KunststoffXtra 3-4/2022

3–4/ 2022

OFFIZIELLES ORGAN VON K U N S T S T O F F. s w i s s

März/April 2022

KUNSTSTOFF XTRA

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

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EDITORIAL

Im Wettbewerb mit dem Ausland Zwischen 2013 und 2020 blieben die Strompreise in der Schweiz für Industrie, KMU und Grossverbraucher nahezu konstant. Doch für die vergangenen zwei Jahre, geben Unternehmen an, hätten sie sich verdoppelt, wenn nicht verdreifacht.

Für Sie!

Umfassende Temperierund Kühllösungen aus einer Hand

Der Strompreis setzt sich zusammen aus der eigentlichen Energie, Netzabgaben und übrigen Abgaben. Es gibt aber keine Steueranteile, wie etwa MwSt. die erstattet würden. Jürg Fischer, Geschäftsführer der Emaform AG, ein Zulieferer

Produkte • Universal Temperiergeräte bis 150°C

von technischen Formteilen aus Polyurethan, hält fest: «58 % unserer

• Wasser Temperiergeräte bis 90°C

Stromkosten bestehen aus Netznutzung und Abgaben. Deshalb wirken sich

• Druckwasser Temperiergeräte bis 160°C

Energiepreisaufschläge nicht im gleichen Mass auf den gesamten Strompreis aus.»

Ein Vergleich zwischen 2014 und 2022 zeige sogar eine leichte Senkung

• Öl Temperiergeräte bis 360°C • Kühlgeräte von -25°C bis +40°C

des Preises pro kWh. Das habe laut Fischer aber auch damit zu tun, dass ein noch gültiger Mehrjahresvertrag mit dem Versorger dem Unternehmen aktuell noch etwas günstigere Kosten beschert.

Trotzdem lässt sich festhalten, dass sich aufgrund steigender Abgaben und damit höheren Gesamtbeträgen für elektrische Energie, die Belastung für Schweizer Unternehmen vergrössert hat. Das hat Auswirkungen auf die Wettbewerbsfähigkeit hiesieger Firmen. Interessant dabei: es sind weniger die steigenden Preise im Inland, die den Unternehmen zu schafen machen.

Vielmehr sind es regulatorische Eingriffe der Nachbarstaaten vor allem für

www.tool-temp.ch

Grossverbraucher, die dort zu kompetitiveren Strompreisen geführt haben.

Zudem sind die hohen Energiepreise auch hierzulande der wichtigste Grund dafür, warum teilweise Investitionen in energieeffizientere Produktionsprozesse und einen höheren Rezyklateinsatz auf Eis gelegt werden. Der Kostendruck führt zu schrumpfenden Margen. Damit haben viele Unternehmen

Dienstleistungen • Service & Wartung

keine Mittel mehr für die dringend benötigten Investitionen in Klimaschutz

• Reparaturen & Ersatzteil Service

und Kreislaufwirtschaft.

• Unterhalt & Revisionen • Inbetriebnahme • Leasing & Miete • Planung & Auslegung

Thomas Meier, Redaktor

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• Schulungen & Workshops

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INHALTSVERZEICHNIS

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VERARBEITUNG Neugranulat-Oberflächen für Rezyklate

«Im 2-Komponenten Spritzguss können Kreislaufprodukte mit hohen Recyclingquoten hergestellt werden. Dabei wird eine Hülle aus Neumaterial mit Rezyklat gefüllt.»

8

Zurück in den biologischen Kreislauf

«Biopolymeren kommt eine immer grössere Rolle zu – auch am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der FHNW in Windisch.»

VERARBEITUNG

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Know-how und Kundennähe

«Emaform produziert Teile aus Polyurethan. Der Herstellungsprozess verlangt viel Erfahrung, die der Spezialist aus Gontenschwil seit 40 Jahren seinen Kunden zur Verfügung stellt.»

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Am IWK druchgeführte Versuche mit dem LMD-Verfahren zeigen, dass mittels Wärmebehandlung eine Verbesserung der Qualität der Beschichtung und der Oberflächenintegrität erreicht werden kann.

MESSEN/PRÜFEN

«Roger Eggenberger, CEO und Inhaber der units Gruppe, hat vor 20 Jahren mit reiner Messtechnik angefangen. Die Dienstleistungen wurden stetig ausgebaut, zunächst mit dem Bereich Engineering, später mit Simulation.»

IMPRESSUM

KUNSTSTOFF XTRA

Die Fachzeitschrift für Werkstoffe – Verarbeitung – Anwendung

Jahrgang 12. Jahrgang (2022) Druckauflage 4200 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2021 3565 Exemplare total verbreitete Auflage 1359 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-3933 Internet www.kunststoffxtra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

2

VERFAHRENSTECHNIK Bessere Qualität der Beschichtung

Verstehen was der Kunde braucht

Erscheinungsweise 7 × jährlich

WERKSTOFFE

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Hier hängt Energieeffizienz an einem dünnen Faden

«Ein energieintensiver Prozessschritt der Garnherstellung könnte künftig mit 30 % weniger Energie auskommen.»

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug Telefon +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com, www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Alte Bahnhofstrasse 9a CH-5610 Wohlen Telefon +41 56 619 52 52 Telefax +41 56 619 52 50 info@sigimedia.ch Redaktion Thomas Meier Telefon +41 79 310 01 59 thomas.meier@sigwerb.com Marianne Flury (Senior Editor) Telefon +41 32 623 90 17 m.flury@sigwerb.com

VERFAHRENSTECHNIK

Vorstufe Triner Media + Print Schmiedgasse 7 CH-6431 Schwyz Telefon +41 41 819 08 10 beratung@triner.ch www.triner.ch

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Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über.

Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags.

Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen.

Copyright 2022 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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INHALTSVERZEICHNIS

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MASCHINEN/ PERIPHERIE

Geht der Mittelstand am Fachkräftemangel zugrunde?

Kleine Losgrössen wirtschaftlich verschweissen 24 «Die händische Einsenkung von 18 Messingbuchsen in einen Kunststoffrahmen für ein Steuergerät war für den Produzenten ein aufwändiger und damit kostenintensiver Prozess.»

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AUS-/ WEITERBILDUNG

«Der Fachkräftemangel in Deutschland spitzt sich zu. Immer mehr mittelständische Unternehmen leiden unter fehlendem Personal.»

ADDITIVE FERTIGUNG

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Potenzial für 3D-Druck

FORSCHUNG/ ENTWICKLUNG Plasmatechnik ersetzt Multimateriallösungen

«Für viele 3D-Druck-Anwendungen stellt der aufwändige Konstruktionsprozess den grössten Bottleneck dar. In diesem Beitrag präsentieren wir, wie mit Designkonfiguratoren eine digitale Prozesskette geschaffen werden kann, mit welcher Nutzer produktionsfertige Designs selber erzeugen können.»

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«Das Start-up IonKraft, das seine Wurzeln in der Arbeitsgruppe Plasmatechnologie des IKV hat, belegt den 1. Platz beim RWTH Innovation Award 2021.»

ADDITIVE FERTIGUNG Augmented Reality trifft auf Lasersintern

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PRODUKTE

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LIEFERANTEN­ VERZEICHNIS

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ZUM TITELBILD

AUS DER BRANCHE

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«An der Zürcher Hochschule der Künste werden Augmented Reality und 3D-Druck als mögliche Unterrichtsmaterialien der Zukunft untersucht.»

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DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

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V erarbeitung

PE/PE Sandwich-Spritzguss mit Rezyklat

Neugranulat-Oberflächen für Rezyklate Im 2-Komponenten Spritzguss können Kreislaufprodukte mit hohen Recyclingquoten hergestellt werden. Dabei wird eine Hülle aus Neumaterial mit Rezyklat gefüllt. Das Versuchsdesign nach Taguchi erlaubt mit wenigen Einstellungen, die fünf wichtigsten Spritzgiessparameter zu optimieren und die Prozessstabilität zu überprüfen.

Damit können hohe Anforderungen an die Prozessfähigkeit mit üblichen Rezyklat-Toleranzen erreicht werden.

Fabian Schadt¹, Dr. Rémy Stoll ² Bereits in den Anfangszeiten der Kunststoffindustrie, Mitte des letzten Jahrhunderts, haben sich Unternehmen damit beschäftigt, ihren Materialeinsatz zu optimieren. So reichte die Dow Chemical Company 1956 ihre Erfindung einer frühen Form des Co-Injektionsverfahrens (Sandwich-Spritzgiessverfahren) zur Herstellung von Schaum-Sandwich-Strukturen zum Patent ein. Darauffolgend wurden weitere Lösungen erfunden, so zum Beispiel das 1968 von der Imperial Chemical Industries Ltd (ICI) zum Patent angemeldete Co-Injektionsverfahren mit zweigeteilter Plastifiziereinheit. Unter wirtschaftlichem und ökologischem Druck der 70er Jahre, wurden Co-Injektionsverfahren dazu eingesetzt, Kunststoffprodukte mit hohem Rezyklatanteil herzustellen. Dazu wurden Rezyklatkerne in Hüllen aus Neumaterial eingespritzt, mit dem Ziel, trotz des Einsatzes von Rezyklaten eine gute Oberflächenqualität beizubehalten.

1 Aufgabe Die heutige Co-Injektionstechnik ist das Resultat einer rund 50-jährigen Entwicklung. Besondere Lösungen seitens der Spritzgussmaschinen, der Mischdüsen, in welchen die Kern- und Hüllenmaterialien zusammengeführt werden, sowie des Werkzeugbaus wurden entwickelt und werden heute von verschiedenen Unternehmen angeboten.

Für einen erfolgreichen Einsatz des CoInjektionsverfahrens ist neben der MaschiFabian Schadt, MSc, Projektleiter, KATZ; ² Dr. Rémy Stoll, Geschäftsführer, KATZ 1

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Bild 1: Spritzgussteile aus der Versuchsserie. Experimente 1 bis 8 (v.u.) (Bilder: KATZ)

nentechnik die Abstimmung von Kernund Hüllenmaterial von entscheidender Bedeutung. Die Verfahrensparameter beider Materialien müssen aufeinander abgestimmt werden, was die Möglichkeiten von Parameterkombinationen exponentiell ansteigen lässt.

1.1 Post Consumer Rezyklate Die Mischfraktionen der Altkunststoffe aus Haushalten werden in Sortieranlagen in sortenreine Fraktionen getrennt. Trotz gut entwickelter Trennverfahren kann eine Verunreinigung der Fraktionen mit Fremdkunststoffen nicht verhindert werden. In den Sortierfraktionen werden auch die modernen, hoch spezialisierten Kunststofftypen miteinander vermischt, sodass sich in der sortenreinen Altkunststofffrak-

tion Extrusionstypen mit hoher Schmelzefestigkeit, wie auch leicht fliessende Spritzgiesstypen der gleichen Sorte wiederfinden werden.

Hinzu kommt die unterschiedliche Beanspruchung und Alterung der Kunststoffe aus ihrer Verarbeitungs- und Einsatzphase.

Die EN 15344:2021 schlägt daher vor, dass die Schmelze-Massefliessrate (MFR) als obligatorische Messgrösse für die Charakterisierung der Rezyklatchargen verwendet wird. Der MFR-Wert und seine Toleranzbreite werden dabei zwischen Rezyklat-Hersteller und -Abnehmer vereinbart. Ein robuster oder leicht steuerbaren Verarbeitungsprozess sichert dem Abnehmer mehr Auswahlmöglichkeit am Rezyklatmarkt und damit einen Marktvorteil.

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1.2 Statistische Versuchsplanung Zur Verbesserung der Robustheit, Effizienz und der Steuerbarkeit von Verarbeitungsprozessen, bietet sich die statistische Versuchsplanung an. Damit können der Einfluss der Verfahrensparameter und das stabile Prozessfenster mit einer stark reduzierten Anzahl von Versuchen ermittelt werden. In der präsentierten Versuchsreihe wird ein einfaches, statistisches Versuchsdesign nach Taguchi eingesetzt und anhand einer Co-Injektions-Studie an einem, im Sandwich-Spritzgiessverfahren hergestellten Hebel, illustriert.

V erarbeitung

haben. Die Werte der Parameter wurden dabei so gewählt, dass die minimalen und maximalen Werte für einen stabilen Spritzgiessprozess vorkommen.

Ein Versuchsplan nach Taguchi wird aus orthogonalen Feldern zusammengestellt, die sicherstellen, dass jeder Faktor mit jedem Level gleichmässig oft kombiniert wird. Ein orthogonales Feld, mit dem fünf Faktoren nach Taguchi getestet werden können, ist in Tabelle 2 dargestellt.

Um die Stabilität gut abbilden zu können, wurde als Startpunkt eine kritische Materi-

alkombination aus 60 % Kernmaterial und 40 % Hüllenmaterial gewählt, bei welcher Instabilitäten schnell sichtbar werden. Um diese Instabilitäten leicht erkennbar zu machen, wurde ein weisses LDPE Hüllenmaterial gewählt, welches einen hohen Kontrast zum schwarzen rezyklierten LDPE Kernmaterial bietet und Mischvorgänge visualisiert.

3 Bauteil In dem eingestellten Spritzgiessprozess wird die Kavität zunächst zu 40 % mit dem

2 Herstellung von Kunststoff-Hebel 2.1 Festlegung der Faktoren und der Experimente Der Hebel wurde in einem Zweifachwerkzeug mit einem Kaltkanal und Tunnelanguss gespritzt. Für das Einbringen der beiden Materialien wurde eine Mischplatte verwendet. Der damit hergestellte Hebel hat eine Länge von 270 mm, eine Dicke von 5 mm und ein Gewicht von 16,9 g.

Das Werkzeug lässt sich minimal auf 20 °C temperieren und bei einer Einspritzgeschwindigkeit von 10 bis 40 cm3/s sinnvoll füllen.

Für die Versuchsdurchführung wurden die Parameter aus Tabelle 1 für einen Versuchsplan nach Taguchi gewählt. Aus vorgängigen 2K-Spritzversuchen war bekannt, dass die fünf gewählten Parameter den grössten Einfluss auf die Bauteilqualität

WITTMANN Roboter

die Nummer 1 am Markt

Bild 2: Links: Querschnitte aus Versuch 8.

Diese wurden gleichmässig entlang des Hebels entnommen. Dabei sind die unteren Querschnitte Angussnah. Rechts: Längsschnitt aus Versuch 3.

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V erarbeitung

Faktor A B C D E

Parameter Einspritzgeschwindigkeit Kern Einspritzgeschwindigkeit Hülle Verzögerung Kern Zylindertemperatur Kern Werkzeugtemperatur

Einheit

Level 1

Level 2

cm3/s

10

40

cm3/s s °C °C

10 1 210 20

40 3 250 50

Tabelle 1: Definition der 5-Faktoren für die Versuchsplanung nach Taguchi mit den gewählten zwei Einstellungen pro Parameter (Level 1 und Level 2).

weissen Hüllenmaterial befüllt bevor auf das Kernmaterial umgeschaltet wird. Mit dem Kernmaterial werden die verbleibenden 60 % der Hebelmasse eingespritzt und nachgedrückt. Dabei verteilt das Kernmaterial das Hüllenmaterial gleichmässig entlang der Werkzeugoberfläche wodurch die erwünschte Sandwich-Struktur entsteht.

Die Hebel aus den Versuchen 1 bis 8 sind in Bild 1 dargestellt. Äusserlich fallen zwei Fehlerbilder auf. Einmal das Durchschimmern des Kernmaterials am Anschnitt und je nach Versuch das Durchbrechen des Kernmaterials in die Hülle. Dabei waren die Fehlerbilder reproduzierbar und alleine von den Spritzgiessparametern abhängig.

Die Versuche 7 und 8 ergaben Hebel mit einer geschlossenen Hülle.

Das Durchschimmern des Kernmaterials in Angussnähe ist durch die Position und die Grösse des Anschnitts bedingt.

Die schwarzen Schlieren im linken Bereich der Hülle wurden den Restmaterialien in der Mischplatte zugeordnet (Bild 2 links).

Die Querschnitte entlang des Hebels aus Versuch 8 zeigen, dass der Kern zur Spitze des Hebels dünner wird, aber dennoch bis in die Spitze des Hebels reicht. In den Versuchen 1 bis 6 hat das Massevolumen der Hülle nicht ausgereicht. Deshalb konnte das Kernmaterial die Hülle durchbrechen und auf der Werkzeugoberfläche zurückströmen (Abbildung 2 rechts).

des Kernmaterials erst später oder gar nicht auftreten.

Der Einfluss der Versuchsparameter A bis E auf die Abkühlung des Hüllenmaterials im Werkzeug kann wie folgt abgeschätzt werden: A: Die Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit des Kernmaterials von 10 cm3/s auf 40 cm3/s verkürzt die Einspritzdauer des Kernmaterials um 75 %. Bei einem Kernmaterialanteil von 60 % verkürzt sich der gesamte Einspritzprozess um ca. 45 %, wodurch die Abkühlung der Kunststoff-Schmelze um etwa 45 % reduziert wird.

B: Desgleichen reduziert eine Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit des

Hüllenmaterials die Abkühlung der Kunststoffschmelze. Bei einem HüllenAnteil von 40 % wird die Abkühlung um ca. 30 % reduziert.

C: Die Verzögerung des Kernmaterials verlängert zu Beginn des Einspritzprozesses die Verweilzeit des Hüllenmaterials im Werkzeug. Dadurch erhöht sich die Abkühlung insgesamt um ca.

10 %.

D: Die Erhöhung der Massetemperatur des Kernmaterials von 210 °C auf 250 °C erhöht den Abstand zum Erstarrungspunkt um ca. 20 %. Gewichtet mit dem Kernmaterialanteil von 60 % ergibt sich eine etwa 12 % wärmere Schmelze.

E: Die Erhöhung der Werkzeugtemperatur von 20 °C auf 50 °C reduziert den Temperaturunterschied zwischen Werkzeug und Schmelze um ca. 20 %.

Bei längeren Einspritzvorgängen hat dies eine stärkere Auswirkung als bei kürzeren, wodurch Parameter E als Verstärker der Parameter A, B und C wirkt.

4 Diskussion Der Durchbruch durch die Hülle wird der verfrühten Abkühlung des Hüllenmaterials im Werkzeug zugewiesen, wodurch dessen Viskosität so stark ansteigt, dass es sich nicht genügend entlang der Werkzeugoberfläche verteilen lässt. Bei Versuchsparametern, welche die Abkühlung verzögern, müsste daher der Durchbruch 6

Bild 3: Versuchsdesign nach Taguchi, mit den Experimenten 1 bis 8 und den Faktoren A bis E.

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Die resultierenden Wärmeeffekte der Parameterkombinationen betragen bei den Versuchen 7 und 8 ca. +90 %. Bei den Ver­ suchen 5 und 6 ca. +50 %, bei den Versuchen 3 und 4 +20 % bis +40 % und bei den Versuchen 1 und 2 0 % bis +12 %.

Je höher der geschätzte Wärmebeitrag aus den Versuchsparametern ist, desto kleiner waren die Instabilitäten.

In Übereinstimmung mit den Auswertungen der statistischen Versuchsplanung, haben die Parameter A und B den grössten Einfluss, was in der orthogonalen Parameterdarstellung in Abbildung 3 visualisiert ist. Diese Form der Validierung ist im gewählten kompakten Versuchsplan möglich und veranschaulicht die Methode der statistischen Versuchsplanung.

5 Zusammenfassung und Ausblick In der präsentierten Versuchsreihe konnten mit 8 Versuchen die wichtigsten Einfluss-

Tabelle 2: Verwendeter Taguchi-Versuchsplan, orthogonales Feld.

erster Linie für dickwandige Bauteile wie zum Beispiel Griffe, Gehäuse oder Mehrweggebinde an. Andere Mehrkomponentenverfahren, wie Overmouldingverfahren oder Co-Extrusionsverfahren können in ähnlicher Weise hohe Rezyklat-Quoten ermöglichen. Ähnlich wie beim Co-Injektionsverfahren müssen auch in diesen Verfahren die Verarbeitungsparameter von 2 Materialströmen aufeinander abgestimmt werden, sodass auch dort die statistische Versuchsplanung eine effiziente Art ist, stabile und robuste Prozessfenster zu identifizieren.

grössen in einem Parameterfeld aus 5 Faktoren mit jeweils 2 Einstellungen ermittelt werden. Den grössten Einfluss auf das Durchbruchverhalten des Kernmaterials hatte die Einspritzgeschwindigkeit, sowohl des Kernmaterials wie des Hüllenmaterials.

Der Einsatz des Sandwich-Spritzgiessverfahrens mit Rezyklatkernen bietet sich in

Kontakt KATZ, Kunststoff Ausbildungs- und Technologie-Zentrum CH-5000 Aarau info@katz.ch www.katz.ch

Faktor Experiment 1 2 3 4 5 6 7 8

A

B

C

D

E

1 1 1 1 2 2 2 2

1 1 2 2 1 1 2 2

1 1 2 2 2 2 1 1

1 2 1 2 1 2 1 2

1 2 1 2 2 1 2 1

n

Lenor plastics Kunststoff-Rohstoffe für intelligente Automation.

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Zum 40-Jahr-Jubiläum des Formteilherstellers Emaform AG

Know-how und Kundennähe Emaform produziert Teile aus Polyurethan. Der Herstellungsprozess verlangt viel Erfahrung, die der Spezialist aus Gontenschwil seit 40 Jahren seinen Kunden zur Verfügung stellt.

Thomas Meier Das Konzept zur Herstellung von Polyurethan-Teilen ist einfach. Zwei flüssige Komponenten, Polyol und Isocyanat, werden im richtigen Verhältnis unter Hochdruck vermischt und in eine Form eingespritzt.

Dort reagieren sie miteinander und härten aus, worauf sich das fertige Teil aus der Form entnehmen lässt. Doch wie so oft steckt der Teufel im Detail. Christian Merz, Verkaufsleiter bei Emaform, erklärt: «Um hochwertige PUR-Formteile herzustellen braucht es viel Erfahrung und Know-how.

