer Technologie zum Ineinanderstecken und Zusammenschieben der Streifen. Die Abbildung zeigt eine Prinzipskizze der Erzeugung eines Steckwabenkerns entsprechend der obigen Fertigungsschritte.
Aufgrund des klebstofffreien Fertigungsprozesses neigt der Kern nach dem Ineinanderstecken der Einzelstreifen dazu, auseinander zu rutschen. Eine Scherbelastung senkrecht zur Expansionsrichtung des Kerns sollte daher vermieden werden. Da das Expandieren des Wabenkerns mit einer herkömmlichen Aufweitvorrichtung für die Weiterverarbeitung nur bedingt möglich ist, wurde insbesondere im Hinblick auf den Transport der Wabenkerne durch die Expansionsvorrichtung eine darauf angepasste Maschinentechnik entwickelt.
Die Vorrichtungen zur Herstellung des Steckwabenkerns sowie zu dessen Expansion wurden gemeinsam mit Partnern aus der Industrie entwickelt und in Versuchsträgern umgesetzt. Das Herstellungsverfahren wurde ebenfalls zum Patent angemeldet.
Kontakt
Verarbeitungssysteme
NameDipl.-Ing. Phillip Rosenbusch
Arbeitsgebiet Naturfaserbasierte Funktionsstrukturen
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).