Grundsätzlich geht es darum, die produktionstechnischen Anforderungen in ein gewünschtes Formteil zu integrieren und dabei die technischen Möglichkeiten wie integrierte Gewindebüchsen und andere funktionale Partien abzubilden. Optimale Fliesswege und die Entlüftung im Werkzeug aber auch Wandstärken, Losteile oder hydraulische Kernzüge sind wichtige Themen, um die geforderte Bauteilqualität zu erreichen.»

Für hohe Qualitäts- und Designansprüche Beim Schäumprozess lassen sich 100 bis 200 Teile pro Tag herstellen. Je nach Material und Anzahl Einlegeteile kann es aber auch bis zu 20 Minuten dauern, bis ein Teil aus der Form entnommen werden kann. Merz: «Polyurethanteile sind wirtschaftlich herstellbar bei Stückzahlen von einigen hundert bis wenigen tausend Stück pro Jahr. Es ist kein Prototypverfahren für eine schnelle Herstellung von einigen Teilen, weil es aufwendige Formen braucht.»

Die Formen werden aus Aluminium gefertigt. Das führt zu tieferen Werkzeugkosten als etwa im Spritzguss. Aber das Teil selbst ist teurer. Ein typischer Einsatzbereich für solche Formteile ist die Medizinaltechnik, 8

Ein komplexes Formteil kurz nach der Entnahme aus dem Werkzeug im Hintergrund. (Bilder: Emaform)

etwa Gehäuse für Analysegeräte mit moderaten Stückzahlen und hohen Anforderungen an die Qualität und das Design.

«Hohe Designansprüche kommen unserem Verfahren entgegen, weil wir mit unserem Verfahren geometrisch anspruchsvolle Teile herstellen können», sagt Merz.

Nebst dem Design können aber auch die Materialeigenschaften ein Kriterium für die Wahl von Polyurethan sein. Das kann zum Beispiel das leichte Gewicht oder die sehr gute chemische Beständigkeit sein, aber auch hohe Isolationswerte und Formbeständigkeit sind wichtige Kriterien.

Prozessbedingt keinen Verzug Emaform verwendet grundsätzlich drei verschiedene PUR-Rezepturen. Neben einem Kompaktmaterial verarbeiten die Spezialisten auch einen Integralhartschaum, beide in flammgeschützter Ausführung sowie einen Integralhart-

schaum, welcher speziell für den Lebensmittelbereich eingesetzt wird. Merz: «Beim Integralhartschaum haben wir eine Dichte von 600 kg/Kubikmeter und Vorzugswandstärken von 4–20 mm. Das heisst wir füllen die Form nur zu ca. 60 %, dann folgt die chemische Reaktion und das Material schäumt auf.» Überall, wo das Gemisch mit der Form in Berührung kommt, entsteht eine harte Haut durch Vernetzung der Moleküle. Innen härtet das Material zu einer Struktur mit feinen Mikroporen aus.

Beim Kompaktmaterial kommt es im Bauteil durchgängig zu einer Vernetzung der Moleküle ohne Einschluss von Luftblasen.

Das Resultat ist ein durchgängig kompaktes Material mit einer Dichte von 1050 kg/Kubikmeter. Das Kompaktmaterial wählt man für eher dünnwandigere Teile, vorzugsweise 3–10 mm. Den Integralschaum dagegen bei Werkstücken mit unterschiedlichen Wandstärken. «Das ist der grosse Vorteil am 3–4/2022

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V erarbeitung

Integralhartschaum. Da der Schwund von der Wandstärke abhängt, würde ein Teil mit unterschiedlichen Wandstärken sich etwa im Spritzguss stark verziehen. Mit dem Integralschaum dagegen entstehen Teile ohne Verzug», erklärt Merz.

Viele Arbeitsschritte Ist die chemische Reaktion abgeschlossen und das Teil aus der Form entnommen, muss es in nachgelagerten Prozessen weiter bearbeitet werden. Merz: «Mit viel Handarbeit müssen wir entgraten, spachteln, schleifen und lackieren.»

Viel Manpower an einem Schweizer Standort, da kommt sogleich der Gedanke an eine Produktionsverlagerung ins Ausland.

Auf die Frage, weshalb Emaform in der Schweiz produziert, antwortet Merz: «Man muss den gesamten Prozess betrachten. Es braucht viel Know-how und Flexibilität und es sind keine sehr hohen Stückzahlen.» Zudem werden in Gontenschwil eher grössere Formteile hergestellt. Und: «Wir sind nahe bei unseren Kunden und unterstützen sie bei der Entwicklung neuer Formteile.

Kunden möchten schnell und zielgerichtet eine Lösung, welche wir oft gemeinsam mit dem jeweiligen Entwicklungsteam erarbeiten. Daher ist uns die Nähe zum Kunden sehr wichtig», sagt Merz.

Die Kunden stammen hauptsächlich aus der Schweiz, sind aber europäisch oder sogar weltweit ausgerichtet. So gehen 90 bis 95 % der bei Emaform produzierten Teile schliesslich ins Ausland.

Flexible Infrastruktur Dass es sich bei dieser Sparte der Kunststoffverarbeitung um eine Nische handelt, lässt sich auch an der Konkurrenzsituation ablesen. In der Schweiz gibt es gerade mal einen und in Deutschland noch ein paar wenige mehr direkte Konkurrenten. Laut Geschäftsleiter Jürg Fischer liegt das nicht zuletzt daran, dass PUR nicht so einfach zu verarbeiten ist: «Der ganze Ablauf ist sehr komplex, und viele Parameter müssen dabei stimmen.»

Eine besondere Stärke der Emaform ist die universell einsetzbare Infrastruktur. Die beginnt bei den Tanklagern mit den flüssigen Komponenten und geht dann über zu acht Maschinen, die das Material aufbereiten. Schliesslich können bis zu zwanzig verschiedene Formenträger angesteuert 3–4/2022

Das Büro-Team der Emaform AG

werden, die über Ringleitungssysteme das konditionierte Material beziehen.

Zusammen mit allen Nachbearbeitungsprozessen arbeiten rund 65 Mitarbeiter auf ca. 8000 m² Gebäudefläche in Gontenschwil. Fischer: «Mit unserer Infrastruktur können wir viele Anwendungen abbilden und uns flexibel einrichten. Wir können zwei Tage auf einer Maschine mit einem Werkzeug hundert Teile herstellen, dann umrüsten und an einem anderen Auftrag weiterarbeiten.»

Eine Materialknappheit aufgrund der globalen Situation bekam das Unternehmen nur am Rande zu spüren. Es gab zwar Engpässe, aber mit seinen grosszügigen Lagerbeständen konnte der PUR-Spezialist diese Zeit gut überbrücken. Die Materialverfügbarkeit ist aber generell ein Thema, aktuell gerade der Flammschutz – ein Pulver, das bei der Konditionierung dem Polyurethan beigemischt wird. Fischer: «In China wurde wegen Stromknappheit die Phosphorproduktion auf 10 % des normalen Volumens gedrosselt. Das hat einen Mangel an Rohstoffen ausgelöst, der bei uns den Flammschutz betrifft, der auf diesen Stoffen basiert.»

40 Jahre Emaform Dieses Jahr feiert das Unternehmen sein 40-jähriges Bestehen. Was hat sich seit den Anfängen alles verändert?

Fischer: «Die Materialsysteme, die wir einsetzen, gibt es ca. seit den 60er-Jahren. In dieser Zeit versuchte man die Eigenschaften zu optimieren. Bei Polyurethan kann man viele Eigenschaften einstellen von weich bis hart, von schlagzäh bis brüchig.

Wenn man einen Parameter in eine Richtung treibt, bewegen sich die anderen in die andere Richtung. Die Systeme, die wir verarbeiten, sind irgendwo in der Mitte ausbalanciert, damit wir einen möglichst grossen Bereich abdecken können.»

Ein anderes Feld, das in den letzten 40 Jahren einem starken Wandel unterlag, ist der Formenbau. Durch moderne 3DCAD-Software können die Spezialisten bei Emaform ihre Kunden schon früh im Designprozess unterstützen und ihr Knowhow einfliessen lassen. Das Unternehmen arbeitet mit spezialisierten Formenbauern zusammen. Immer mit dem Ziel, Formen herzustellen, die zu möglichst wenig Nacharbeit an den PUR-Teilen führen.

Ausserdem haben sich die Anforderungen der Kunden verändert, wie auch die Logistikkonzepte. «Wir haben viele Kunden, die wir in kleinen Losen einmal wöchentlich direkt in die Produktion beliefern», sagt Merz. Auch zusätzliche Dienstleistungen sind hinzugekommen. Früher wurden hauptsächlich einzelne Formteile ausgeliefert. Im Lauf der Zeit kamen jedoch verschiedene Prozesse, wie die CNC-Nachbearbeitung, das Lackieren oder auch Montagearbeiten, hinzu. Fischer: «Heute stehen vermehrt auch die Unterstützung bei der Gestaltung von produktionsgerechten Formteilen im Vordergrund, welche zusätzlich einen Mehrwert für unsere Kunden bedeuten. Das hat sich stark verändert, aber das Polyurethan entsteht noch immer aus zwei Materialien, die vermischt werden.»

Emaform AG www.emaform.ch

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Die «Synchronfahrt» der KraussMaffei Automation

Lukrativer Frühstart Auf die Plätze, fertig – schon unterwegs. Normalerweise wartet der Greifer des Roboters auf ein Freigabesignal der Spritzgiessmaschine bis er ins geöffnete Werkzeug einfährt. Mit der Funktion «Synchronfahrt» der Roboter startet er schneller und spart so wertvolle Zykluszeit.

Einspritzen, Nachdruck, Abkühlphase – Spritzgiessen ist ein sequenzieller Prozess und die einzelnen Schritte sind in der Regel optimiert. Sie bieten deshalb wenig weiteres Potenzial zur Zykluszeitverbesserung. Was aber ist mit der Automation?

Der zeitliche Anteil am Gesamtprozess ist zwar geringer, aber bei den meisten Anwendungen liefert gerade die Teileentnahme den Hebel, um die Zykluszeit zu reduzieren.

Wertvolle Zeitersparnis durch vorzeitiges Einfahren Normalerweise bekommt der Roboter erst das Freigabesignal, wenn das Werkzeug komplett geöffnet ist. Die Funktion «Synchronfahrt» erlaubt ein vorzeitiges Einfahren des Roboters. Damit erreicht der Roboter schon während der restlichen Öffnungsbewegungen die Entnahmeposition des Bauteils. Die Bewegungen von Werkzeug und Handling überlappen sich somit – das spart wertvolle Zeit.

Das Ziel ist, die produktionsfreie Zeit so kurz wie möglich zu halten. Dafür synchronisiert man die Bauteilentnahme und die Öffnungsbewegung der Maschine. Manchmal ist es dadurch zusätzlich möglich, teu-

Bei grossen Logistikverpackungen wie Mülltonnen, Kisten oder Paletten lässt sich dank der Synchronfahrt das Gesamtjahresvolumen leicht um bis zu 6 Prozent steigern (Bild: KraussMaffei)

10

Mit der Funktion Synchronfahrt von KraussMaffei startet der Greifer des Roboters schneller und spart so wertvolle Zykluszeit (Bild: KraussMaffei)

re Greiferhardware einzusparen. Denn bei schwer entformbaren Teilen wird gerne die Auswerferbewegung genutzt. Das heisst, der Roboter greift während des Entformungsprozesses das Fertigteil und der Auswerfer «schiebt» das Bauteil auf den Greifer. Dafür wird ein teures Pneumatiksystem am Handling benötigt («drucklos schalten»).

Wenn der Greifer jedoch mit dem Auswerfer fährt, geht es auch ohne Pneumatik. Je nach Komplexität der Anwendung kann die Synchronisierung bezogen auf die Schliessen-, die Teile- oder die Auswerferbewegung erfolgen. Der Kunde bestimmt so den Optimierungsgrad.

35 Prozent schnellere Entnahmezeit Mit der Synchronfahrt lässt sich die Entnahmezeit um rund 35 Prozent verringern.

Bei der Produktion von beispielsweise Mülltonnen bedeutet dies eine Reduktion der kompletten Zykluszeit um sechs Prozent – also eine entsprechende Steigerung des Gesamtjahresvolumens. Bei Paletten können es bis zu fünf Prozent und bei Kisten bis zu vier Prozent mehr Umsatz im Jahr sein.

Kontakt Krauss-Maffei (Schweiz) AG www.kraussmaffei.com

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V erarbeitung

Heisskanalsysteme, Formzubehör und Beschichtungen ergänzen Portfolio

Tunnel-Angusseinsätze im Fokus Unter bekanntem Namen hat sich i-mold molding innovations zum 1. Februar 2022 neu gegründet. Geschäftsführer Andy Walter fokussiert das Unternehmen jetzt auf die patentierten, im Haus entwickelten Tunnel-Anguss­ einsätze für Spritzgiesswerkzeuge. Heisskanalsysteme von Heatlock, Angussweichen und die NanomoldWerkzeugbeschichtung runden das Produktportfolio ab.

Tunnel-Angusseinsätze (TAE) bieten komfortable Lösungen für Anwendungen, in denen Formteile – äusserlich nicht erkennbar – von hinten oder von der Seite her angespritzt werden sollen, was besonders bei Sichtteilen vorteilhaft ist. Der Anspritzpunkt liegt dann üblicherweise unterhalb der Formtrennebene, so dass er mit herkömmlichen Angussausführungen unerreichbar ist. TAE lösen das Problem, indem sie die Schmelze durch die Formtrennebene hindurch zum Anspritzpunkt führen.

Dazu Walter: «i-mold hat in über 20 Jahren das Know-how gesammelt, das erforderlich ist, um solche Einsätze herzustellen.

Das Ergebnis sind verschleissarme und strömungsgünstige Produkte, die auch bei wechselnden Temperaturen einen präzisen und spielfreien Sitz im Werkzeug sicherstellen.» Heute sind TAE von i-mold bereits in 33 Ländern quer durch alle Branchen im Einsatz. Walter weiter: «Aktuell liegt der Bedarf unserer Kunden bei jährlich rund 15 000 Einheiten der in unterschiedlichen Geometrien und Abmessungen gelieferten Einsätze. Dabei sehen wir auch für die Zukunft einen kontinuier-

Individuelle Optimierung

te und verkabelte Heisskanalsysteme, modulare Regelgeräte sowie keramische Isolierungen zur Verringerung des Wärmeübergangs zwischen Heisskanalsystem und Werkzeugplatte.

Die universellen i-mold Angussweichen zum Abstellen und/oder Umlenken des Schmelzestroms im Angusssystem ermöglichen eine optimale Verteilung der Schmelze in verschiedene Werkzeugbereiche. Sie sind mit Auswerferbohrung und Auszieherkralle oder ohne Bohrung für den düsenseitigen Einbau verfügbar.

Die von i-mold vertriebene NanomoldBeschichtung schützt Werkzeugoberflächen und vermeidet Probleme mit Anhaftungen oder beim Entformen. Nach dem Auftragen reduziert sie bei Temperaturen bis 540 °C den Einspritzdruck durch besseren Schmelzefluss und geringere Friktion. Damit hilft sie, die Produktivität zu erhalten oder sogar zu steigern und eine konstant hohe Oberflächenqualität der Formteile zu sichern.

Das Heisskanal-Produktsortiment von Heatlock umfasst neben anwendungsoptimierten Düsen auch komplett eingebau-

Kontakt www.i-mold.com

Als Geschäftsführer der neuen i-mold fokussiert Andy Walter das Portfolio auf TunnelAngusseinsätze für Spritzgiesswerkzeuge.

(Bild: i-mold)

lich wachsenden Bedarf, den wir über unser weltweites Netzwerk an Distributoren decken werden.»

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20 Jahre units

Verstehen was der Kunde braucht Roger Eggenberger, CEO und Inhaber der units Gruppe, hat vor 20 Jahren mit reiner Messtechnik angefangen.

Die Dienstleistungen wurden stetig ausgebaut, zunächst mit dem Bereich Engineering, später mit Simulation.

Heute beschäftigt das Unternehmen 36 Mitarbeiter verteilt auf drei Standorte.

Thomas Meier «Heute ist für mich der Mitarbeiter das wertvollste Gut, Maschinen einkaufen kann jeder.» Mit dieser Aussage spielt Roger Eggenberger darauf an, dass es in der Messtechnik mehr noch auf das Knowhow ankommt, als auf die eigentliche Technik. Seine Firma units gilt in der Branche als Marke für Highend-Lösungen. Eggenberger formuliert das so: «Wir bekommen keine Standardanfragen.»

Der umtriebige Messtechnikspezialist blickt auf eine bewegte Karriere zurück.

Bevor er vor 20 Jahren seine eigene Firma gründete, arbeitete Eggenberger bei Hilti.

Dann wechselte er als Quereinsteiger in die Messtechnikbranche. An dieser Stelle folgt eine kleine Anekdote, wie sie so typisch für seinen Werdegang ist: Er bewarb sich bei Rieter Automotive, heute Autoneum. Beim Vorstellungsgespräch zeigte ihm ebenfalls ein Herr Eggenberger

Roger Eggenberger, CEO der units Gruppe (Bild: units)

die Produktion, die ihm aber so gar nicht gefallen wollte. Als schliesslich der Messraum folgte, erlebte Roger Eggenberger einen Schlüsselmoment: «Ohne dass ich genau wusste, worauf ich mich einlasse, war mir klar, so wollte ich arbeiten.» Nun waren aber bereits zwei Ingenieure ange-

Meilensteine – 2002 Gründung unter dem ursprünglichen Namen Metris AG in Gams (SG) durch Inhaber und Geschäftsführer Roger Eggenberger – 2006 Umzug nach Au (SG) an den heutigen Firmensitz – Computertomograf der 1. Generation von ZEISS – 2007 2. Rang KMU Primus Award der St. Galler Kantonalbank – 2009 Namensänderung von Metris AG in units IM-TECHNOLOGY AG – Übernahme der Surface Design GmbH in Au (SG) durch die neu gegründete units ENGINEERING AG in Au (SG) – 2012 Gründung der heutigen units AUSTRIA GmbH in Lustenau (Vorarlberg, Österreich) – Gründung der units MITTELLAND AG in Biberist (SO) – Gründung der units simulation & consulting gmbh und Übernahme von RemPlas Consulting GmbH in Au (SG) – 2020 Namensänderung units IM-TECHNOLOGY AG in units OST AG – 2022 die units Gruppe, bestehend aus units OST AG in Au (SG) (Hauptsitz), units MITTELLAND AG in Zuchwil (SO) und units AUSTRIA GmbH in Lustenau (AT) mit 39 Mitarbeitern (Stand März), feiert ihr 20-jähriges Jubiläum

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stellt und es gab keinen Bedarf an einer zusätzlichen Arbeitskraft.

Als er am nächsten Montag wieder bei Hilti an der Arbeit war, reichte ihm ein Kollege einen Anruf weiter, Eggenberger am Apparat, hiess es. Er dachte, am Montagmorgen könne das nur sein Vater sein und meldete sich mit «Hallo Vater». Darauf war es still auf der anderen Seite. Eggenberger von Rieter klärte das Missverständnis auf und bot Roger Eggenberger eine Stelle in der Qualitätssicherung an, da einer der beiden Ingenieure über das Wochenende gekündigt hatte.

Platz für neue Maschinen Nach weiteren Stationen in der Messtechnik folgte 2002 mit zwei Mitarbeitern die Gründung der heutigen units OST AG. Aus den seither vergangenen 20 Jahren könnte Eggenberger noch so manche Anekdote erzählen. So etwa die mit dem Platzproblem am ersten Firmenstandort: 2005 bestellte er den ersten Prototyp eines Computertomografen bei der Firma Zeiss. Am damaligen Standort in Gams fehlte aber der Platz. Zum Einordnen: Das Gerät wog rund 10 t und war in etwa so gross wie eine Fertiggarage. Über einen Immobilienmakler fand er in der Region eine passende neue Liegenschaft. Der Kaufpreis sprengte allerdings das Budget des noch jungen Unternehmens. Als er anfragte, ob auch ein Mietvertrag möglich wäre, bekam er eine Absage. Einige Tage später erhielt er wieder einen Anruf, mieten sei nun doch eine Option. Seit 2006 belegt units OST nun diese Räumlichkeiten, noch heute zur Miete.

Immer nah am Kunden Zu den weiteren Entwicklungen des Geschäfts sagt Eggenberger: «Ich habe mir 3–4/2022

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dem entgegenzuwirken, entstand unsere Engineering-Abteilung, welche 3D-Daten anstatt Protokolle liefert. So können wir Kunden besser beraten und unterstützen.»

Stetige Weiterentwicklung

Roger Eggenberger (rechts) anlässlich eines «CT-Live-Scans». Dabei werden mit dem Kunden die gewonnenen CT-Bilder direkt live vor Ort besprochen und ausgewertet. (Bild: units)

nie quantitative Ziele gesetzt, was ich einmal will. Es hat sich entwickelt.»

Ein wichtiger Treiber dafür ist sicher das Anliegen, die Kunden ganzheitlich zu begleiten. Dafür braucht es laut dem Messtechnikspezialisten ein Flair zum Zuhören sowie die Fähigkeit, schnell zu analysieren, was der Kunde braucht. Im Laufe der Zeit hat units weitere Bedürfnisse adressiert

und sich entsprechend weiterentwickelt.

«Oftmals messen wir erst das fertige Produkt», erklärt Eggenberger. Wenn die Techniker dabei feststellen, dass ein Bauteil nicht den Zeichnungen entspricht, ist die Frage: wie weiter? «Früher haben wir dem Kunden unser Messprotokoll abgegeben, das er selbst interpretieren musste, was vielfach zu falschen Korrekturen führte. Um

Später folgten weitere Dienstleistungen wie etwa die Spritzgusssimulation. Und 2012 gründete Eggenberger mit der units Mittelland AG in Biberist und der units imt gmbh in Lustenau parallel zwei weitere Unternehmungen.

Seit der Gründung wurden die Maschinenparks an allen Standorten kontinuierlich erweitert und neue Technologien und Dienstleistungen aufgebaut. So konnte sich die units Gruppe als kompetenter Partner in den Bereichen Entwicklung & Konstruktion, Moldflow-Simulation, 3D-Digitalisierung, Reverse-Engineering und industrielle Messtechnik am Markt etablieren.

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W erkstoffe

Biopolymere

Zurück in den biologischen Kreislauf Biopolymeren kommt eine immer grössere Rolle zu – auch am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der FHNW in Windisch. Dort werden aktuell verschiedene Materialkombinationen auf ihre Eigenschaften und ihre Anwendbarkeit für eine Schuhsohle getestet. Ziel ist es, im Verlauf des Jahres 2022 in Zusammenarbeit mit einer Schuhfirma eine Prototypenserie zu produzieren, um die Schuhsohlen auf ihre Belastbarkeit und Bioabbaubarkeit zu prüfen.

Prof. Dr. Christian Rytka¹ Die ersten Polymere wie Celluloseacetat oder Naturkautschuk waren biobasierend, bevor sie zum grossen Teil durch erdölbasierende Polymere ersetzt wurden. In den letzten zwanzig Jahren hat der Anteil bio­ basierter Polymere im weltweiten Polymermarkt wieder zugenommen. Ursachen hierfür sind Nachhaltigkeitsbetrachtungen oder Rohstoffknappheit. Zusätzlich werden neue Eigenschaftsprofile mit Biopolymeren erreicht, die aufgrund spezifischer chemischer Strukturen abweichend von erdölbasierenden Polymeren erzielt werden, wie z. B. die von PLA, PBAT oder TPS. Gleichzeitig kommen Kunststoffe auf den Markt, die chemisch identisch zu erdölbasierenden sind, aber aus nachwachsenden Rohstoffen wie Stärke oder Zucker gewonnen werden, wie z. B. Bio-PE, Bio-PP oder Bio-PA. Die Graphik gibt einen Überblick zur Einordnung verschiedener Biopolymere. Fett markiert sind die Biopolymere mit aktuell höherer Relevanz im Hinblick auf die Einsatzmenge.

Überblick verschiedener Materialvarianten für den Einsatz in einer abbaubaren Schuhsohle.

(Bilder: IKT)

Bio-PA sein. Die im Dezember 2021 ausgesprochene Empfehlung der United Nations, Biopolymere als nachhaltige Alternative zu konventionellen Kunststoffen zu betrachten, wird das Wachstum zusätzlich begünstigen. Auch könnten Biopolymere vom aktuell steigenden Ölpreis profitieren.

Die mengenmässig bedeutendsten abbaubaren Biopolymere sind Polyester (PBAT, PBS und PCL), PLA und TPS. Bei den nicht abbaubaren Biopolymeren finden Bio-PE, PTT, Bio-PET und Bio-PA den grössten Absatz.

Wachstum

End-of Life

Gemäss European Bioplastics und dem Nova-Institut betrug die weltweite Produktionskapazität im Jahr 2021 für Biopolymere 2417 Millionen Tonnen, womit der Anteil der Biopolymere unter zwei Prozent der gesamten weltweiten Kunststoffproduktion liegt.

Gleichzeitig wird in den nächsten Jahren mit einem starken Wachstum gerechnet.

Wachstumstreiber könnten PBAT, PBS und

Der Begriff abbaubar oder kompostierbar bedarf weiterer Präzision im Hinblick auf Abbaugeschwindigkeit und Abbaubedingungen, die in verschiedenen Normen definiert werden, wie z. B. der Europäischen DIN EN 13432, in welcher die Zertifizierungskriterien der industriellen Kompostierung beschrieben sind. Danach darf nach zwölf Wochen der Rückstand in einem 2 mm Maschensieb max. 10 % betragen und min. 90 % des Materials muss nach 180 Tagen komplett zu Gas degradiert sein.

Zudem sind sinnvolle Stoffströme für Biopolymere noch wenig etabliert. Oft landen

Prof. Dr. Christian Rytka, IKT, Gruppenleiter Kunststoffverarbeitung und Nachhaltigkeit, Studiengangleiter MAS Kunststofftechnik, Windisch

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Biopolymere deshalb in der Verbrennung.

Dabei könnten einige recycelt oder einer Biogasanlage zugeführt werden. Die Beurteilung, ob ein Biopolymer tatsächlich ökologischer ist als ein konventioneller Kunststoff, ist sehr komplex und hängt von vielen Faktoren ab wie Rohstoffquelle, Produktlebensdauer, Transportwege oder Gewichtung der Abbaubarkeit. Eine ausführliche Ökobilanz kann hier Licht ins Dunkel bringen, obwohl dort der Faktor Abbaubarkeit nicht immer berücksichtigt wird, dafür aber z. B. Land- und Wasserverbrauch und Verschmutzung bzw. Zerstörung. Eine Möglichkeit ist die Betrachtung des CO ² -Ausstosses. Dabei wird beim Wachstum der Pflanzen zunächst CO² aufgenommen und beim Abbau des Biopolymers wieder abgegeben.

Nahezu jede zweite Anwendung aus einem Biokunststoff ist eine Verpackung.

Andere wichtige Anwendungen sind Landwirtschafts- und Gartenprodukte, Konsumgüter oder Fasern. Der Einsatz von abbaubaren Biopolymeren ist besonders interessant, wenn die Gefahr gross ist, dass die Produkte ganz oder teilweise in der Natur landen oder aufwändig zu sammeln sind, wie z. B. Mulchfolien oder Fischernetze.

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W erkstoffe

Überblick von abbaubaren und nicht abbaubaren Biopolymeren abhängig vom Rohstoffeinsatz. Polymere wie PBS oder PBAT werden dabei zunehmend nicht nur aus Erdöl, sondern auch aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt.

Rohstoffe für Biopolymere Die wichtigsten Rohstoffe für Biopolymere sind fermentierter Zucker aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr, Stärke aus Mais, Kartoffeln oder Weizen, Cellulose aus Holz, und Pflanzenöle wie Rizinusöl aus der Rizinuspflanze oder Sojaöl. Der höchste Ertrag pro Flächeneinheit lässt sich mit Zuckeranbau generieren. Um ein kg PLA zu erzeugen braucht es z. B. ca. 1,6 kg Zucker. Im Prinzip lassen sich aus diesen natürlichen Grundbausteinen nahezu alle Polymere herstellen, weshalb immer mehr Biopolymere aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, die vor einigen Jahren noch vorwiegend aus Erdöl hergestellt wurden, wie z. B. PBAT oder PBS. Der flächenmässige Anteil von Biopolymeren weltweit betrug im Jahr 2020 gerade mal 0.015 %.

Statt der Nutzung von Zucker oder Stärke wäre in Zukunft die Nutzung von landwirtschaftlichen Rest- und Nebenprodukten (Schalen, Stiele…) erstrebenswert, was sich auch positiv auf die Ökobilanz auswirken würde. Eine interessante Vision ist auch die Nutzung von Methan, CO ² und Bakterien, um Biopolymere wie PLA aus Milchsäure zu erzeugen.

Rahmen des MAS Kunststofftechnik ein ganzer Weiterbildungs-CAS gewidmet, indem auch Biopolymere gelehrt werden.

Aus der Industrie werden immer häufiger Ökobilanzen angefragt. Auf diesem Gebiet ist an der FHNW das IBRE (Institut für Biomasse und Ressourceneffizienz) stark.

Darüber hinaus nimmt die Anzahl der Forschungsprojekte mit Biopolymerbezug am IKT kontinuierlich zu.

Mikroplastik durch Schuhabrieb Biobasierte und/oder abbaubare TPE sind im Vergleich zu den weniger elastischen Thermoplasten noch wenig im Einsatz.

Ein von der Gebert-Rüf-Stiftung finanziertes Forschungsprojekt am IKT mit dem Kuori-Team widmet sich der Thematik Mikroplastikvermeidung durch Schuhabrieb.

Gemäss einer Studie des Fraunhofer-Instituts aus dem Jahr 2018, stehen Schuhsohlen an siebter Stelle der Mikroplastikverursacher mit 109 g pro Person pro Jahr.

Biopolymere an der FHNW Biopolymere spielen auch am Institut für Kunststofftechnik, IKT, der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) eine immer grössere Rolle. Zum einen werden diese Inhalte im Bachelor-Studium Maschinenbau und Industriedesign vermittelt, zum anderen ist dem Thema Nachhaltigkeit im 3–4/2022

Prototyp einer Schuhsohle

Deshalb hat sich Kuori, waste turns material, zum Ziel gesetzt, eine Alternative zu den herkömmlichen, erdölbasierten Sohlen zu entwickeln, um einerseits den Plastikabrieb während des Gebrauchs zu verringern und andererseits das Produkt am Ende des Lebenszyklus wieder in den biologischen Kreislauf zurückzuführen. Dafür verwendet das Cleantech Startup organische Abfallprodukte wie Bananen- oder Nussschalen und «upcycled» diese ansonsten wenig genutzten Rohstoffe, um ein neues Material in Kombination mit einer stärkebasierten Matrix zu entwickeln.

Kuori hat dank finanzieller Förderung im September 2021 die Forschung am IKT aufnehmen können und testet momentan verschiedene Materialkombinationen auf ihre Eigenschaften und ihre Anwendbarkeit für eine Schuhsohle.

Ziel ist es, im Verlauf des Jahres 2022 in Zusammenarbeit mit einer Schuhfirma eine Prototypenserie zu produzieren, um die Schuhsohlen auf ihre Belastbarkeit und Bioabbaubarkeit zu prüfen. Als Leitfaden dienen in der gesamten Material- und Geschäftsentwicklung die Prinzipien von «Cradle-to-Cradle», also unter anderem die Vermeidung von Abfall durch die Rückführung von Produkten nach Gebrauch zurück in den biologischen Kreislauf. Das Projekt möchte dadurch das Bewusstsein der Bevölkerung für die Wichtigkeit von Alternativen zu erdölbasierten Lösungen stärken und dadurch die Transition zu einer Kreislaufwirtschaft vorantreiben.

Literatur [1] www.european-bioplastics.org [2] Biopolymers, facts and statistics 2021, Edition 8, IfBB – Institute for Bioplastics and Biocomposites, Hannover, DE [3] Bertling, J., Bertling, R., Hamann, L. (2018). Kunststoffe in der Umwelt: Mikround Makroplastik. Ursachen, Mengen, Umweltschicksale, Wirkungen, Lösungsansätze, Empfehlungen. Kurzfassung der Konsortialstudie, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT. Oberhausen, DE Kontakt FHNW, Institut für Kunststofftechnik CH-5210 Windisch christian.rytka@fhnw.ch www.fhnw.ch

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V erfahrenstechnik

Metallbeschichtung von Wolframkarbid auf CK45

Bessere Qualität der Beschichtung In der Industrie gibt es diverse komplexe Bauteile, welche lokal an einer Stelle gehärtet oder hartbeschichtet sind, um einen verschleissarmen Betrieb zu ermöglichen. Diese Stellen können mit «Laser Metal Deposition» (LMD) aufgeschweisst und beschichtet werden. Die am IWK durchgeführten Versuche mit dem LMD-Verfahren zeigten, dass mittels Wärmebehandlung eine Verbesserung der Qualität der Beschichtung und der Oberflächenintegrität erreicht werden kann.

Mohammad Rabiey, Philipp Würsten, Lukas Senne, Luca Urban ¹ Beim LMD-Verfahren treten prozessbedingt grosse Temperaturgradienten auf. Diese schnellen Temperaturwechsel führen zu hohen Eigenspannungen, welche wiederum die Bildung von Rissen und Verformungen verursachen können. Mit einer Wärmebehandlung können die Eigenspannungen wieder abgebaut werden. Auf diese Weise kann die Qualität der Beschichtung verbessert werden. Im Versuch wird mit dem LMD-Verfahren ein Mischpulver von Wolframkarbid-Nickel (MetcoClad 52052) auf ein CK45-Substrat aufgetragen. Die Untersuchungen vergleichen den Einfluss der Vorund Nachwärmebehandlung mithilfe von Härte- und Eigenspannungsmessungen.

1. Einleitung Laser Metal Deposition (LMD) kann für die Hartstoffbeschichtung von Metallen eingesetzt werden. Die Vorteile von LMD sind Flexibilität bei der Beschichtungsstrategie und Typ, Mehrfachbeschichtung und kostengünstige Verarbeitung. Beim LMD-Verfahren wird das Substrat durch die Wärme des Laserstrahls geschmolzen, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Der Laserstrahl erzeugt eine hohe Temperatur und damit ein Schweissbad auf der Substratoberfläche. Gleichzeitig wird das Pulver durch eine Düse in das Schweissbad welches das Pulver absorbiert, geleitet und schmilzt im Schweissbad. Das Schweissbad wird ebenfalls mit einem Mohammad Rabiey, Philipp Würsten, Lukas Senne, Luca Urban, alle OST, Ostschweizer Fachhochschule, Rapperswil

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Abb. 1: Laser Metal Deposition (LMD). (Bilder: IWK)

Schutzgas wie Argon abgeschirmt [1, 2].

Die Schmelze erstarrt sobald die Wärmequelle entfernt wird, denn ohne den Laserstrahl gibt es keine lokale Wärmezufuhr mehr. Die Abkühlung erfolgt durch Konvektion, Wärmeleitung in der Umhüllung und Temperaturstrahlung [3].

Mit dem LMD-Verfahren lassen sich viele Stähle mit einem anderen Metall, Legierung, Keramik-Metall-Mischung oder Karbiden (wie Wolframkarbid) beschichten bzw. aufschweissen. Die Oberflächeneigenschaften werden dadurch massiv verändert und können so an den Anwendungsbereich angepasst werden. Aufgrund der Art des Verfahrens mit lokalen Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes kommt es zu einem starken Temperaturgefälle, welches Eigenspannungen im Substrat verursacht. Hohen Eigenspannungen können in der Anwendung problematisch sein und werden daher meistens durch eine Wärmebehandlung nach dem LMD-Prozess reduziert [1, 2].

1.1. Lunker und Porosität Eines der grundlegenden Probleme, welches während des LMD-Prozesses auftritt,

Abb. 2: Aufmischungsgrad

ist die Bildung von Hohlräumen als Lunker und Porosität im Substrat. Die als Lunker bezeichneten Hohlräume entstehen durch die Schwindung des Werkstoffvolumens aufgrund der Abkühlung und Erstarrung der Schmelze. Ein Lunker beruht auf dem «Schmelzmangel», der an der Schnittstelle der Schweissnaht zum Substrat auftritt. Lunker haben keine kugelförmige Form. Die Ursache für Porosität ist der Einschluss von Gas während der Erstarrung und ist kugelförmig. Solche Porositäten sind nicht auf einen bestimmten Ort beschränkt und treten nicht periodisch auf [4]. Lunker und Porosität haben einen negativen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung.

1.2. LMD-Parameter Folgende fünf Parameter, haben den grössten Einfluss auf die Qualität des LMD-Verfahren: – Laserleistung – Vorschubgeschwindigkeit – Pulverrate – Gaszufuhrrate – Schweissnahtüberlappung Durch die Variation dieser fünf Parameter kann die Qualität der Beschichtung verän3–4/2022

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V erfahrenstechnik

Abb. 3: Anlassprozess

Abb. 4: Härtewerte bei verschiedenen Wärmebehandlungen

dert werden. So können z. B. SpannungsRisse oder Porositäten mit der richtigen Parameterwahl verringert werden. Massgebend für das LMD-Verfahren ist die spezifische Energie. Diese ist direkt abhängig von den zwei Parametern Laserleistung und Vorschubgeschwindigkeit sowie dem Durchmesser des Laserfokus (in dieser Untersuchung 0.1 mm). Die Gleichung 1 zeigt den Zusammenhang der spezifischen Energie [5]:

(1)

1.3. Aufmischungsgrad Der Aufmischungsgrad beschreibt, wie gut sich das Schweisspulver mit dem Substrat vermischt hat und ist ein Messwert für die Qualität der Schweissung [6]. Ziel des Beschichtungsprozesses ist es, die Querschnittsfläche auf dem Substrat (F1) zu maximieren und die Querschnittsfläche der Mischzone (F2) so zu minimieren, dass das Werkstück und Substrat noch fest miteinander verbunden sind. (Siehe dazu die Abbildung 2.) Qualitativ hochwertige und effiziente Schweissnähte

Nomenklatur ω spezifische Energie [J/m2) P Laserstrahlleistung (W) d Laserstrahldurchmesser (mm) v Vorschubgeschwindigkeit (mm/ min) Aufmischungsgrad (%) Ag Substratfläche (mm2) F1 F2 Querschnittsfläche der Mischzone (mm2) t Höhe der Mischzone (mm) h Höhe der Ummantelung (mm) LMD Laser Metal Deposition

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zeichnen sich durch einen Mischungsgrad zwischen 5% und 30% aus (Gleichung 2) [2, 5]:

(2)

2. Versuchsaufbau Für die Untersuchungen wurden 5 Einstellungen für die Beschichtung gewählt, welche mit 4 verschieden Wärmebehandlungen kombiniert werden. Dies resultiert in insgesamt 20 Varianten. Jede Variante wird wegen der Wiederholbarkeit doppelt hergestellt und geprüft. Diese werden auf Härte, Lunker- und Porositätsanteil, Aufmischungsgrad und Eigenspannungen untersucht um die Qualität des LMD-Prozesses zu bestimmen.

2.1. Pulver- und Substratsmaterial Als Pulver wurde gasverdüstes MetcoClad 52052 verwendet. MetcoClad 52052 besteht aus 60 % Wolframkarbid und 40 % NiCrBSi-Matrix. Die Matrix besteht aus 6.88.3 % Chrom, 3.1-3.9 % Silizium, 1.4-1.9 % Bor, 1.7-3.3 % Eisen und 0.1-0.4 % Kohlenstoff. Als Substrat wurde der niedriglegierte Stahl CK45 mit einer Abmessung von 120 mm x 40 mm verwendet. Die Eigenschaften dieses Stahls sind in Tabelle 1 aufgeführt.

2.2. LMD Parameter Die Laserleistung ist bei allen Varianten auf 1000 Watt eingestellt. Der Gasdurchsatz der Düse beträgt 6 l/min. Als Schutzgas wird Argon 4.6 verwendet. Die Schweissnahtüberlappung beträgt 50 %.

Tabelle 2 zeigt die verschiedenen Parameter für Vorschubgeschwindigkeit und Pulverrate, die in dieser Untersuchung verwendet wurden.

2.3. Wärmebehandlung Die Prüflinge werden mit vier verschiedenen Wärmebehandlungen behandelt um den Einfluss auf die Qualität der Auftragsschweissung zu analysieren: 1. Keine Wärmebehandlung für den Normalzustand 2. Erwärmung während der LMD mit einem Heizsystem 3. Anlassen im Ofen 4. Erwärmung während der LMD und Anlassen im Ofen Für die Erwärmung der Proben während der LMD wurde eine Spannplatte mit integriertem Heizsystem entwickelt und hergestellt.

Der Heizleiter besteht aus der hitzebeständigen Legierung NiCr 8020 [7]. Vier Heizpatronen, welche in der Aufspannung verbaut sind, dienen als Wärmequelle. Die Proben werden auf der Messingplatte fixiert. Die Temperatur ist auf 400 °C geregelt.

Das Ziel des Anlassens ist im Allgemeinen der Abbau von thermischen Eigenspannungen. Bei einer Temperatur von 600 °C werden Eigenspannungen in CK45 abgebaut. Beim Anlassen ist es wichtig, dass sowohl der Aufwärm- als auch der Abkühlprozess richtig und präzise durchgeführt werden [8]. Abbildung 3 zeigt den gesam-

Werkstoff

CK45

Zugfestigkeit (MPa)

560–620

Strecksgrenze (MPa)

275–340

Härte (HV)

210–230

Wärmeleitfähigkeit (W/mK)

35–45

Wärmeausdehnungskoeffizient (µm/K)

11–14

Tabelle 1. Substratswerkstoff.

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V erfahrenstechnik

Abb. 5: Prozentsatz der Porosität bei verschiedenen Wärmebehandlungen

ten Ablauf zum Anlassen, der in dieser Untersuchung angewendet wurde. Die Aufheizrate beträgt 100 °C/Stunde, die Haltezeit 2 Stunden bei 600 °C und die Abkühlrate 40 °C/Stunde.

2.4. Messungen und Qualitätkontrolle Die Härte wird mit der Vickers-Härtemessung gemessen. Diese erfolgen in einem Abstand von 0.4 mm über dem Substrat.

Die Resultate sind Durchschnittswerte.

Der prozentuale Anteil der Porosität an der Gesamtoberfläche wird mittels Lichtmikroskopie und Bildverarbeitung ermittelt, der Aufmischgrad anhand der Gefügeanalyse bestimmt. Die Eigenspannungen werden mit der Bohrlochmethode gemessen.

3. Resultate 3.1. Härte Die Messungen haben gezeigt, dass die Härte immer dann am höchsten ist, wenn die Probe nicht wärmebehandelt wurde.

Die Härte nimmt ab, wenn die Probe sowohl während des LMD-Prozesses als auch beim Anlassen erwärmt wird, aber es LMD parameter

Abb. 6: Aufmischungsgrad bei unterschiedlichen Wärmebehandlungen

ist auch zu erkennen, dass die angelassene Probe härter ist als Proben, die durch den LMD-Prozess erwärmt werden. Die Mindesthärte wird erreicht, wenn sowohl die Erwärmung während des LMD-Prozesses als auch der Anlassprozess angewendet wird. Abbildung 4 zeigt die Ergebnisse der Härteprüfung der Proben.

3.2. Porosität Die bei dieser Untersuchung beobachteten Fehlstellen sind meist auf Gasporosität (kugelförmig) zurückzuführen. Abgesehen von den nicht wärmebehandelten Proben wurden keine Qualiätsprobleme wie Lunker oder Risse in den Proben gefunden.

Wie in Abbildung 5 zu sehen ist, hat die Erwärmung während des LMD-Prozesses die grösste Auswirkung auf die Verringerung der Porosität. Damit konnte der der Porositätsanteil auf weniger als 0.3 % gesenkt werden.

3.3. Aufmischungsgrad Der Aufmischungsgrad der Varianten 1 und 2 liegt bei den nicht wärmebehandel-

Vorschubgeschwindigkeit (mm/min)

Pulverrate (g/min)

Variante 1

410

20

Variante 2

410

22

Variante 3

369

20

Variante 4

451

18

Variante 5

369

22

Tabelle 2. LMD Variante.

18

ten Proben unter 30 %, aber bei allen anderen Varianten über den akzeptierten Werten, wie in Abbildung 6 dargestellt.

Der Aufmischungsgrad wird durch die Erwärmung während des LMD-Prozesses bei allen Varianten extrem verbessert. Dies zeigt erneut den positiven Einfluss der Erwärmung während des LMD-Prozesses auf die Qualität der abgeschiedenen Materialien und folglich auf die Qualität des Werkstücks.

3.4. Eigenspannungen Die maximalen Eigenspannungen werden im Substratmaterial gemessen, um die wärmebeeinflusste Zone zu bewerten. Die Eigenspannungen sind bei allen Proben ohne Behandlung im Vergleich zu den wärmebehandelten Proben viel höher. Die Eigenspannungen für alle Proben mit Anlassbehandlung sind die niedrigsten und habe wie erwartet fast alle Eigenspannungen abgebaut. Der interessante Teil dieser Untersuchung ist der Vergleich der maximalen Eigenspannungen der Proben ohne Wärmebehandlung mit den Proben, die während des LMD-Prozesses mit einem Heizsystem erwärmt wurden, wie in Abbildung 7 für Variante 4 dargestellt ist.

Die Eigenspannungen werden von 0.01 mm bis 0.49 mm unter der Oberfläche des Substratmaterials (CK45) gemessen.

4. Schlussfolgerungen – Die Härte sinkt, wenn eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Die Auswirkung der Erwärmung während des LMD-Prozesses ist höher als die des 3–4/2022

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V erfahrenstechnik

[7] Türk+Hillinger GmbH, «HochleistungsHeizpatronen Produktkatalog,» [8] Wolfgang Weißbach, Werkstoffkunde: Strukturen, Eigenschaften, Prüfung, 17 th ed. Wiesbaden: Vieweg+Teubner.

Kontakt IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung OST Ostschweizer Fachhochschule Prof. Dr.-Ing. Mohammad Rabiey mohammad.rabiey@ost.ch CH-8645 Rapperswil-Jona www.iwk.hsr.ch

Abb. 7: Eigenspannungen durch Wärmebehandlung während der LMD im Vergleich zu keiner Wärmebehandlung für Variante 4

n

Anlassverfahrens, um die Härte zu verringern.

– Bei der Erhitzung während des LMDProzesses werden keine Risse festgestellt.

– Die Erwärmung während des LMDProzesses kann die Porosität der Proben deutlich verringern.

– Die Erwärmung während des LMDProzesses kann die Qualität der Auftragszone erheblich verbessern.

– Die Erwärmung während der LMD hat einen grossen Einfluss auf die Verringerung der Eigenspannungen des Werkstücks.

Referenzen [1] M. Mahmood, A. Banica, C. Ristoscu, N. Becherescu, and I. Mihailescu, «Laser Coatings via State-of-the-Art Additive Manufacturing: A Review», Coatings, vol. 11, no. 3, p. 296, 2021, doi: 10.3390/ coatings11030296.

[2] Professor Dr.-Ing. Ulrich Dilthey, Schweisstechnische Fertigungsverfahren 1: Schweiss- und Schneidtechnologien.

[3] R. M. Mahamood, Laser Metal Deposition Process of Metals, Alloys, and Composite Materials. Cham: Springer International Publishing, 2018.

[4] G. K. L. Ng, A. E. W. Jarfors, G. Bi, and H. Y. Zheng, «Porosity formation and gas bubble retention in laser metal deposition,» Appl. Phys. A, vol. 97, no. 3, pp. 641–649, 2009.

[5] H. Hügel and T. Graf, Laser in der Fertigung: Strahlquellen, Systeme, Fertigungsverfahren: mit 400 Abbildungen, 2 nd ed. Wiesbaden: Vieweg + Teubner, 2009.

[6] https://www.schweisshilfe.de/wiki: waermeeinflusszone, Schweisshilfe.de 3–4/2022

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V erfahrenstechnik

KUNSTSTOFF XTRA

BFE-Pilotprojekt zu einer Prozessinnovation in der Garnproduktion

Hier hängt Energieeffizienz an einem Faden Die Ostschweiz steht für eine lange Tradition in der Textilindustrie. Einzelne Unternehmen produzieren bis heute und behaupten sich mit innovativen Produkten auf dem Weltmarkt. Zu ihnen gehört die Heberlein AG in Wattwil (SG). Die 90 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter stellen Spezialteile für Maschinen zur Garnherstellung her. Eine dieser Komponenten wird gegenwärtig so weiterentwickelt, dass ein energieintensiver Prozessschritt der Garnherstellung künftig mit 30 % weniger Energie auskommen könnte. Das weltweite Einsparpotenzial ist erheblich.

Benedikt Vogel ¹ Die Heberlein AG wurde im Jahr 1835 als Garnfärberei gegründet. Von Mitte der 1930er Jahre an stellte die Toggenburger Fabrik die Viscose-Kunstseide Helanca her.

Ab 1950 verlagerte sich die Tätigkeit von der Garnherstellung auf den Bau von Textilmaschinen bzw. deren Komponenten.

Solche Spezialkomponenten sind – neben Keramikteilen u.a. für die Medizin – heute noch eine Exklusivität des Wattwiler Unternehmens. Sie kommen in der Herstellung von synthetischen Garnen weltweit zum Einsatz. Ein Schwerpunkt ist dabei Asien, denn dort haben die meisten HeberleinKunden ihre Produktionsstätten.

Druckluft verbindet die Kunststofffasern Synthetische Garne gehören zur Klasse der Chemiefasern und bestehen aus anwendungsspezifisch aufbereiteten Kunststoffen. Ausgangsstoff der Garnproduktion in einer Chemiefaserspinnerei ist ein Kunststoffgranulat. Die Herstellung des Garns läuft – vereinfacht dargestellt – in folgenden Schritten ab: Das Granulat wird erhitzt, dann mittels Spinndüsen in feine Kunststofffasern (Filamente) umgeformt und abgekühlt. Mehrere Dutzend oder soBenedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

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Patrick Buchmüller, CTO der Heberlein AG (l.), zusammen mit Andreas Brunner, der die Entwicklung der Oszillator-gestützten Verwirbelungsdüse als Projektmanager betreut. (Bilder: B. Vogel)

gar mehrere Hundert solcher Fasern werden zu einem Garn gebündelt und nach einer Weiterbearbeitung in der sogenannten Streckzone schliesslich auf eine Spule gewickelt. In dieser Form vertreibt die Spinnerei die Garne an ihre Kunden.

Damit die Filamente ein kompaktes Garn bilden, ist vor dem Aufwickeln ein zusätzlicher Prozessschritt erforderlich: Hierbei werden die Filamente mithilfe eines dünnen Druckluftstroms verwirbelt. Das hat zur Folge, dass sich die einzelnen Fasern zu einem kompakten Garn verbinden.

Fachleute bezeichnen den Vorgang als «Knotenbildung» bzw. als «Fadenschluss».

Die Knotenbildung ist unabdingbar, damit

das Garn später mit hoher Geschwindigkeit und ohne Abriss weiterverarbeitet werden kann.

Energieintensiver Prozessschritt Der Verwirbelungsprozess wird seit Jahrzehnten zur Herstellung von hochwertigem Garn eingesetzt. Die dafür notwendigen Verwirbelungsdüsen stammen von der Heberlein AG in Wattwil oder von einem der insgesamt rund zehn Hersteller weltweit, die über das entsprechende Knowhow verfügen. «Der Verwirbelungsprozess ist sehr energieintensiv, er ist in einer Spinnerei für 15 bis 30 % des Ener-

Masterbatch und Compounds 20

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www.colortechnik.swiss

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gieverbrauchs verantwortlich», sagt Patrick Buchmüller, Technikchef der Heberlein AG. Vor diesem Hintergrund startete die Firma ein Entwicklungsprojekt mit dem Ziel, den Verwirbelungsprozess mit einem neuen Verfahren energieeffizienter zu gestalten.

Heberlein spannte dafür mit dem Engineering-Büro «streamwise» in Männedorf (ZH) zusammen. In einem vom BFE unterstützten Vorprojekt wurde eine neue Verwirbelungstechnologie mit Einsatz von Fluid­ oszillatoren konzipiert und im La­ b or­ massstab erfolgreich getestet.

lanz: «Die entwickelten Verwirbelungs­ düsen mit Oszillator funktionieren fluiddynamisch hervorragend bei moderaten Prozessgeschwindigkeiten und bei feinen bis mittleren Garnen. Für hohe Prozessgeschwindigkeiten und grobe Garne müssen weitere Tests gefahren und allenfalls weitere Optimierungsschritte vorgenommen werden.» Im Laborversuch konnten dank der neuartigen Düse 30 % Energie gespart werden.

30 Prozent weniger Energie

Die Ergebnisse des Projekts haben die Verantwortlichen von Heberlein darin bestärkt, die Entwicklung der Verwirbelungsdüse bis zur Marktreife voranzutreiben.

«Mit Blick auf ein serienreifes Produkt muss die Verwirbelungsdüse verkleinert werden. Auch muss die neue Komponente so ausgelegt werden, dass sie in bestehende wie neue Maschinen eingebaut und für verschiedene Garntypen genutzt werden kann», sagt Heberlein-Projektmanager Andreas Brunner. Bis zu einem marktreifen Produkt rechnet Brunner mit einer mehrjährigen Entwicklungszeit.

Als Einsatzgebiet für die neuen Verwirbelungsdüsen steht die Produktion von Teppichgarnen und technischen Garnen (für Sicherheitsgurten, Airbags, Lw-Blachen usw.) im Vordergrund, während deren Einsatz im Bereich der Textilgarne (Kleiderproduktion) wegen der hohen Fadendichte in den dort eingesetzten Spinnmaschinen schwierig ist. In den beiden Einsatzgebieten ergibt sich ein erhebliches Einsparpotenzial, wie die folgende Überschlagsrechnung zeigt: Eine Chemiefaserspinnerei, deren Maschinen beispielsweise 640 Garne herstellen, verbraucht rund 36 000 m³ Druckluft pro Stunde, zu deren Produktion Kompressoren rund 3600 kWh Strom benötigen.

Diese Fabrik braucht also für die Verwirbelung der Garne in der Stunde etwa so viel Strom wie ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt pro Jahr. Einer Expertenschätzung zufolge liessen sich bei einem weltweiten Einsatz der neuen Verwirbelungstechnologie jährlich 360 GWh Strom sparen, was der Jahresproduktion eines grösseren Wasserkraftwerks entspricht.

Mehrere Jahre bis zur Marktreife

In einem mehrjährigen Folgeprojekt – finanziert aus dem Pilot- und Demonstrationsprogramm des BFE – wurde der Ein-

Ein Luftstrahl für zwei Garne – das spart Energie In herkömmlichen Verwirbelungsdüsen wird ein Druckluftstrahl von 0,5 bis 6 mm Durchmesser für die Knotenbildung eines Faserbündels eingesetzt. Die innovative Idee des neuen Verfahrens besteht darin, einen Druckluftstrahl für die Knotenbildung in zwei parallel produzierten Garnen zu nutzen. Dazu wird der Luftstrahl im schnellen Wechsel auf die beiden Garne gelenkt. Die Garne werden mit einer hohen Geschwindigkeit von bis zu 6000 m/min (entspricht 360 km/h) produziert und dabei ca. alle 8 cm mit einem Knoten versehen. Damit dies gelingt, muss der Druckluftstrahl mit einer Frequenz von rund 1500 Hertz und mehr zwischen den beiden Garnen oszillieren.

Es ist technisch sehr anspruchsvoll, den Druckluftstrahl bei so hohen Frequenzen zu steuern und den gewünschten Verwirbelungseffekt bei verschiedenen Garntypen und Produktionsgeschwindigkeiten zu erzielen.

Lassen sich zwei Garne mit einem einzigen Druckluftstrahl verwirbeln, hat das den Vorteil, dass nun im Prinzip nur noch halb so viel Druckluft benötigt wird. In der praktischen Umsetzung lässt sich die Menge an Druckluft (und damit an Energie) nicht halbieren, aber doch um ca. 30 % reduzieren. BV

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Blick auf verschiedene Garne, an denen die neue Verwirbelungstechnologie getestet wurde.

satz der Technologie nun im industriellen Massstab erforscht. Dabei wurden verschiedene Varianten einer Oszillator-basierten Verwirbelungsdüse (vgl. Textbox 1) konstruiert und anschliessend im Heberlein-Labor in Wattwil, aber auch im Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen und auf einer industriellen Spinnereimaschine mehreren Testprogrammen unterzogen.

Nachdem das Projekt Anfang 2022 mit dem Schlussbericht abgeschlossen wurde, zieht Dr. Benjamin Rembold vom Engineering-Büro «streamwise» eine positive Bi-

Pilot- und Demonstrations­ projekte des BFE Das hier vorgestellte Projekt wurde vom Pilot- und Demonstrationsprogramm des Bundesamts für Energie (BFE) unterstützt. Mit dem Programm fördert das BFE die Entwicklung und Erprobung von innovativen Technologien, Lösungen und Ansätzen, die einen wesentlichen Beitrag zur Energieeffizienz oder der Nutzung erneuerbarer Energien leisten. Gesuche um Finanzhilfe können jederzeit eingereicht werden. www.bfe.admin.ch/pilotdemonstration

Kontakt www.bfe.admin.ch

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Weiss Technik entwickelt Mikrowellen-Trocknungsanlage für PU-Schäume

Schnell, homogen und energieeffizient Dichtungsbänder für Fenster- und Türanschlüsse, Dehnfugen und Trennwände müssen viel aus- und gut dichthalten. Deshalb werden im Bauwesen häufig Quell- oder Kompribänder eingesetzt. Die vorkomprimierten PU-Schäume werden mit einer speziellen Imprägnierung versehen. Ein Dichtungsspezialist wollte die Produktion dieser Bänder ohne Qualitätsverlust energie- und kosteneffizienter gestalten. Weiss Technik bot mit einer kontinuierlich arbeitenden und prozessoptimierten Mikrowellen- Trocknungsanlage eine passgenaue Lösung.

Für Anwendungen, bei denen eine hohe Fugendichtigkeit gefordert ist, bietet ein Dichtungsspezialist spezielle Kompribänder an. Diese Bänder aus PU-Schaum dehnen sich nach dem Einbau langsam aus und dichten dadurch dauerhaft ab. Dabei verhindert eine spezielle Kunstharzpolymer-Imprägnierung das Eindringen von Kälte und Feuchtigkeit. Die Imprägnierung verfügt überdies über einen UV- und Alterungsschutz und ist flammenhemmend.

Das Imprägnieren der PU-Schäume ist ein einfacher, aber energieintensiver Prozess, bei dem das Imprägnat in einem Tauchbad aufgetragen wird. Da die Restfeuchte für die Weiterverarbeitung nur etwa 10 % betragen darf, muss der Wasseranteil anschliessend deutlich reduziert werden.

auf die Mikrowellen-Technologie zurückgegriffen, die sich nach einer ersten Analyse ideal für das sichere und effiziente Trocknen der feuchten, Imprägnat-getränkten PU-Schäume eignet. Entscheidend dafür ist der elektrische Verlustwert der Schäume, der über 0,01 liegt, was bedeutet, dass die Bänder die Mikrowellenstrahlung hervorragend absorbieren. Dadurch können sie gezielt bestrahlt und von innen heraus erwärmt und getrocknet werden.

Kontinuierlicher Prozess sichert hohe Effizienz

Bestehenden Prozess nachhaltig optimieren

Dank des patentierten hexagonalen Aufbaus sichert die vötschoven VHM Mikrowellenanlage einen effizienten und homogenen Trocknungsvorgang. (Bilder: Weiss Technik)

Um die energieeffiziente Trocknungstechnik zu erhalten, ohne auf zuverlässige Trocknungsergebnisse zu verzichten, wurde Weiss Technik mit der Entwicklung einer entsprechenden Lösung beauftragt.

Als einer der führenden Partner für wärmetechnische Speziallösungen entwickelte Weiss Technik eine besonders energieeffiziente Trocknungsanlage. Dabei wurde

KUNSTSTOFFTECHNOLOGIE FÜR DIE ZUKUNFT

Anders als bei herkömmlichen Öfen, muss dabei nicht der gesamte Ofen erwärmt werden. Die Mikrowellen bewirken einen direkten Energieeintrag in das zu trocknende Werkstück, die Umgebungsluft bleibt kalt. Dadurch benötigen MikrowellenTrocknungsanlagen erheblich weniger Energie. Die realisierte PU-Schaum-Trocknungsanlage weist so einen hervorragenden Wirkungsgrad von 90 % auf.

Die neue Trocknungsanlage wurde als Durchlaufanlage konzipiert und realisiert.

„Hand in Hand mit der Industrie und mit Forschungsinstitutionen bilden wir die Zukunft der Kunststofftechnologie der Schweiz.“

www.katz.ch

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Mit einem Wirkungsgrad von 90 % arbeitet die Mikrowellen-Trocknungsanlage hocheffizient und sichert die zuverlässige Trocknung der imprägnierten Bänder.

Nach der Imprägnierung in einem Tauchbad laufen die Bänder aus PU-Schaum durch den Mikrowellentrockner. Dabei reicht die Transportgeschwindigkeit von >2 m/min und wird automatisch an die jeweilige Materialstärke des PU-Schaums angepasst. Das Transportband besteht aus mikrowellentransparentem glasfaserverstärktem PTFE und hat keinen Einfluss auf die Mikrowellenstrahlung. Damit kann fast die gesamte Energie in die Bänder eingebracht werden. Beim Ein- und Austritt in den Mikrowellentrockner durchlaufen die Bänder einen Mikrowellen-Eingangs- bzw.

Ausgangsfilter.

Homogene Trocknung für optimale Qualität Herzstück der Anlage ist das Mikrowellensystem mit einer vötschoven VHM Mikrowellenanlage mit einer Frequenz von 2,45 GHz. Die patentierte hexagonale Kammergeometrie und die patentierte Position der Mikrowelleneinkopplung sind entscheidend für die homogene Feldverteilung und damit die gleichmässige Trocknung der PU-Schäume. Dieses zeigt sich auch in der Praxis. Die Qualitätskontrolle der fertigen Kompribänder bestätigt, dass die Feuchteabweichung, bezogen auf eine ganze Rollenbahn, über das Volumen nur ein bis zwei Prozent beträgt und damit innerhalb des geforderten Toleranzbereiches liegt. Dadurch ist der anfallende Verschnitt beim nachgelagerten Cutting minimal.

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Prozessparameter, zur Fehleranalyse und für Predictive Maintenance Applikationen.

Für die Prozesskontrolle sind darüber hinaus spezielle Infrarotkameras in der Mikrowellenkammer installiert. Mit deren Daten lässt sich die Oberflächentemperatur des Prozessgutes flächig auswerten. Wie die Prozesskontrolle noch weiter optimiert werden kann, untersuchte das universitäre Forschungsprojekt Smart tomographic sensors for advanced industrial process control «Tomocon». Das Ergebnis: Tomographische Sensoren messen zuverlässig die

Feuchte im Schaummaterial und sind daher künftig gute Mittel zur Regelung und Qualitätssicherung bei der Schaumtrocknung. In der Summe überzeugt die Mikrowellen-Trocknungsanlage technisch und wirtschaftlich.

Kontakt Weiss Technik AG CH-8852 Altendorf info.ch@weiss-technik.com www.weiss-technik.ch

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Bringing Innovations to Success!

HIGH PERFORMANCE MOLDS – FOR YOUR SUCCESS Büchler Reinli + Spitzli AG (BRS) – Werkzeug- und Formenbau / Switzerland entwickelt innovative und kompakte «High-Performance» Multi-Kavitätenwerkzeuge für technische Formteile, Packaging- und Pharmaceutical / Medical Device – Anwendungen.

In partnerschaftlicher Zusammenarbeit entstehen intelligente und optimal ausgearbeitete Lösungen und Werkzeugkonzepte für eine effiziente Produktion. Dabei stehen die Wirtschaftlichkeit und Qualität der Produkte und Produktion für uns immer im Fokus.

Büchler Reinli + Spitzli AG deckt die gesamte Formenbau-Prozesskette von der DFM-Analyse, Engineering, Umsetzung im Pilot- bis zum Produktionswerkzeug inklusive WerkzeugValidation und Qualitätsmanagement ab.

Wir verstehen uns als Ihr Partner, der gemeinsam mit Ihnen die optimale Lösung für Ihr Projekt findet. Bringen Sie Ihr Produkt mit unseren umfassenden Leistungen, durchgängigen Design-, Engineering- und Fertigungskapazitäten und klarem Fokus auf Wirtschaftlichkeit und Qualität auf den Markt.

Wir freuen uns sehr, Ihnen unsere Dienstleistungen und Produkte zu präsentieren.

Einfache Steuerung und Prozessüberwachung Gesteuert wird die Trocknungsanlage über die bewährte Weiss Simpac Steuerung.

Diese ermöglicht die kontinuierliche Datenaufzeichnung zur Dokumentation der

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Effiziente Kleinserie

Kleine Losgrössen wirtschaftlich verschweissen Die händische Einsenkung von 18 Messingbuchsen in einen Kunststoffrahmen für ein Steuergerät war für den Produzenten ein aufwändiger und damit kostenintensiver Prozess. Mit dem Ultraschallschweissen bot sich eine effiziente Alternative, die die Taktzeiten erheblich verkürzte und sich dadurch auch finanziell lohnte – trotz geringer Stückzahlen.

Mit Produktionszeiten von mehr als drei Minuten pro Bauteil war die Bestückung eines Kunststoffrahmens für die apra-plast Kunststoffgehäuse-Systeme GmbH bisher eine zeitaufwändige Aufgabe. Grund für die langen Taktzeiten waren die insgesamt 18 Messingbuchsen, die mittels Wärme einzeln in den Rahmen eingesenkt werden mussten. Ein automatisiertes Verfahren rechnete sich aufgrund der geringen Stückzahl nicht. Auch das Umspritzen der Buchsen als alternativer Prozess schied aufgrund hoher Kosten aus.

Die Herrmann Ultraschall GmbH & Co KG erfuhr in einem der regelmässigen Austausche mit apra-plast von der Herausforderung und kam mit einer Idee für ein effizienteres Verfahren auf den langjährigen Geschäftspartner zu. In gemeinsamer Zusammenarbeit konnte eine spezielle Ultraschall-Schweisslösung entwickelt werden.

Das Ergebnis: Die Produktionszeiten des Bauteils wurden deutlich verkürzt und die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses gesteigert.

Fünfmal so schnell dank spezieller Messer-Sonotrode Die Fügeaufgabe bestand darin, mit Hilfe von Ultraschall mehrere Messingbuchsen gleichzeitig in den Kunststoffrahmen aus Polycarbonat einzusenken. Dafür wurde zunächst eine spezielle Sonotrode entwickelt, die alle Buchsen pro Rahmenseite gleichzeitig präzise einsenken kann. Die bisher notwendigen 18 Arbeitsschritte für den Komplettrahmen konnten auf vier verringert werden, wodurch sich die Taktzeit auf knapp 40 Sekunden senkte – das entspricht nur noch einem Fünftel der ursprünglichen Dauer.

Während des Schweissvorgangs selbst liegt die sogenannte Messer-Sonotrode 24

Durch die Nutzung einer speziellen Messer-Sonotrode beim Einsetzen von Messingbuchsen in einen Rahmen konnten die notwendigen Arbeitsschritte von 18 auf vier reduziert werden.

(Bilder: Herrmann Ultraschall)

über eine ganze Rahmenlänge auf allen Messingbuchsen dieser Seite gleichzeitig auf. Die Buchsen werden durch den Ultraschall zum Schwingen angeregt, übertragen den Schall auf den Kunststoffrahmen und leiten den Schmelzvorgang ein. Die Schmelze fliesst in die Hinterschnitte der Buchsen ein, wodurch eine feste Verbindung erzeugt wird. Durch dieses Vorgehen können die Messingbuchsen vollständig in den Rahmen eingebettet werden, während gleichzeitig dessen Material geschont wird. So entsteht ein optisch einwandfreies Ergebnis.

Beim Schweissprozess ist das vollständige und gleichmässige Einsenken der Buchsen essenziell, da der Rahmen für die Herstellung des Endprodukts, ein Steuergerät, mit einem Gegenstück verschraubt wird. Unregelmässigkeiten auf der Oberfläche, wie etwa durch hervorstehende Buchsen, könnten dafür sorgen, dass beide Teile des

Kunststoffgehäuses später nicht dicht miteinander verbunden werden.

Um ein gleichmässiges Einsenken der Buchsen gewährleisten zu können, muss das Bauteil während des Schweissvorgangs in der Maschine vollständig plan

Beim Schweissvorgang liegt die Sonotrode nur auf den Messingbuchsen auf. Das schont das Material des Kunststoffrahmens.

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Eine der Messingbuchsen vor (links) und nach dem Schweissvorgang (rechts). Das vollständige und gleichmässige Einbetten der Buchsen ist essenziell für ein optimales Endprodukt.

Der Kunststoffrahmen wird während des Schweissvorgangs in eine speziell entwickelte Werkstückaufnahme eingespannt, damit die Buchsen vollständig und gleichmässig eingebettet werden können.

Durch schnelles Umrüsten kann die Ultraschall-Schweissmaschine auch für andere Anwendungen, wie das Einschweissen eines Sichtfensters in ein Kunststoffgehäuse, genutzt werden.

liegen und bewegungsfrei fixiert werden können. Hierfür wurde eine spezielle Werkstückaufnahme mit Einfräsungen entwickelt. Sie ermöglicht es dem Anwender, das Bauteil sicher in der Werkstückaufnahme einzulegen, festzuspannen und die erste Rahmenseite zu schweissen. Danach wird das Teil gedreht und mit der zweiten Rahmenseite neu fixiert und ebenfalls verschweisst. Mit insgesamt vier Schritten sind alle 18 Buchsen eingebettet. Im Projektentwicklungsprozess war es schliesslich die Kombination aus speziell gestalteter Sonotrode und Werkstückaufnahme, die für den langen Rahmen mit 310 mm Kantenlänge einen prozesssicheren Ultraschall-Schweiss- bzw. Einsenkvorgang ermöglichte.

(PMMA) eingelassen wird. Die Scheibe wurde bisher von Hand geklebt, was jedoch mehrere Nachteile mit sich brachte.

So muss die Verbindung zwischen den Bauteilen wasserdicht sein, um die reibungslose Funktionalität des Endprodukts zu gewährleisten. Durch den Einsatz von Kleber kam es jedoch immer wieder zu Lufteinschlüssen, die die Dichtheit gefährdeten. Zudem konnten die Bauteile durch den händischen Klebevorgang verrutschen, worunter nicht nur die Dichtheit, sondern auch die Optik des Endprodukts leiden. Erste Tests ergaben, dass der Einsatz von Ultraschall hier zu einer Steigerung der Produktqualität beitragen konnte.

Das Sichtfenster wird durch das Ultraschallschweissen absolut dicht mit dem Kunststoffgehäuse verbunden. Der Verzicht auf Kleber wiederum sichert auch ein optisch einwandfreies Ergebnis und schafft eine umweltverträgliche Verbindung ganz ohne Zusatzstoffe. Ein entscheidendes Kriterium für den Einsatz der UltraschallSchweisstechnologie bestand auch in der Möglichkeit der Prozessüberwachung: Indem jeder einzelne Schweissvorgang genau überwacht und validiert werden kann, sorgt die Maschine für eine bisher unerreichte Prozesssicherheit.

schlaggebend für die Entscheidung war eine eingehende Grundlagenschulung zum Ultraschallschweissen sowie Beratung hinsichtlich der finanziellen als auch der technischen Machbarkeit des Projekts. Mit einer Leihmaschine konnte der Kunde Tests unter realen Produktionsbedingungen im eigenen Haus durchführen und sich bereits vorab mit dem Einsatz der Technologie vertraut machen.

Eine Maschine für mehrere Anwendungen Um die Amortisationszeit der UltraschallSchweissmaschine zu reduzieren, schlug das Engineering Team von Herrmann anhand der aktuellen Projekte von apra-plast weitere Einsatzmöglichkeiten vor. Durch das Schnellwechselsystem für die Schweisswerkzeuge kann die Schweissmaschine in wenigen Minuten für eine andere Anwendung umgerüstet werden. Zusätzlich zum Rahmen wurde ein weiteres Projekt umgesetzt, das ebenfalls in Kleinserie gefertigt wird.

Bei diesem Produkt handelt es sich um das Kunststoffgehäuse eines Messgeräts, in das ein Sichtfenster aus Plexiglas 3–4/2022

Erfolgsfaktoren Schulung und Beratung Mit diesen beiden entwickelten Lösungen arbeitet apra-plast zum ersten Mal mit der Ultraschall-Schweisstechnologie. Aus-

Fazit Die entwickelte Schweisslösung verdeutlicht, dass sich der Einsatz von Ultraschall auch bei kleinen Losgrössen lohnen kann.

Voraussetzung hierfür ist eine umfassende Betreuung über die gesamte Projektdauer hinweg, sodass eine vielseitig anwendbare Maschine entwickelt werden kann. Gerade händischen Fügeverfahren gegenüber bietet das Ultraschallschweissen den grossen Vorteil von schnelleren Produktionszeiten und einer Steigerung der Produktqualität, sodass ganze Herstellungsprozesse wirtschaftlicher, effizienter und auch nachhaltiger gestaltet werden können.

Kontakt Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG D-76307 Karlsbad +49 7248 79-0 www.herrmannultraschall.com

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Automatisierte Konstruktion für 3D-Druck

Designkonfiguratoren: Potenzial für 3D-Druck Für viele 3D-Druck-Anwendungen stellt der aufwändige Konstruktionsprozess den grössten Bottleneck dar. In diesem Beitrag präsentieren wir, wie mit Designkonfiguratoren eine digitale Prozesskette geschaffen werden kann, mit welcher Nutzer produktionsfertige Designs selber erzeugen können. Wir gehen dabei auf die wichtigsten Potenziale und Herausforderungen für die Implementierung solcher Systeme ein.

Daniel Omidvarkarjan ¹, Patrick Beutler ¹ und Simon Ritter ², Prof. Dr. Mirko Meboldt ² Additive Fertigungsverfahren (AM) im Kunststoffbereich sind mittlerweile soweit entwickelt, dass sie in der Industrie eta­ bliert sind. Zu den gängigsten Kunststoff AM Verfahren gehören dabei Selective Laser Sintering (SLS), Multi-Jet Fusion (MJF), Stereolithografie (SLA) und Fused Deposition Modeling (FDM). AM ist im Anwendungsfeld des Prototypings gross geworden; heute etabliert sich die Fertigungs­technologie zunehmend im Bereich von Endprodukten, wie z. B. Greifersysteme in der Verpackungsindustrie, Ersatzteile, technische Betriebsmittel, wie Montagehilfen, Spannvorrichtungen oder auch Formen für die Herstellung von Guss- und Faserverbundteilen. AM wird zunehmend zu einem Wertschöpfungstreiber mit klaren Wettbewerbsvorteilen durch die Vereinfachung von Produktions- und Montageschritten, verbesserte Performance von Bauteilen, kurze Fertigungszeiten und die Möglichkeit für Individualisierung.

Industriebeispiele zeigen, dass sich die Fertigungskosten von AM rechnen, aber die Konstruktionsaufwände pro individualisiertem Bauteil zunehmend ins Gewicht fallen und daher dem Geschäftsmodell entgegenwirken. Die manuelle, oft zeitintensive und repetitive Konstruktion durch Experten in klassischen CAD Systemen machten individualisierte AM Kleinserien wirtschaftlich uninteressant. Zusammen-

Daniel Omidvarkarjan, Patrick Beutler, beide Inspire AG, ² Simon Ritter, Prof. Dr. Mirko Meboldt, beide Produktentwicklungsgruppe Zürich pd|z, ETH Zürich 1

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rungen der individualisierten Bauteilproduktion ist durch AM für viele Anwendungen gelöst, die Konstruktion muss daher nachziehen. In diesem Artikel präsentieren wir anhand von drei Fallstudien das Zusammenspiel von AM und Designkonfiguratoren und gehen dabei auf Potenziale und Herausforderungen bei der Implementierung ein.

Erfolgreiche Implementierung in industriellen Fallstudien

Mirko Meboldt: Die Herausforderungen der individualisierten Bauteilproduktion ist durch AM für viele Anwendungen gelöst, die Konstruktion muss daher nachziehen. (Bild: pd|z)

fassend kann man sagen, dass die Herausforderungen von AM Wertschöpfungs­ ketten sich von der Fertigung in die Konstruktion verschieben.

Um digitale AM Prozessketten wirtschaftlich erfolgreich zu implementieren muss der Konstruktionsprozess effizienter werden, beispielsweise durch dessen (Teil-) Automatisierung. So arbeiten auch wir von der Produktentwicklungsgruppe Zürich (pd|z) der ETH Zürich & Inspire AG intensiv an neuen Methoden und Tools für die Designautomation von AM Bauteilen. Dies beinhaltet auch webbasierte Designkonfiguratoren. Auf Produktebene sind diese seit langem etabliert, wie z. B. in der Autoindustrie. Inzwischen gibt es auch Lösungen und Ansätze um Bauteile auf der Gestaltebene zu konfigurieren. Im Bereich Kunststoff AM gibt es jedoch noch wenig implementierte Beispiele, trotz des vielversprechenden Potenzials. Die Herausforde-

Konfiguration von Befestigungspunkten (3D Insert) Mit dem 3D Insert (Link: www.3 d-insert. com) wurde am pd|z in Zusammenarbeit mit Alpa ein verbesserter Gewindeeinsatz für AM Kunststoffbauteile entwickelt. Im Gegensatz zu marktüblichen Lösungen überträgt das 3D Insert die Kraft über einen Formschluss auf das Kunststoffbauteil und kommt deshalb ohne Presswerkzeuge oder Klebstoffe zurecht. Zudem kann es durch wenige Handgriffe aus dem Bauteil entfernt und wiederverwendet werden.

Für die Aufnahme des Gewindeeinsatzes im Bauteil und die spätere formschlüssige Verbindung wird jedoch eine komplexe Gegengeometrie benötigt. Diese ist aus Perspektive der Fertigung unproblematisch, jedoch steigt der Designaufwand erheblich an, da für jeden Befestigungspunkt die komplexe Gegenöffnung platziert und auskonstruiert werden muss.

An diesem Punkt setzt der Designkonfigurator für das 3D-Insert an: In einem Web­ in­terface kann ein Bauteil in Form einer .stl-Datei hochgeladen und die Gegengeometrien können für die Aufnahme der Gewindesätze platziert werden. Die Positionierung kann dabei entweder über Drag and Drop oder durch den Upload von Koordinaten erfolgen. Der Designkonfigurator 3–4/2022

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Konfigurator zum Platzieren von Gewindeeinsätzen in Kunststoff AM Bauteile (Bildquelle: pd|z)

KunststoffXtra Links: Screenshot des Designkonfigurators, rechts: konfigurierte Abdeckungen hergestellt mit Lasersintern (Bildquelle: Novoflex)

fügt dann an den gewünschten Positionen automatisch die Gegenöffnungen ein. Eine Live-Vorschau zeigt an, wie das modifizierte Bauteil aussieht. Anschliessend kann die konfigurierte Datei heruntergeladen oder auf einen Server übermittelt werden (z. B. für die automatische Bestellung bei einem AM Dienstleister). Für die Entwicklung des Designkonfigurators wurde hierbei das CAD Programm Rhino/Grasshopper genutzt. Mithilfe des Clouddienstes Shape­ diver kann dieser dann über eine Webseite oder ein App zugänglich gemacht werden. Diese integrale Verknüpfung von Normteilen, automatisiertem Designservice und AM Produktion schafft die Grundlage für neue digitale Wertschöpfungsketten und Geschäftsmodelle.

Individualisiertes Fotografie-Zubehör (Novoflex) Ausgabe 3-4/2022 In Zusammenarbeit mit Novoflex wurden 21.04.2022 gleich zwei Pilot-KonfiguratorenET: entwickelt.

Als traditioneller Hersteller von professioDUS: 28.03.2022 nellem Fotografie-Zubehör hat das Unter-

Plastics have improved the world.

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FUTURE IN PLASTICS www.grafe.com

GRAFE improves plastics.

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A dditive F ertigung

KUNSTSTOFF XTRA

Anwendung und Zielgruppe eine reduzierte Nutzerakzeptanz vorliegen, vor allem wenn bei kommerzieller Nutzung Bauteilgeometrien hochgeladen werden müssen.

Eine weitere Herausforderung liegt im benötigten Know-how. So sind neben Kenntnissen hinsichtlich Konstruktion für AM typischerweise auch Expertise in CAD Scripting und Web Development notwendig. Zu guter Letzt ist die Identifikation geeigneter Produkte, oder genauer Produktfamilien, entscheidend um eine erfolgreiche Implementierung durchzuführen.

Industriepartner gesucht Konfigurierbares Stativzubehör für den Selbstdruck mit Fused Deposition Modeling (Bildquelle: pd|z)

nehmen einen starken Fokus auf spanende Fertigung mit Metall. Dies stellt teilweise eine Herausforderung für die Produktentwicklung dar, da individuelle Kundenbedürfnisse oder explorative Produktideen nicht wirtschaftlich bedient werden können. Aus diesem Grund bietet sich erneut die Kombination aus AM und De­ signkonfiguratoren an. Massgeschneiderte Bauteile können ohne CAD Kenntnisse schnell und automatisiert von Endnutzern gestaltet und aus Kunststoff in kleinen Losgrössen gefertigt werden.

Der erste Konfigurator bietet Kunden die Möglichkeit, zu einem bestellten Balgengerät (Vorrichtung für Makrofotografie) eine personalisierte Abdeckung zu erhalten.

Diese kann mit einem eigenen Schriftzug versehen und als Ausführung mit oder ohne Griff gewählt werden. Aufgrund der hohen Ansprüche hinsichtlich Haptik und Oberflächenqualität wurde hierfür das SLS Verfahren ausgewählt.

Mithilfe des zweiten Konfigurators können Kunden Stativzubehör individualisieren. So gibt es verschiedene vordefinierte Aufsätze, wie etwa eine Ablageschale oder Smartphonehalterung. Darüber hinaus gibt es ein Blanko Modul, womit fortgeschrittene Nutzer eigene Aufsätze gestalten können. Im Gegensatz zum Balgenkonfigurator können die erstellten Modelle gleich als .stl-Datei heruntergeladen und selber auf einem FDM-Drucker hergestellt werden. Der Konfigurator hilft daher, primär zu verstehen, welche zukünftigen Produkte gefragt sein können und wie diese aussehen sollen. In diesem Fall wird der Konfi28

gurator also genutzt, um Daten zu sammeln und so eine aktive Marktforschung im Sinne von Open Innovation zu betreiben.

Vielfältige Potenziale für die Kunststoffindustrie Die präsentierten Fallstudien zeigen auf, wie vielfältig Designkonfiguratoren im Kontext Kunststoff AM eingesetzt werden können und welche Potenziale sich daraus ergeben. So ermöglichen sie einerseits neue Geschäfts- und Wertschöpfungsmodelle. Beim 3D-Insert etwa fungiert der Konfigurator als zusätzliche Dienstleistung zum eigentlichen physischen Produkt (Gewindeeinsatz), wohingegen beim Stativzubehör die Generierung von Nutzerdaten im Sinne von Open Innovation im Vordergrund steht. Die zugrundeliegende Automatisierung des Designprozesses führt zu signifikanten Zeit- und Kostenersparnissen, welche häufig individualisierte AM Produkte erst wirtschaftlich machen. Diese Automatisierung ermöglicht ausserdem eine nahtlose Einbindung in die digitale Prozesskette von AM. Mit webbasierten De­ signkonfiguratoren wird zudem aufgrund des intuitiven Zugangs und der Plattform­ unabhängigkeit eine grosse Reichweite erzielt, mit welcher auch neue Kundensegmente erreicht werden können. Die spielerische Interaktion führt zu einem verbesserten Nutzererlebnis mit dem Gefühl, selbst ein Produkt erstellt zu haben.

In der Implementierung von Konfiguratoren gibt es jedoch auch Herausforderungen. So kann abhängig von der genauen

Zusammenfassend können wir festhalten, dass Kunststoff AM und Designkonfiguratoren hervorragend zusammenpassen. Sie kombinieren die wirtschaftliche Fertigung von Kleinserien mit einem intuitiven und effizienten Zugang zum Design für Endnutzer. Wie in den Fallstudien gezeigt, sind die technischen Voraussetzungen für die Implementierung solcher Designkonfiguratoren heute schon grösstenteils gegeben. Ähnlich wie bei der Entwicklung von AM Produkten im Allgemeinen ist dabei jedoch die Identifizierung einer geeigneten Anwendung zentral und ein iteratives Vorgehen zu empfehlen. Am pd|z werden wir die Nutzung solcher Designkonfiguratoren in Kombination mit AM und die Identifikation geeigneter Cases weiter erforschen.

Zusätzlichen Forschungsbedarf sehen wir in der Beurteilung und Messung des Einflusses solcher Konfiguratoren auf die gesamte Wertschöpfungskette eines Unternehmens. Wir sehen grosses Potenzial in der Integration höherwertiger Features, welche mit Ansätzen aus den Bereichen Knowledge Based Engineering (KBE) oder Machine Learning (ML) die CAD Modellierung unterstützen.

Um diese Forschung weiter voranzutreiben, sind wir fortlaufend auf der Suche nach Partnerschaften für gemeinsame Projekte und Kooperationen. Interessierte können uns jederzeit mit ihrem Anliegen kontaktieren.

Kontakt Produktentwicklungsgruppe Zürich pd|z ETH Zürich meboldtm@ethz.ch www.pdz.ethz.ch n 3–4/2022

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A dditive F ertigung

Archäologische Objekte darstellen

Augmented Reality trifft auf Lasersintern An der Zürcher Hochschule der Künste werden Augmented Reality und 3D-Druck als mögliche Unterrichtsmaterialien der Zukunft untersucht. Für das innovative Projekt stellte Sintratec ein 3D-gedrucktes Replikat eines archäologischen Fundes.

Jonas Christen ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Gruppe Knowledge Visualization an der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK). Im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt sein Team immersive Unterrichtsmaterialien basierend auf Augmented Reality (AR). In einem Pilotversuch sollen Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe 1 dadurch ein vertieftes Verständnis zu den Arbeitsmethoden der Archäologie erhalten. Das erfolgt aber nicht nur digital: «Eine reine AR-Anwendung birgt die Gefahr, dass die Schülerinnen und Schüler durch die Faszination fürs Medium abgelenkt sind und wenig Informationen aufnehmen», so Christen. Deshalb wird die AR-Technologie mit einem analogen Arbeitsheft kombiniert.

«Die Sintratec-Technologie ermöglicht uns eine sehr detaillierte Darstellung der äusserst feinen Aspekte von archäologischen Objekten.»

Jonas Christen, Wissenschaftlicher Mitarbeiter Knowledge Visualization, ZHdK

Archäologie hautnah erleben «Im Heft folgen wir dem archäologischen Objekt von der Entdeckung, über die Ausgrabung, Dokumentation und Rekonstruktion bis hin zur Erarbeitung dessen möglichen Nutzung», erklärt Christen. Mit Augmented-Reality-Brillen können die Schülerinnen und Schüler dabei die jeweiligen Arbeitsschritte dreidimensional und animiert auf der Oberfläche des Heftes erleben, um so ein besseres Gespür für 3–4/2022

Jonas Christen, Wissenschaftlicher Mitarbeiter Knowledge Visualization, ZHdK (Bild: Sintratec)

die Vorgehensweisen der Archäolog*Innen zu erlangen. Nebst dem alten Medium Papier und dem neuen Medium AR wird das Unterrichtsmaterial durch ein drittes ergänzt: Den 3D-Druck.

Der Kettenverteiler vom Uetliberg Bei diesem Projekt geht es konkret um ein aus mehreren Ketten und Ringen bestehendes Objekt aus Bronze – ein sogenannter Kettenverteiler – das vermutlich als Verzierung für Pferde eingesetzt wurde. Das Fundstück stammt aus dem Jahre 400 v. Chr. und wurde 2014 am Uetliberg bei Zürich freigelegt. Bei so einem hochkomplexen Teil stellte sich der 3D-Druck bald als einzige praktikable Fertigungsmethode heraus, um ein möglichst realitätsgetreues Replikat zu schaffen. «Die 3D-gedruckte Nachbildung dient den Schülerinnen und Schülern als Anschauungsobjekt, um die Dimensionen des Fundes erfahrbar zu machen, kann aber auch Archäolog*Innen neue

Erkenntnisse zur möglichen Nutzung liefern», so Christen.

Ein lasergesintertes Replikat Der Kettenverteiler wurde schliesslich aus stabilem PA12 Material auf dem Sintratec S2 System gedruckt. Das selektive Lasersintern (SLS) erwies sich für Jonas Christen als ideales Verfahren: «Die SintratecTechnologie ermöglicht uns eine sehr detaillierte Darstellung der äusserst feinen Aspekte des Objekts», betont er. «Die Genauigkeit, die Robustheit und die Haptik des SLS-Drucks waren für uns entscheidende Faktoren.» Die SLS-Kette konnte im ersten Feldtest die Schülerinnen und Schüler begeistern und so erfolgreich zur Wissensvermittlung beitragen. Gerade diese spannende Kombination von Augmented Reality und 3D-gedruckten Teilen könnte also durchaus ihren Weg in zukünftige Klassenzimmer finden.

Kontakt www.sintratec.com

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KUNSTSTOFF XTRA

F ügen

Von der Industrie zur «Höhle der Löwen»

Klebepower für starke Kunststoffverbindungen In der Sendung «Die Höhle der Löwen» bekommen Unternehmen mit aussergewöhnlichen Ideen die Chance auf geschäftlichen Erfolg. Im April 2020 war es der Rostocker Hannes Mirow, dem es mit seinem Unternehmen Panthergrip gelang, die Jury mit einem ganz besonderen Produkt zu überzeugen: einem rutschfesten Schienbeinschoner.

Beim Verkleben von Kunststoffen stehen professionelle Anwender vor grossen He­ rausforderungen: Alleine durch die verschiedenen Kunststoffarten wie Thermoplaste, Duromere und Elastomere ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum, das je nach Materialanforderung oder verbindungstechnische Vorgaben spezialisierte Klebstoffe erfordert. Dass etwas ganz ohne Klebeband, Tape oder Mullbinde halten kann, hat der Unternehmer Hannes Mirow in «Die Höhle der Löwen» mit seinen rutschfesten Schienbeinschonern Panthergrip bewiesen.

Wie eine Kunststoffpolsterung auch ohne Nägel oder Schweissnaht kleben kann, zeigt die Ruderer Klebetechnik GmbH anhand hochmoderner Klebstofftechnologie. Sind es bei Panthergrip Tausende von Mikrozähnen, die sich ins Gewebe der Stutzen bohren, so ist es bei Ruderer der 2-K PUR Dispersionskontaktklebstoff technicoll 9228, der den Kunststoff auf den Schonern stabil zusammenhält. Durch die Kombination mit dem Vernetzer technicoll 9965 entsteht eine so dauerhafte Verbindung.

technicoll «schweisst» zusammen, was Schweiss löst Die Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffarten ermöglicht eine grosse Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten in den unterschiedlichsten Bereichen. In der Industrie sind es vor allem der Materialmix und die Werkstoffverbunde, die es beim Kleben zu berücksichtigen gilt.

Unsichtbar. Kraftvoll. Leistungsstark. – Hightech-Klebstoffe sorgen für starke Kunststoffverbindungen – nicht nur im Sport. (Bild: Ruderer)

Das genannte Schienbeinschoner-Beispiel macht deutlich, dass hochfeste Kunststoffverklebungen nicht nur Halt, sondern auch Schutz und Sicherheit bieten. Die Klebetechnologie, die bei den Schienbeinschonern zum Erfolg führte, basiert auf zwei hervorragenden Komponenten: dem Dispersionskontaktklebstoff technicoll 9228 und dem Vernetzer technicoll 9965. Eine Kombination, die auch im industriellen Einsatz für dauerhafte, strukturelle Verbindungen sorgt. Im Sportbereich finden sich viele Materialien aus Kunststoff, wie z. B. Sportmatten, Ski oder Outdoorbekleidung, die ebenfalls extremen Bedingungen aus-

gesetzt sind. Sonne, Nässe, Frost und Verschmutzung erfordern äusserst widerstandsfähige Klebstoff-Lösungen, die diesen Belastungen und Einflüssen von aussen langfristig standhalten. In intensiver Forschungs- und Entwicklungsarbeit hat die Ruderer Klebetechnik GmbH ihre hauseigene Klebstoffmarke technicoll perfekt auf diese Anforderungen abgestimmt. So lassen sich mit dem 2-K Epoxidharzklebstoff technicoll 8266/8267 beispielsweise Ski konstruktiv verkleben. Für Sportmatten hingegen ist der Weichschaumkleber technicoll 9129 besser geeignet und der farblose Kunststoffklebstoff technicoll 8044

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KUNSTSTOFF XTRA

F ügen

Info Ruderer ist Händler und Hersteller. Das garantiert den Kunden nicht nur die jeweils beste technologische Klebstoff-Lösung, sondern durch ein grosses Lager auch eine hohe Produktverfügbarkeit für schnelle, stabile Lieferketten sowie grösstmögliche Flexibilität, z.B. bei der Gebindegrösse oder bei Änderungswünschen von Lieferterminen.

Das breite und tiefe Klebstoffsortiment umfasst viele Premiumklebstoffe namhafter Hersteller. Die Lieferanten werden sorgfältig ausgewählt, so kommen nur Klebstoffe mit hervorragender Qualität ins Portfolio. Der Zugriff auf viele verschiedene Klebstoffmarken ermöglicht es, den Kunden eine markenunabhängige Beratung zu bieten, stets herstellerneutral im Sinne der besten Lösung für die jeweilige Anforderung.

Im firmeneigenen Technikum werden für Kunden Testverklebungen durchgeführt, um den richtigen Klebstoff ermitteln zu können. Dies ist vor allem immer dann hilfreich und sinnvoll, wenn der Kunde die genauen Eigenschaften der zu klebenden Werkstoffe nicht kennt. Zudem können die Experten Alterungstests, Klimawechseltests usw. durchführen und Zugscherfestigkeiten ermitteln. hält Kleidung, Schuhe und Gürtel stabil zusammen. Bei Ruderer nimmt der Sportsektor im Bereich «industrieller Klebeanwendungen» nur einen Bruchteil ein.

Grenzenlose Klebevielfalt in industriellen Anwendungen Für Schutz und Sicherheit sorgt auch der 2-K MMA-Klebstoff technicoll 9413, der z. B. bei der Verklebung von Polizeischutzwesten eingesetzt wird. Für Risse oder Löcher in Poolfolien hat Ruderer den Spezialklebstoff technicoll 8002 für alle Weich-PVC-Folien entwickelt. Das Besondere ist, dass er sogar unter Wasser funktioniert. Die über Jahrzehnte bewährten Hightech-Klebstoffe von Ruderer stellen ihre ausgezeichneten Klebeeigenschaften auf Kunststoffen u.v.a. immer wieder aufs Neue unter Beweis. Sei es auf Verkaufsdisplays, Schaumstoffmatten, Betonwänden oder auf Flusskreuzfahrtschiffen, wo grosse und schwere Kunststoffplatten auf verzinkten Stahlflächen fixiert werden müssen. Ob für Montageoder Reparaturverklebungen, für kleinflächige oder grossflächige Verklebungen, ob für konstruktive und transparente Verklebungen oder Verklebungen im direkten Kontakt mit Lebensmitteln – die Hochleistungsklebstoffe von Ruderer gewähren in allen industriellen Anwendungsbereichen höchste Qualität, optimales Produktdesign und Prozesssicherheit in ihrer Verarbeitung.

Materialvielfalt perfekt kombiniert. Perfekt geklebt.

Auch in der Automobil- und Verpackungsindustrie, der Kunststoffverarbeitung, der Bauindustrie, dem Maschinenbau, der Me3–4/2022

Mehr Stabilität für Ihren Prozess.

dizintechnik und der Elektronikbranche spielen Kunststoffe als Form- oder Gussteile, Folien und Fasern eine grosse Rolle.

Allein die grosse Anzahl an verschiedenen Kunststoffsorten zeigt, wie vielfältig die Kombinationsmöglichkeiten sind. Das Kleben von Kunststoff erfordert in diesen Bereichen hochwertige Industrieklebstoffe, die so hergestellt sind, dass sie thermische Spannungen ausgleichen und sich den physikalischen und mechanischen Eigenschaften ihrer Werkstoffe komplett anpassen. Sie brauchen eine beschleunigte Aushärtung, eine extreme Klebekraft und eine extrem hohe Widerstandskraft, z. B. gegenüber Witterungseinflüssen, Temperaturschwankungen, Stössen, Schall und Vibrationen. Unabhängig davon, ob es sich dabei um klein- oder grossflächige Verklebungen handelt. Die Klebestellen müssen zudem so konstruktiv gestaltet sein, dass weder zu geringe noch überdimensionierte Klebespalten entstehen. Um all diese Herausforderungen mit der jeweils besten Klebstoff-Lösung zu erfüllen, bietet Ruderer seinen Kunden ein breites Sortiment an Klebstoffen namhafter Hersteller und ein kompetentes Techniker-Team, das bei der Auswahl behilflich ist. Das Verkleben von Kunststoff ist eine Kunst, die Ruderer perfekt beherrscht und mit Branchenkenntnis sowie Know-how untermalt.

Kontakt Ruderer Klebetechnik GmbH D-85604 Zorneding info@ruderer.de www.ruderer.de

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KUNSTSTOFF XTRA

A us - / W eiterbildung

Es fehlt vor allem an Software-Spezialisten

Fachkräftemangel bedroht den Mittelstand Der Fachkräftemangel in Deutschland spitzt sich zu. Immer mehr mittelständische Unternehmen leiden unter fehlendem Personal. Vor allem Mitarbeiter mit digitalen Kompetenzen werden schmerzlich vermisst. Im Folgenden gibt Sage einen Überblick über den Status Quo beim Fachkräftemangel im deutschen Mittelstand sowie mögliche Lösungsansätze für diese Herausforderung.

In der Vergangenheit waren Weiterbildungen ein probates Mittel, um entsprechende Wissenslücken zu schliessen. Allerdings haben viele Firmen ihre Schulungsmassnahmen in der Pandemie zurückgefahren.

Und selbst eine Rückkehr auf Vorkrisen­ niveau würde nicht mehr reichen, um das Know-how der Mitarbeiter in Sachen Digitalisierung schnell genug auf den heute geforderten Stand zu bringen. Denn: Die Wissenslücken sind mittlerweile vielerorts schlicht zu gross. Und: Viele Schulungsangebote können mit der rasanten technologischen Weiterentwicklung nicht mithalten.

Auf den ersten Blick sieht es derzeit rein wirtschaftlich betrachtet nicht schlecht aus für den deutschen Mittelstand: Mehr als jedes zweite nicht-kapitalmarktorientierte Unternehmen mit mindestens zehn Millionen Euro Umsatz bezeichnet seine Geschäftslage als gut. Besonders zufrieden zeigen sich die chemisch-pharmazeutische

bezeichnen ihre derzeitige Situation als gut. Zu diesen Ergebnissen kommt das Mittelstandsbarometer der Prüfungsund Beratungsgesellschaft EY, für das im vergangenen Jahr rund 800 Firmen befragt wurden. Ein Thema macht den Unternehmen über die blosse wirtschaftliche Performance hinaus allerdings quer durch alle Branchen schwer zu schaffen: der Fachkräftemangel. 67 Prozent der von EY befragten Firmen bezeichneten die Suche nach qualifizierten Fachkräften als grosse Herausforderung – 2020 waren es noch 54 Prozent.

Simone Seidel, Director People Central Europe bei Sage GmbH (Bild: Sage)

Industrie (72 Prozent) sowie Bauunternehmen (61 Prozent) und im Maschinenbau gab dies jeder zweite Betrieb an. Wesentlich negativer ist dagegen die Einschätzung der Automobilbranche: Nur 29 Prozent

Vor allem Personal für Digitalprojekte ist Mangelware Einige Branchen haben es dabei besonders schwer, ausreichend qualifizierte Mitarbeitende zu finden. Hierzu zählen Elek­ trotechnikbetriebe (94 Prozent), die chemisch-pharmazeutische Industrie (90

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Prozent) sowie Unternehmen aus der Metallerzeugung und -verarbeitung (88 Prozent). Vor allem für Digitalisierungsprojekte fehlt immer mehr Personal. Laut einer Umfrage des Branchenverbands Bitkom unter mehr als 850 deutschen Unternehmen ist die Zahl der freien Stellen für IT-Fachkräfte 2021 auf 96 000 gestiegen. Das sind zwölf Prozent mehr als im Jahr 2020, in dem die Zahl der Vakanzen bei 86 000 lag. Seit der Ersterhebung 2011 war diese Zahl nur einmal höher, nämlich im VorCorona-Jahr 2019 mit 124 000.

Zwei Drittel der befragten Firmen rechnen damit, dass sich die angespannte Situation auf dem IT-Arbeitsmarkt in Zukunft weiter verschärfen wird. Die Experten von Bitkom sehen darin eine grosse Gefahr für die Fortschritte bei der Digitalisierung. Mit Abstand am gefragtesten sind Software-Spezialisten: Laut Bitkom-Studie suchen mehr als vier von zehn Unternehmen (41 Prozent) Software-Entwickler beziehungsweise Software-Architekten. Grosser Bedarf besteht zudem an IT-Projektmanagern und -Administratoren, Data Scientists und BigData-Spezialisten sowie bei Datenschutzund IT-Sicherheitsexperten.

Weniger Weiterbildungen seit Corona Um die angespannte Lage in diesen Berufsfeldern zu entschärfen, fordert der Branchenverband hierfür eine bessere Aus- und Weiterbildung. Die Schulungs-

A us - / W eiterbildung

branche ist darauf bereits vorbereitet. Die meisten Dienstleister (84 Prozent) haben Trainings in Digitalkompetenzen im Programm, wie eine Analyse von KfW Research auf Basis des repräsentativen KfWMittelstandspanels aus dem Jahr 2020 belegt. Bei jedem zweiten Schulungsanbieter nehmen digitale Skills sogar eine zentrale Rolle im Lehrplan ein. Am häufigsten geht es dabei um grundlegende Fähigkeiten bei der Bedienung von IT-Systemen und Standardsoftware (77 Prozent). Fortgeschrittene Digitalkompetenzen wie Programmierkenntnisse und statistische Analysen werden von knapp der Hälfte (47 Prozent) adressiert. Allerdings hat die Covid-19-Krise dem Weiterbildungsmarkt einen kräftigen Dämpfer verpasst: Laut KfW Research ermöglichten 2020 nur 36 Prozent der kleinen und mittleren Unternehmen ihren Mitarbeitern eine Weiterbildung. Vor der Krise lag dieser Wert noch bei 50 bis 55 Prozent.

Ständig neue Anforderungen an Mitarbeiter Selbst eine zügige Rückkehr der Weiterbildungsmassnahmen auf Vorkrisenniveau würde angesichts der aktuellen Herausforderungen nicht mehr reichen, um die digitalen Lücken zu schliessen. Denn die starke Dynamik der digitalen Transformation verändert die Anforderungen an die Qualifikation der Beschäftigten permanent. Die KfW fordert daher staatliche Mindeststan-

dards für Schulungen und eine stärkere finanzielle Förderung. Zudem müssten die Hoch- und Berufsschulen eine grössere Rolle in der Weiterbildung spielen, etwa in Form von Kooperationen mit Unternehmen und Schulungsanbietern, die in konkrete Fortbildungsprogramme münden.

Wichtig sei auch die Schaffung einer Betreuungsinfrastruktur, um die Vereinbarkeit von Familie, Beruf und Bildung zu fördern.

Simone Seidel, Director People Central Europe bei Sage, kommentiert: «Die Corona-Krise hat verdeutlicht, wie wichtig die digitale Transformation für Unternehmen ist und hat die Dynamik der Digitalisierung in bislang nicht bekanntem Masse vorangetrieben. Gleichzeitig hat die Pandemie aber auch dazu geführt, dass einige Mitarbeiter in ihren Betrieben weniger Fortbildungsmöglichkeiten haben. Das heisst: Der Nachholbedarf an digitalem Knowhow wächst seit zwei Jahren unaufhaltsam. Wirtschaft und Politik müssen jetzt alles tun, um zu verhindern, dass Digitalisierungsprojekte ausgebremst werden, weil Fachkräften das nötige Wissen fehlt.

Unsere Empfehlung für den Mittelstand wäre daher, wieder deutlich mehr in Weiterbildungen zu investieren und dabei sogar noch über das Niveau der Vorkrisenjahre hinauszugehen.»

Kontakt www.sage.de

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Integrated Systems for Polymer Processing Die MAAG Group ist Partner der kunststoffverarbeitenden Industrie weltweit. Unsere integrierten Lösungen für Pumpen- und Filtrationssysteme sowie Pelletizing-, Pulvermühlen- und Recyclingsysteme zeichnen sich durch hervorragende Leistungen für anspruchsvolle Kundenanforderungen aus.

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F orschung / E ntwicklung

KUNSTSTOFF XTRA

IonKraft erhält Innovationspreis

Plasmatechnik ersetzt Multimateriallösungen Das Start-up IonKraft, das seine Wurzeln in der Arbeitsgruppe Plasmatechnologie des IKV hat, belegt den 1. Platz beim RWTH Innovation Award 2021. Das Team nutzt Plasmatechnologie, um recyclingfähige Kunststoffverpackungen für Barriereanwendungen in der chemischen Industrie möglich zu machen und damit die bestehenden Multimateriallösungen zu ersetzen. Die Plasmabeschichtungen ermöglichen Kunststoffverpackungen, die besonders leicht, dicht wie Glas, chemisch absolut beständig und trotzdem voll recyclingfähig sind.

Im April 2021 wurde IonKraft gegründet, und seitdem entwickelt, konstruiert und baut das Team einen Reaktor, der Kunststoffhohlkörperverpackungen beschichtet und mit einer chemisch beständigen Barrierefunktion ausstattet. Die applizierten Schichten bieten eine starke Migrationsbarriere, die für viele Anwendungen essentiell ist. Der Vorteil der mit Plasmatechnologie aufgebrachten Schichten ist, dass sie hauchdünn auf Monomaterialien aufgebracht werden können. Die Schichten haben den positiven Effekt, dass sie – im Gegensatz zu Multimateriallösungen – das Recycling der Verpackung nicht beeinträchtigen.

Plasmatechnologie für unterschiedliche Branchen und Endprodukte Grundsätzlich ist die Technologie anpassungsfähig an die individuellen Anforderungen verschiedenster Endprodukte, wie Folien, Hohlkörper oder streng regulierte Lebensmittelverpackungen. Verpackungen in der Agrarindustrie erfordern beispielsweise oft eine Lösungsmittelbarriere, die mit der Plasmatechnologie zuverlässig erzeugt werden kann. Mit dem ersten Reaktordesign wird das Team von IonKraft Verpackungsgrössen bis 20 Liter beschichten können. Das entspricht dem Bedarf der Agrarindustrie für die Verpackung von Dünge- oder Pflanzenschutzprodukten, die einen von vielen möglichen Anwendungsfällen darstellt.

Forschungsarbeiten am IKV brachten IonKraft auf den Weg Die Arbeitsgruppe Plasmatechnologie am IKV erforscht das Thema Hohlkörperbeschichtung seit vielen Jahren und legte 34

Das Team von IonKraft, Stefan Wilski, Daniel Rau, Montgomery Jaritz und Benedikt Heuer (vlnr), freut sich über den 1. Platz beim RWTH Innovation Award. (Bild: IonKraft)

damit den Grundstein für die vorliegende Barrieretechnologie. Seit Beginn der Forschungsarbeiten in den 80er Jahren hat diese Technologie wiederholt regelrechte Quantensprünge gemacht. Dies schuf den Nährboden für die Gründung von IonKraft.

IonKraft entwickelt die Schichteigenschaften weiter und schafft ein geeignetes Anlagendesign zur Beschichtung spezifischer Verpackungen. Die Startup-Gründer wollen der gut erforschten Technologie mit ihrer Unternehmung nun den Weg in die industrielle Anwendung bereiten, indem sie die Spezialisierung für verschiedene Branchen ermöglichen. Auch in Zukunft soll die Zusammenarbeit zwischen der IKV-Forschung und IonKraft dabei eng bleiben. Deshalb freut sich das Institut insbesondere über die Auszeichnung des gesamten IonKraft-Teams mit dem RWTH Innovation Award, der deutlich macht, dass die Technologie nicht nur zur Innovations- und Strahlkraft der Region Aachen beiträgt, sondern auch einen gesamtgesellschaftlichen Nutzen hat.

Die Beschichtung von Behältern für den Pflanz- und Düngemittelbereich ist einer der vielen möglichen Anwendungsfälle der Plasmatechnologie. (Bild: AdobeStock)

Kontakt www.ikv-aachen.de www.ionkraft.com

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C ircular E conom y

Life Cycle thinking for a Circular Economy Plastics products is about diverse and complex value chains with many actors, each pursuing their specific business interests. The development and use of plastic products that have the lowest possible environmental footprint i.e., contribute to a carbon neutral value chain while maintaining sufficient functional performance, is much more than a matter of replacing fossil fuel-based plastics with bio-based ones and reconsidering the ultimate design. Businesses need to understand the full life-cycle of their products and commence to openly collaborate with their value chain partners. This open strategy brings understanding of the diverse challenges each value chain actor has. That insight can lead to creative solutions that enable a carbon neutral product life cycle.

Prof. Dr. Rudy Koopmans ¹ How this can be done is explained by way of an Ecobility Check that involves engaging diverse functional actors in a life cycle think­ ing exercise. The Ecobility Check process is intended for any company with emphasis on a specific product or product class. A two-step procedure is followed consisting of an Open Test Drive, the actual Ecobility Check and the generation of potential options towards carbon neutral products. Optional is the development of an implementation plan and associated actions. The open test drive is for the company to clear-

Ecobility Check Ready to do start an Ecobility Check process for your company, please contact: Maria Stewart – maria.stewart@hefr.ch Prof. Dr. Koopmans Rudy – Rudolf.koopmans@hefr.ch Special conditions for the members of SPC et Kunstoff Swiss – 1st workshop offered by PICC with no further engagement.

Plastics Innovation Competence Center Bluefactory Passage du Cardinal 1, Bat. A CH-1700 Fribourg www.picc.center

Prof. Dr. Rudy Koopmans, PICC Director, HEIA-FR, Fribourg

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Prof. Dr. Rudy Koopmans (Bild: PICC)

ly define its product challenge. The chal­ lenge is examined by selected external experts, who define a set of options leading towards a sustainable product. In a half day workshop consisting of company representatives and external experts the options are discussed and recommendation are made on those options that show the most promise. This exercise is pro bono.

Next, for the selected option an Ecobility Check is performed. The option is qualitatively evaluated according six dimensions as to the economic and environmental impact in each dimension in an on-line survey by the company representatives. In a two-day workshop the results are discussed in detail by company representatives and external experts to arrive at potential implemen­table options. This exercise is pro deo.

In addition, the company can opt to pursue the proposed path forward towards products that contribute to a carbon neutral value chain. This involves planning, partner definition, quantification of investment cost and eventual benefits.

Ecobility Check is an open, life cycle think­ ing approach for companies (ME) to develop products for a carbon neutral value chain.

Contact Swiss Plastics Cluster Raphael Hatem, Cluster Manager Passage du Cardinal 1 CH-1700 Fribourg +41 26 429 67 72 info@swissplastics-cluster.ch www.swissplastics-cluster.ch

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KUNSTSTOFF XTRA

P ublireportage

Kunststoffveredelung mit TopCoat

Arbeitsalltag Pandemie – Fortschritt trotz Krise?

Wie so viele Unternehmen steht der Kunststoffveredler TopCoat aus Däniken vor der Herausforderung, sich mit den Einschränkungen dieser Zeit zu arrangieren. Im Spannungsfeld von Lieferengpässen, digitalem Austausch und häuslicher Isolation war die Geschäftsleitung auf der Suche nach Möglichkeiten zu weiteren Betätigungsfeldern für das eigene Unternehmen – und wurde fündig.

TopCoat mit Sitz in Däniken, Kanton Solothurn, ist Spezialist in der Veredelung von Kunststoffoberflächen. Das Unternehmen, das seit 1993 auf hohe Produktqualität und Innovation setzt, gehört in der Schweiz zu den führenden Anbietern. Das Kreativ-Team im eigenen Haus forscht, entwickelt und produziert herausragende Ideen für die Klein- und Grossserienfertigung. Mit dem erst kürzlich erweiterten Produktionsstandort, mit Investitionen in hochperformante Technologie und breit aufgestellten Mitarbeitern bringt TopCoat die Produktvisionen ihrer Kunden zielsicher in den Markt. TopCoat ist am Betriebsstandort im Bezirk Olten mit einem breiten Maschinenpark ausgestattet und durch die grosszügigen Räumlichkeiten in der Lage, Beschichtungskonzepte rasch in die Umsetzung zu bringen. Vom Farbmischlabor, mehrstufigen Reinräumen, robotergesteuerten Lackierstrassen, vollautomatisierter Beschichtung und Gravur bis zu Lager und Logistik erbringt das Unternehmen die volle Prozesskette in der Teileveredelung. TopCoat arbeitet dabei nach dem Grundsatz der Normen ISO 9001 und ISO 14001.

Innovation und schnelle Implementierung als Erfolgsfaktoren Im Rundgang durch den Produktionsbereich erklärt Marcel Steger, Geschäftsleiter des Unternehmens eindrücklich, was das Tagesgeschäft besonders anspruchsvoll macht: «Ob Hörgeräte, Uhren, Kaffeemaschinen, Automobilsegment, Weiss- oder Braunware: Kunststoffveredelung machen wir seit über 20 Jahren. Und wir haben verstanden, dass es besonders darauf ankommt, den individuellen Bedarf eines jeden Kunden von uns herauszuarbeiten», so Steger. «Während es bei dem einen 36

Die TopCoat GmbH mit Sitz in Däniken ist Spezialist für die Veredelung von Kunststoffen.

Projekt um eine besondere Gestaltung geht, ist in einem anderen Vorhaben die absolute Leitfähigkeit gefragt. Oder es ist diejenige Veredelung, die dafür sorgt, dass ein Produkt beinahe unzerstörbar wird», erläutert der Inhaber weiter und ist sichtlich bemüht, mit einem selbst beschichteten Schweizer Taschenmesser eine Oberfläche zu bearbeiten. «Sie sehen keinen Kratzer», sagt er glücklich. Insbesondere für den Medizinalbereich hat TopCoat Investitionen getätigt, um höchsten Reinraumansprüchen zur vollautomatisierten Veredelung gerecht zu werden. «Wir können deshalb besonders produktiv arbeiten, weil wir gelernt haben, technische Innovationen besonders schnell in eine Serienfertigung zu integrieren.» Steger streicht mit der Hand über eine Massagebürste des Schweizer Herstellers Aglaja und betont: «Gerade bei diesen Bauteilen, an

denen viele Seiten zu beschichten sind, haben wir ein Verfahren etabliert, damit wir die Beschichtung stets mit gleichbleibender Güte ausführen können. Und mit dieser hohen Oberflächenqualität wollen wir dem besonderen Produkt von Aglaja gerecht werden.»

Ein neues Fitnessangebot entsteht TopCoat reagiert in der Pandemie mit der Schaffung eines neuen Angebots und gründet unter dem Namen TopFit ein modernes Fitnessstudio mit Räumlichkeiten und Kursprogrammen zum Thaiboxen.

«Nach einer ersten Zeit der Isolation sah ich mich mit einer neuen Lebensrealität konfrontiert. Das Leben, wie wir es kannten, fand vom einen auf den anderen Tag nicht mehr statt. Obwohl wir unter strengsten Sicherheits- und Abstandsregelungen 3–4/2022

KUNSTSTOFF XTRA

arbeiten konnten, war der private Bereich wie ausgelöscht. Ich begann mit der Gründung eines modernen Fitnessparks, investierte in Sportgeräte und sorgte auf 600 Quadratmetern mit einem besonders auf Abstand ausgelegten Raumkonzept für die Möglichkeit, dass trotz Covid ein Fitnesstraining wieder möglich wurde. So konnten zunächst einzelne Mitarbeitende für sich trainieren. Mit der Lockerung der Regelungen haben wir unsere Räumlichkeiten für Kunden und externe Besucher geöffnet.»

Steger ergänzt: «Mein persönliches Ziel ist es, Mitarbeitenden und Bewohnern der Region wieder etwas Abwechslung zu bie-

P ublireportage

ten in einer Zeit, die von Einschränkung dominiert ist», so Steger. Für Interessenten hat TopCoat das Angebot des Fitnessstudios unter topfit-studio.ch zusammengestellt.

Ein Studio mit Vorzügen für die ganze Region Einen besonderen Mehrwert bietet das TopFit der nahe gelegenen Schule: «Wir möchten es Schulklassen ermöglichen, kostenlos bei uns zu trainieren, wenn sie uns mit einer Lehrkraft besuchen», betont der Gründer. Allen weiteren Mitgliedern steht das besonders gut klimatisierte Fit-

Auf 600 Quadratmetern eröffnet TopCoat moderne Trainingswelten: www.topfit-studio.ch

TopCoat veredelt die Massagebürsten von Aglaja – und nutzt sie selbst im Studio von TopFit. Mehr unter www.aglaja.ch

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nessstudio rund um die Uhr zur Verfügung. «Abonnenten haben mit einem Chip 24/7 Zutritt zu den Räumlichkeiten und können jederzeit trainieren.» Neben dem reinen Fitnesstraining stehen interessierten Sportlern die Türen zu einem modernen Thaibox-Bereich offen. «Thaiboxen kann man entweder für sich privat, in der Gruppe oder individuellen Kursen. Tatsächlich entdecken immer mehr Menschen diesen abwechslungsreichen Sport für sich. Auch namhafte Grössen trainieren in unserem Hause», erzählt Amy Steger, Leiterin des Kurssegments für Thaiboxer.

Die Pandemie wird uns noch eine Weile begleiten «Die Pandemie ist für TopCoat kein Grund, in eine Schockstarre zu verfallen. Seit unserer Gründung vor 21 Jahren behaupten wir uns mit Innovation und erstklassigen Veredelungsergebnissen am Markt. Natürlich ist es eine besondere Herausforderung, die täglich neuen Auflagen und Verbindlichkeiten in den Produktionsprozess einfliessen zu lassen – auch um auf die Bedürfnisse der Mitarbeitenden einzugehen», erklärt die Geschäftsführung weiter. Auf die Frage nach dem Entwicklungsprozess eines Unternehmens in der Pandemie führt der Verantwortliche für Forschung und Entwicklung weiter aus: «Mit Begriffen wie Wachstum zu jonglieren ist in Zeiten von Post-Corona beinahe vermessen. Anders ausgedrückt: Wir müssen erst wieder lernen, den Blick auf die Zukunft zu richten – waren wir doch sehr damit beschäftigt, das Tagesgeschäft an die aktuellen Bedingungen anzupassen.

Und ich gehe davon aus, dass wir mit dieser Haltung nicht alleine sind. Dennoch bin ich davon überzeugt, dass Investitionen in das Wohl der Mitarbeitenden und Annehmlichkeiten für die Region besonders wichtig sind. Denn nur so kann die neue Lebens- und Arbeitsrealität mit etwas Abwechslung bereichert werden.»

Kontakt TopCoat GmbH Industriestrasse 20 CH-4658 Däniken Telefon +41 (0)62 917 3000 m.steger@topcoat.ch www.topcoat.ch

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KUNSTSTOFF XTRA

P ublireportage

Bahnbrechende Qualitätskontrolltechnologie mit weltweitem Patent

Beschleunigte 3D-Röntgentechnologie Röntgenstrahlen werden bereits heute für stichprobenartige Qualitätskontrollen eingesetzt. Unser wichtigstes Unterscheidungsmerkmal ist, dass wir jeden Artikel scannen, und zwar in der Produktionshalle und bei normaler Produktionsgeschwindigkeit.

Dank der Null-Fehler-Strategie ist diese Art der Qualitätskontrolle besonders für Unternehmen der Automobil-, Medizin- und Fertigungsindustrie interessant, da die Komplexität der in diesen Sektoren hergestellten Teile eine gründliche Qualitätskontrolle jedes Objekts erfordert.

Mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) werden die CAD-Daten des Werkstücks analysiert, um zunächst die «informativsten» Perspektiven des Produkts zu definieren, wobei insbesondere die «Zonen von Inte­ resse» berücksichtigt werden (Produktbereiche sind für einen fehlerfreien Betrieb unerlässlich). Die 3D-Qualitätskontrolle des Werkstücks erfolgt KI-gestützt auf der Basis von mehreren Dutzend Röntgenbildern (typischerweise 15 bis 30 Bilder). Zur Aufnahme der Bilder wird das Werkstück während des Betriebs vollautomatisch ausgerichtet und geröntgt. Dieser Prozess wird innerhalb des bestehenden Produktionszyklus eines Werkstücks abgeschlossen. Sowohl rotationssymmetrische Werkstücke wie elektrische und mechanische Aktoren oder Sensoren als auch asymmetrische Produkte wie komplexe Spritzgussteile können erfasst und geprüft werden. Am Ende der Prüfung liegt für jedes einzelne Werkstück ein digitaler Fingerabdruck vor.

Schnelle Metrologie Zusammen mit dem automatisierten Inspektionsprozess wird die Metrologie bei Bedarf in die Produktion verlagert. Dies ermöglicht die berührungslose Messung kritischer Abmessungen in der Produktion mit einer Messgenauigkeit von 10 bis 30 µm.

Die Software der neuen Technologie basiert auf der Microsoft Azure-Plattform und bietet über die plattformunabhängige Standardschnittstelle OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) die Möglichkeit, Produktdaten in das 38

In diesem Jahr bringt Deltaray seine neue 3DAX-Imaging-Kit-Lösung als bahnbrechende Inspektionstechnologie für Maschinenbauer auf den Markt. (Bild: deltaray)

Warenwirtschaftssystem zu exportieren.

So sind die Daten schnell verfügbar, um sie zu analysieren und bei Bedarf schnelle Entscheidungen zu treffen.

Für jedes Werkstück wird ein 3D-Bildarchiv mit den entsprechenden Informationen und Funktionen erzeugt. Diese Informationen bleiben während des gesamten Lebenszyklus von Produkten und Dienstleistungen verfügbar. Im Falle von Produktrückrufen können diese Daten abgerufen

Die 3D-Qualitätskontrolle des Werkstücks erfolgt KI-gestützt auf der Basis von mehreren Dutzend Röntgenbildern. (Bild: deltaray)

werden, um zu beweisen, dass es keine Abweichungen gab, als das Produkt das Werk verliess. Dies garantiert eine 100-prozentige Rückverfolgbarkeit.

Imaging-Kit Bereits heute bietet Deltaray seinen Kunden vollautomatische Inspektionssysteme als Gesamtlösung an. In diesem Jahr bringt Deltaray seine neue 3DAX-Imaging-Kit-Lösung als bahnbrechende Inspektionstechnologie für Maschinenbauer auf den Markt.

Die beschleunigte 3D-Röntgentechnologie wird als Integrationskit für industrielle Automatisierungsunternehmen angeboten, damit diese ihren Kunden 100-­prozentige vollautomatische 3D-Röntgeninspektionslösungen anbieten können. Das 3DAX-Imaging-Kit wird ab September in Europa erhältlich sein und Ende 2022 auf der Internationalen Maschinenbaumesse MSV in Brünn weltweit vorgestellt. www.deltaray.eu

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KUNSTSTOFF XTRA

W irtschaft

Jahresbilanz 2021 der deutschen Kunststoffverarbeiter

Der Druck auf die Unternehmen wächst Der Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e. V. (GKV) zog in seiner Jahreswirtschaftspressekonferenz am Aschermittwoch, 2. März 2022, die Bilanz der Kunststoffverarbeitung in Deutschland für das Jahr 2021. Der Branchenumsatz ging zwar um gut 12 Prozent auf 69,4 Mrd. Euro nach oben, die Ergebnisse der Unternehmen stehen aber unter starkem Druck. Die Industrie bleibt dabei klar auf dem Kurs zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft.

Der Branchenumsatz der deutschen Kunststoffverarbeitung stieg im vergangenen Jahr um 12,6 Prozent auf 69,4 Mrd. Euro. Davon wurden 42,5 Mrd. Euro (+10,7 %) im Inland und 27 Mrd. Euro (+15,7 %) im Ausland erwirtschaftet. Dennoch stehen die Unternehmen unter starkem Ergebnisdruck. Gründe dafür sind die exorbitanten Kostenexplosionen bei Rohstoffen und Energie sowie die vielfältigen Lieferverzögerungen und dadurch bedingte Auftragsaussetzungen, insbesondere in der Automobil-Zulieferung.

Insgesamt wurden 2021 in Deutschland 15 Millionen Tonnen (+ 5,6 Prozent) Kunststoffe verarbeitet, davon 2,2 Mio. Tonnen (+10 %) Rezyklate. Die Anzahl der Beschäftigten ist mit 322 500 stabil.

Der wirtschaftliche Ausblick auf das Jahr 2022 bleibt sehr gemischt und mit hohen Unsicherheiten bezüglich Kosten und Verzögerungen verbunden. Auch wenn die Hälfte der Unternehmen Umsatzzuwächse erwartet, rechnet gut ein Viertel mit weiter sinkenden Ergebnissen, zeigt die GKVUmfrage unter den Mitgliedern. In der Konsequenz denken etliche Unternehmen über Produktionsverlagerungen oder -einstellungen bis hin zur kompletten Betriebsaufgabe nach.

Weniger Steuern, weniger Bürokratie Mit fatalen Folgen für die Wirtschaft insgesamt, warnt GKV-Präsident Roland Roth: «Die Politik muss die staatlichen Aufschläge auf die Energiepreise dringend zurückfahren. Das Vorziehen der EEG-Reform kann nur ein erster Schritt sein. Eine Senkung der Stromsteuer und eine Entbürokratisierung der Regelung für den nationalen CO2-Preis müssen folgen.» Trotz der unsicheren wirtschaftlichen Lage hält die 3–4/2022

Menge und Umsatz der kunststoffverarbeitenden Industrie nach Sektoren (Grafik: GKV)

Industrie an den Zielen Kreislaufwirtschaft und Klimaschutz fest. Allerdings bremsen die hohen Kosten die Investitionsbereitschaft. Der Umfrage zufolge liegen dringend erforderliche Investitionen in Energieeffizienz, Klimaschutz, Modernisierung der Produktion und Digitalisierung derzeit auf Eis. Roth hob die neugegründete Initiative «Wir sind Kunststoff» hervor, in der sich die Industrien der Kunststoff-Wertschöpfungskette von Erzeugung, Maschinenbau über die Verarbeitung bis hin zu Recycling und Entsorgung zusammengeschlossen haben.

Er forderte die Politik und die Anwender von Kunststoffprodukten zum sachlichen Dialog und zur Mitarbeit auf.

«Wenn eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft tatsächlich erreicht werden soll, müssen die neu hinzukommenden Anforderungen unbedingt Eingang finden in die Kriterienkataloge der Kunden, des Handels und der Verbraucher. Alle müssen begreifen, dass eine erfolgreiche Umsteuerung nicht nur immer den jeweilig anderen Partner betreffen kann, sondern auch eigenes Umdenken und entsprechende Aktionen erfordert», appelliert Roth. Das sei umso wichtiger,

weil sich Kunststoff in der Corona-Pandemie erneut als vielfältiger und unersetzlicher Problemlöser erwiesen habe.

Der GKV-Präsident bleibt aber optimistisch: «Wir werden 2022 als Kunststoffverarbeiter weiterhin das Beste aus den polymeren Werkstoffen herausholen und die anstehenden Aufgaben erfolgreich bearbeiten.

Dabei werden wir nachweisen, dass Kunststoff im Gegensatz zu allen Unkenrufen wesentliche Beiträge zur Lösung der gesellschaftlichen und gerade auch der ökologischen Herausforderungen leistet.»

Der GKV ist die Spitzenorganisation der deutschen Kunststoff verarbeitenden Industrie. Als Dachverband bündelt und vertritt er die gemeinsamen Interessen seiner Trägerverbände und agiert dabei als Sprachrohr gegenüber Politik und Öffentlichkeit.

Kontakt Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (GKV) D-10178 Berlin info@gkv.de www.gkv.de n 39

KUNSTSTOFF XTRA

AUS DER BRANCHE

Ineichen AG wechselt Besitzer Nach 40 Jahren erfolgreicher Tätigkeit übergibt Peter Ineichen seine Firma an Gustav Muth. Dieser wird das auf Maschinen und Anlagen der Holzund Kunststoffverarbeitung spezialisierte Unternehmen im bisherigen Rahmen weiterführen. Gegründet wurde das Unternehmen vor mehr als 40 Jahren von Peter Ineichen.

Heute sind rund 40 Angestellte beschäftigt. «Ich bin überzeugt, dass ich mit Gustav Muth einen würdigen Nachfolger gefunden habe, der die Firma erfolgreich weiterführen wird», sagt Peter Ineichen, der sich nun auf den Verwaltungsrat fokussieren wird.

Gustav Muth hat ursprünglich eine technische Ausbildung absolviert und sich danach betriebswirtschaftlich weitergebildet. Heute ist er Inhaber einer Dienstleistungsfirma. Sie wird zukünftig von deren Führungscrew geleitet, während sich der Inhaber mehrheitlich auf die

Peter Ineichen (r.) übergibt seine Firma an Gustav Muth. (Bild: Ineichen)

Ineichen AG konzentriert. «Ich freue mich, mit der Übernahme wieder in mein erstes Tätigkeitsfeld zurückzukehren», sagt er. «Für mich sind Maschinen, der Anlagebau sowie die dazu gehörigen Dienstleistungen eine ‹Herzensangelegenheit›. Abgesehen von kleinen Feinjustierungen werden wir weiterarbeiten wie bisher.»

Kundinnen und Kunden behalten ihre bisherigen Ansprechpersonen. www.ineichen.ch

TMA wird Mitglied der Engel Unternehmensgruppe Engel Austria hat die Mehrheitsbeteiligung an TMA Automation in Gdynia, Polen, erworben. Mit dieser strategischen Investition stärkt der Spritzgiessmaschinenbauer seine führende Position im Bereich der Automatisierung von Spritzgiessprozessen.

Die beiden Unternehmen arbeiten bereits seit mehreren Jahren in zahlreichen Kundenprojekten eng zusammen. Ein regionaler Schwerpunkt ist Polen sowie die angrenzenden osteuropäischen Länder. «Die TMA Technologien ergänzen ausgezeichnet das Spektrum an Robotern und Automatisierungskomponenten aus der eigenen Entwicklung und Produktion von Engel», betont Walter Aumayr, Vice President Automatisierung und Peripherie. Aus einer Hand bietet Engel hochintegrierte und vollständig automatisierte Produktionszellen für Spritzgiessanwendungen an

und steigert mit diesem Systemansatz sowohl die Produktionseffizienz als auch die Investitionssicherheit für seine Kunden.

Ein Schwerpunkt von TMA ist die Automatisierung von InMould-Labeling-Prozessen im mittleren Leistungssegment. Im Hochleistungssegment wird Engel weiterhin mit seinen langjährigen Partnern für die IMLAutomatisierung zusammenarbeiten.

TMA Automation bleibt unter dem Dach der Engel Unternehmensgruppe eigenständig und agiert auch in Zukunft unabhängig am Markt. Die beiden Firmengründer Marek Łangowski und Piotr Orlikowski werden weiterhin das Unternehmen führen. Walter Aumayr verstärkt als dritter Geschäftsführer das Management-Team. www.engelglobal.com

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3–4/2022

KUNSTSTOFF XTRA

AUS DER BRANCHE

Neue Professur am IWK Mit Prof. Dr.-Ing. Mario Studer hat zum 3. Januar dieses Jahres ein neuer Professor am IWK begonnen. Er wird den neuen Fachbereich «Computational Engineering» aufbauen und darin die bisherigen Simulationsaktivitäten im Bereich der Prozess- und Bauteilauslegung bündeln.

Der Fokus liegt dabei auf der Datendurchgängigkeit entlang des Entwicklungs- und Herstellungsprozesses von Kunststoffbauteilen sowie der Erweiterung und Verbesserung der zugrundeliegenden Berechnungsalgorithmen. Das übergeordnete Ziel besteht darin, mit Daten und deren prozessgerechten Aufbereitung mittels benutzerinteraktionsfähiger Software die Anzahl Iterationen bis zur Serienreife sowie allfällige Stillstandzeiten in der laufenden Produktion zu mi-

Geschäftsführerwechsel bei Dachser

Prof. Dr. Mario Studer (Bild: IWK)

nimieren. Mario Studer studierte an der Hochschule für Technik in Rapperswil und an der ETH Zürich Maschinenbau. Er promovierte 2015 am IKV an der RWTH in Aachen und arbeitete zuletzt bei der Geberit International AG.

Hans-Peter Trachsler ist seit Anfang März 2022 Geschäfts­führer der Dachser Spedition AG. Er folgt auf Urs Häner, der nach einer begleitenden Ge­ schäftsübergabe in den Ruhestand treten wird.

Neben seiner Rolle als Managing Director European Logistics wird Trachsler die Niederlassung in Regensdorf (ZH) leiten, die zugleich das Regional Office European Logistics Schweiz ist. Trachsler startete seine Karriere im Jahre 1994.

In über 20 Jahren hatte er verschiedene Führungspositionen innerhalb der Transport- und Logistikbranche inne. Vor seinem Eintritt bei der Dachser

Hans-Peter Trachsler, Managing Director European Logistics, Dachser Switzerland (Bild: Dachser)

Spedition AG war er CEO der Schenker Schweiz AG in Zürich. www.dachser.ch

www.iwk.hsr.ch

Surface Finishing

Celanese tätigt Megadeal Celanese plant einen Grossteil des Geschäftsbereichs Mobility & Materials (M&M) von DuPont für 11 Mrd. US-Dollar zu übernehmen und erwirbt damit ein breites Portfolio an technischen Thermoplasten und Elastomeren, branchenweit bekannte Marken und Patente, globale Produktionsanlagen und eine straff geführte Organisation. Nicht Bestandteil der Transaktion sind die Geschäftsbereiche Delrin POM, Tedlar PVF, Multibase und Auto Adhesives & Fluids von DuPont. Ziel ist es, die Produkt- und Technologieführerschaft von M&M mit der kommerziellen Exzellenz und dem Kundenbindungsmodell der Engineered Materials (EM) von Celanese zu kombinieren, um das Wachstum in hochwertigen An3–4/2022

is our DNA

wendungen wie der zukünftigen Mobilität, Konnektivität und Medizin zu beschleunigen.

Der Geschäftsbereich M&M ist ein weltweit führender Hersteller von technischen Thermoplasten und Elastomeren für eine Vielzahl von Endanwendungen, darunter Automobil, Elektrik und Elektronik, Konsumgüter und industrielle Anwendungen. Das übernommene M&M-Produktpor tfolio umfasst zahlreiche Spezialmaterialien mit weltweit führenden Positionen bei Nylon (PA 66, PA 6), Spezialnylon (HPPA, LCPA, Filamente), Polyestern (PET und PBT) und Elastomeren (TPC und EAE).

Der Abschluss der Transaktion wird gegen Ende 2022 erwartet. www.celanese.com

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KUNSTSTOFF XTRA

AUS DER BRANCHE

Traditionsunternehmen und Start-up bündeln Kräfte Schon vor über 10 Jahren hat Brütsch/Rüegger Tools die Industrie 4.0 als relevanten Bereich identifiziert und sich im Bereich der intelligenten Fabrik sukzessive ein Spezialwissen aufgebaut. Neben dem traditionellen Vollsortiment an Werkzeugen, Betriebsmitteln und Arbeitsschutz agiert das 145-jährige Unternehmen heute darüber hinaus als Softwareentwicklerin und Systemintegratorin.

Um Kunden bei der Modernisierung künftig noch besser zu unterstützen, haben Brütsch/ Rüegger Tools und Stemys ihre Kräfte per 1. Januar 2022 gebündelt. Ende 2021 hat Brütsch/Rüegger Tools die ver-

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Raphael Müller, Leiter Industrial Solutions bei Brütsch/Rüegger Tools und neuer Geschäftsführer von Stemys SA (Bild: Brütsch/ Rüegger)

bleibenden Anteile des Westschweizer Unternehmens übernommen und vervollständigt damit ihre seit 2015 beste-

hende Beteiligung. Der gemeinsame Weg in die Zukunft stellt für beide Partner die perfekte Symbiose dar: Es ergänzen sich die stabile Marktpräsenz eines systemrelevanten Traditionsunternehmens mit der Innovationskraft eines jungen Teams bestehend aus agilen Digitalisierungsinnovatoren.

Die Stemys SA wurde 2013 gegründet und hat sich anfangs der Erstellung digitaler Schnittstellen zwischen Messmitteln und Messsoftware verschrieben. Die entwickelte Kommunikationstechnologie wurde im Lauf der Zeit auf andere Industrieobjekte erweitert wie beispielsweise Produktionsmaschinen oder Bewirtschaf-

tungssysteme für Werkzeuge oder Materialien. 2014 gewann Stemys mit der IoT-Plattform, auf der die heutige Jellix-Lösung basiert, ein KTI-Projekt (heute Innosuisse).

Als Tochterfirma von Brütsch/ Rüegger Tools wird Stemys weiterhin als eigenständige Firma mit Sitz in Delémont agieren. Raphaël Müller, Leiter des Geschäftsbereichs Industrial Solutions der Brütsch/Rüegger Tools, war seit 2015 bei sämtlichen Kooperationen mit Stemys involviert und hat per 1. Januar 2022 zusätzlich die Leitung der Stemys SA übernommen. www.brw.ch

3–4/2022

KUNSTSTOFF XTRA

AUS DER BRANCHE

Punkt für Punkt zu einer besseren Rückverfolgbarkeit Unternehmen benötigen eine bessere Transparenz in ihrer Lieferkette, um optimale Qualität zu gewährleisten und auf Ereignisse wie Produktfälschungen schneller reagieren zu können. Das Leibniz-Institut IPF, das Fraunhofer IFAM und das SKZ forschen daher gemeinsam im Forschungsprojekt PICtor an einer nachhaltigen Lösung zur individuellen und robusten Bauteilkennzeichnung. Ein zentrales Element des Projekts PICtor besteht in der Integration der Marker-Applikation in den Spritzgiessprozess. Dazu werden die Partikel in Form einer

tragen. Diese Form der prozessintegrierten Applikation bietet mehrere Vorteile. Nachträgliche Prozessschritte zur Bauteilkenn-

zeichnung entfallen und Fälschungen durch Dritte oder nachträgliche Manipulation werden verhindert. Eine Aufbringung der Markierungen auf geometrisch komplexe Bauteile und strukturierte Oberflächen ist einfach möglich und die Partikel werden so in Oberflächen eingebettet, dass Adhäsion und Abriebbeständigkeit erhöht werden. Im Rahmen des Projekts werden daher geeignete Applikationstechniken (Sprühbeschichtung, Tampondruck) erprobt, um möglichst zufällige Partikelstrukturen bei gleichbleibender Qualität zu erzeugen.

gelfall zeit- und somit kostenaufwändig sind, können Dichtheitsprüfungen bei gleich­ zeitiger Wirtschaftlichkeit nicht für alle Produkt- und Verpackungstypen realisiert werden, sondern erfolgen meist stichprobenartig. Hier bietet das SKZ ein neuartiges Messsystem zur Dichtheitsprüfung an, das in den letzten Jahren kon-

sequent zu einem neuen Produkt entwickelt wurde. Das Prüfsystem arbeitet nahezu material-, geometrie-, farb- und damit produktunabhängig, ist mobil und gut in den Produktionsprozess integrierbar. Interessenten steht das SKZ gerne mit weiteren Informationen und auch kostenlosen Voruntersuchungen zur Verfügung.

Markierung von Fluoreszenzpartikeln auf PA66 und beispielhafte Partikeldetektion und Schlüsselgenerierung. (Grafik: IFAM)

Tinte auf die Werkzeugoberfläche gebracht und durch das Einspritzen der Kunststoffschmelze auf das Bauteil über-

Sind die noch ganz dicht?

Dichtheit spielt bei der Verpackung der Produkte eine wichtige Rolle. Nach jahrelanger Entwicklung am SKZ ist erstmals ein Prüfverfahren kommerziell erhältlich, das in Sekundenschnelle und bildgebend die Dichtheit von Produkten misst und auswertet. Egal ob Glas, Kunststoff oder Metall – alle Materialkombinatio-

nen mit und ohne Einfärbungen können zuverlässig geprüft werden. Besonders bei Lebensmittel- und Medtech-Verpackungen ist dies unabdingbar. Bisher werden Verpackungen und Behälter anhand von Wasserbad-, Druck oder Testgasprüfungen auf eventuelle Undichtigkeiten getestet. Da diese Methoden aber im Re-

Aufwandoptimierte Langzeitauslegung von Kunststoffbauteilen Die Beschaffung von LangzeitWerkstoffdaten für die Simulation von Kunststoffbauteilen ist für Berechnungsingenieure und Konstrukteure oft eine grosse Herausforderung. Valide und aussagekräftige Daten zum Langzeit-Verformungsverhalten (Kriechkurven) und -Versagensverhalten (Zeitstandkurven) sind in vielen Fällen nicht vorhanden. Grund dafür ist der grosse Aufwand, um diese Daten experimentell zu ermitteln. Denn die erfor3–4/2022

derlichen Langzeit-Kriechversuche sind sehr zeit- und kostenintensiv.

Mit einem kürzlich gestarteten zweijährigen Entwicklungsvorhabens wollen Part Engineer­ ing und das SKZ dieses Thema angehen und Lösungen entwickeln. Das Vorhaben zielt einerseits darauf ab, die erforderlichen Prüfmethoden effizienter zu gestalten und zu automatisieren. Diese Fortschritte sollen Prüfzeiten und -kosten erheblich reduzieren. Das SKZ

wendet hierzu u.a. die sogenannte Stepped IsoStress Method (SSM) an, ein beschleunigter Kriechversuch mit Spannungsstufen. Part Engineering entwickelt eine Methode, um Kriechkurven auch auf Basis von wenigen Werkstoffdaten zu berechnen. Hierzu werden mathematische Werkstoffmodelle eingesetzt. Als Hauptziel des Vorhabens streben beide Partner an, das Langzeit-Verformungsverhalten bis zum Versagenszeitpunkt

komplett abzubilden. Als Ergebnis liegen somit Kriechkurven vor, die nicht nur das langzeitige Verformungsverhalten, sondern auch den Versagens­ eintritt beschreiben.

Kontakt FSKZ e. V. Frankfurter Strasse 15–17 D-97082 Würzburg +49 931 4104-503 m.ruff@skz.de, www.skz.de

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KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Schweizer Komplettanbieter für Vakuum und Gebläse Im Bereich der Kunststoffverarbeitung kommen Vakuum oder Druckluft bei vielfältigen Prozessen zum Einsatz: Bei der pneumatischen Förderung, dem Thermoformen von Kunststofffolien, in zentralen Vakuumanlagen oder bei der Entgasung von Gummiteilen.

Die Prematic AG bietet dafür die perfekten Komponenten.

Unter anderem spezialisiert auf die Bereiche Vakuum und Gebläse, bietet das Familienunter-

nehmen Komplettbetreuung für ölgedichtete und ölfreie

Boy auf der Kuteno 2022 Auf der Kuteno in Rheda-Wiedenbrück (10.–12. Mai) unterstreicht der Maschinenhersteller Boy seine Kompetenz auch in der Verarbeitung nachhaltiger Materialen. Gezeigt wird u.a. die Produktion von praktischen Schuhlöffeln im Fusssohlen-Design aus holzfaserverstärktem, biobasiertem PEHD auf einer Boy 35 E. Die Boy 35 E ist ein servohy­ draulisch angetriebener, vierholmiger Spritzgiessautomat mit 350 kN Schliesskraft und frei überstehendem Zwei-Platten-Schliesssystem. Er überzeugt durch präzise Dynamik, Energieeffizienz sowie hoher Laufruhe. Trotz kompakter Aufstellfläche von nur 1,9 m² bietet die Boy 35 E Holmabstände von 280 × 254 mm zur Aufnahme grosser Werkzeuge.

Fünf verschieden grosse Spritz­ einheiten mit Schneckendurchmessern von 14 mm bis 32 mm gewährleisten die präzise Herstellung von Spritzgiessteilen mit einem Teilegewicht bis zu 69,5 g (PS). Neben vielfältigen Thermoplasten, Elastomeren und Silikonen sowie Duroplasten, Metallen 44

und Keramiken können auf der Boy 35 E ebenso nachhaltige, biobasierte Materialien und in den Stoffkreislauf zurückgeführte Rezyklate verarbeitet werden.

Eine Boy 35 E mit Servoantrieb und der patentierten Plastifiziertechnologie EconPlast erreicht gemäss Euromap 60.1 eine Energieklassifizierung von 7+ und steht somit für einen Energieverbrauch von unter 0,49 kWh / kg an verarbeitetem Material.

Vertretung in der Schweiz: Thomatech GmbH CH-6010 Kriens info@thomatech.ch www.thomatech.ch

Lösungen. Als Schweizer Systempartner für die Hersteller Gardner Denver, Elmo Rietschle und Robuschi übernimmt die Prematic AG Montage, Wartung und Reparatur von der Anlage bis zum Zubehör.

Ein grosses Lager an Neugeräten, Verschleiss- und Wartungsteilen, wie auch Leih- und Mietanlagen sorgt im Notfall für zeitnahe Überbrückungslösungen. Wartungen, Reparaturen und Revisionen werden

von der Prematic AG vor Ort beim Kunden oder in der eigenen Werkstatt vorgenommen.

Beratung, Entwicklung, Fertigung, Montage und Service – alles aus einem Haus. Das macht die Prematic AG zum perfekten Partner in den Bereichen Druckluft und Pneumatik.

Prematic AG CH-9556 Affeltrangen TG info@prematic.ch www.prematic.ch

Fanuc erweitert die CRX-Serie

Fanuc, führender Anbieter von CNC-Steuerungen, Robotern und Fabrikautomation, erweitert die CRX-Serie seiner kollaborativen Roboter um die neuen Modelle CRX-5iA, CRX-20iA/L und CRX-25iA. Die neuesten CRX-Cobots ergänzen die bestehende Produktpalette der CR- und CRX-Cobots, die nun insgesamt 11 Cobot-Modellvarianten mit 4 bis 35 kg Traglast umfasst.

Die Markteinführung der neuen Cobots, die eine Nutzlast von 5 kg, 20 kg und 25 kg sowie eine maximale Reichweite von 994 mm, 1418 mm bzw.

1889 mm bieten, folgt auf die Cobot-Modelle CRX-10iA und CRX-10iA/L. Beide verfügen über eine Nutzlast von 10 kg

und eine Reichweite von 1249 mm bzw. 1418 mm. Die fünf CRX-Modelle in Kombination mit den grünen Cobots der CR-Serie erweitern die Möglichkeiten von Fanuc, mehr Unternehmen zu unterstützen, die mit Cobots automatisieren wollen. Die CRX-Cobots sind sicher, benutzerfreundlich, zuverlässig und eine vielseitige Lösung für eine breite Palette von Anwendungen, einschliesslich Inspektion, Be- und Entladen von Maschinen, Verpacken, Palettieren, Schleifen, Schweissen und mehr.

Fanuc Switzerland GmbH CH-2504 Biel info@fanuc.ch www.fanuc.ch 3–4/2021

KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Der neue energiesparende EKO-N Trockner von Koch-Technik Der EKO-N-Trockner beinhaltet serienmässig frequenz-geregelte Trocknungsgebläse und die energiesparende Taupunktsteuerung (beides ab EKON 300F). Neben der Siemens S7Steuerung besitzen alle EKO-N Trockner ein 10,4-Zoll TouchPanel-Display. Damit kann sich der Anwender alle relevanten Betriebszustände und Informationen übersichtlich anzeigen lassen und jederzeit Parameter wie Trocknungszeit, Temperatur und Verweilzeit anpassen.

Unsere patentierte Energieanlagensteuerung für materialschonende und energiesparende Trocknung.

Das Wärmetauscher-Konzept im Rohrsystem wurde bei der EKO-N-Baureihe weiter verbessert und kommt hier noch effizienter erfolgreich zum Einsatz.

Durch die thermische Energierückführung verringert sich der Energieeinsatz bis 20 %, abhängig von der Trocknungstemperatur des Materials. Somit reduziert sich der durchschnittliche Energieverbrauch bei gleichbleibender Qualität. Öko-Energieanlagesteuerung Über Sensoren werden der Trocknungs- und temperaturgesteuerte Regenierungsprozess kontinuierlich überwacht.

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Beide Prozesse arbeiten in jeweils geschlossenen Kreislaufsystemen für einen gleichbleibenden Trocknungsgrad. Durch dieses energieeffiziente Trocknungsverfahren trocknet der EKO-N in einem Taupunktbereich von -30 °C bis -60 °C.

Baukasten System Entsprechend einem modularen Baukasten-Prinzip können in den EKO-N verschiedene Trocknungsbehälter von 40 Liter bis 1.200 Liter integriert werden. Ein weiterer Vorteil: Durch den modularen Aufbau der Trocknungsanlage kann eine Erweiterung von Trocknungsbehältern problemlos durchgeführt werden.

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Der Berufsverband der Ingenieure und Architekten in der Schweiz

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KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Erhöhte Prozesssicherheit und Produktionsqualität Hasco hot runner bietet seinen Kunden mit einer thermischen Simulation künftig eine zusätzliche Sicherheit, um den gestiegenen Anforderungen an die Heisskanaltechnik gerecht zu werden. Thermische Unregelmässigkeiten oder Hotspots werden bereits im Konstruktionsprozess detektiert und können durch Anpassung des Heizungsverlaufs sowie einer optimierten Position des Thermo-

fühlers ideal ausgelegt werden.

Hierbei wird nicht nur der Tem-

peraturverlauf des Verteilers analysiert, sondern auch die Temperaturkurve des Kunststoffes im Massekanal. Gerade bei der Verarbeitung von temperatursensiblen Kunststoffen wird die Prozesssicherheit und somit auch die Produktionsqualität deutlich erhöht.

Das neue Simulationstool ist direkt im Konstruktionsprozess bei Hasco hot runner integriert und ermöglicht eine automati-

sche und schnelle Analyse. Dadurch werden jegliche Zeitverluste bei der Erstellung der 3D-Daten vermieden und der Kunde erhält die Konstruktionsdaten in der gewohnten Geschwindigkeit.

Hasco D-58513 Lüdenscheid info.ch@hasco.com www.hasco.com

Agathon setzt neue Produktionsstandards Der Schweizer Maschinen- und Normalienhersteller Agathon produziert mit rund 250 Mitarbeitenden hochpräzise standardisierte Elemente für den Maschinen-, Werkzeug- und Formenbau. Im Fokus steht die Optimierung im Normalienherstellungsprozess, wofür sich Agathon das Konzept der Inselfertigung zu Nutze macht. Unterschiedliche Produkte werden künftig getrennt nach Produktgruppen in eigenständigen Inseln hergestellt, die aus acht bis zehn Maschinen bestehen (Bild). Durch diese neue,

zweckmässige Anordnung der Maschinen kommt es zu einer wirksameren Nutzung der Produktionsfläche, denn Fabrikationswege können um einiges verkürzt werden. Zudem wird

der Automatisierungsgrad des Prozesses erhöht, wodurch es zu einer Verringerung der Durchlaufzeiten kommt. Der Kundenvorteil: Die flexiblere und effizientere Produktion mit

grös­serem Ausstoss ermöglicht kürzere Lieferfristen. Gleichzeitig bleibt die hohe Qualität der Spitzenprodukte bestehen. Die erste nun erreichte Etappe betrifft die Insel «Säulen Standard», für die die Planung vereinfacht, transparenter und dadurch schneller wurde. Agathon hat im siebenstelligen Bereich in die Zukunft des Standorts Bellach investiert.

Agathon AG CH-4512 Bellach info@agathon.ch www.agathon.ch

Elios 4500 mit vollelektrischer Schliesseinheit

Hersteller von Dünnwandverpackungen denken in Sachen Effizienzsteigerungen in Zehntelsekunden. Jede Zykluszeitverkürzung führt zu einer gesteigerten Produktivität. Ein weiterer Einflussfaktor auf die 46

Stückkosten ist die Energieeffizienz der Produktionsanlagen.

In diesen beiden zentralen Dimensionen konnte Netstal das kleinste Modell der Elios-Baureihe mit 4500 kN Schliesskraft optimieren. «Durch eine

intelligente Neuauslegung der Betätigungselemente in der Schliesseinheit konnten wir den hydromechanischen Teil des Antriebs komplett eliminieren und damit einen rein elektrischen Antriebsstrang realisieren. Für unsere Kunden wird die Elios 4500 dadurch noch produktiver. Zugleich erzielen sie weitere Einsparungen bei den Stromkosten», sagt Marcel Christen, Produktmanager bei Netstal. Das Resultat in Zahlen: Die Trockenlaufzeit der Elios 4500 verkürzt sich um 0.1 Se-

kunden auf neu 1.4 Sekunden.

Bezogen auf den Trockenzy­ klus gemäss Euromap sinkt der Energieverbrauch um 7 kWh. Durch den Entfall der hydromechanischen Komponenten zur Betätigung des Kniehebels ergibt sich zudem eine um 450 mm verkürzte Maschinengesamtlänge.

Netstal Maschinen AG CH-8752 Näfels info@netstal.com www.netstal.com 3–4/2021

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