Kunststoffxtra 6 2016

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OFFIZIELLES ORGAN VON SWISS PLASTICS

Juni 2016

KUNSTSTOFF XTRA

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR DIE KUNSTSTOFF- UND KAUTSCHUKINDUSTRIE

ENGEL automotive

Kompetenz serienmässig

www.engelglobal.com

Wir packen grosse Herausforderungen für die Kunststoffindustrie an. Individuell zugeschnittene Lösungen

Lokales Schweizer Vertriebsnetz Innovative Produkte von führenden Herstellern

Technisches Branchen-Know-how

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Die Ameise macht es uns vor. Auf weitverzweigten Wegen verschiebt sie organisches Material über die Erdoberfläche. Wir vertreiben für die Kunststoffindustrie hochwertige Thermoplaste und Rohstoffe für Composites von innovativen und führenden Herstellern. Zukunftsorientiert, universell und mit fundiertem technischem Know-how. Seit über fünfzig Jahren.

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EDITORIAL

China ist auf Einkaufstour Im Januar 2016 wurde bekannt, dass der staatliche Chemiekonzern ChemChina die KraussMaffei Gruppe von der kanadischen Onex Corp. für

www.granula.ch

KUNSTSTOFF XTRA

925 Mio. Euro kaufen will. Inzwischen ist diese Übernahme unter Dach und Fach. Mit dem Besitzerwechsel bringt KraussMaffei ihr Know-how rund um den deutschen Maschinenbau und das Wissen über integrierte Lösungen, sprich Industrie 4.0, in die Aktivitäten von ChemChina ein. Im Gegenzug erhält der Münchener Maschinenkonzern einen erweiterten Marktzugang in Asien und kann dadurch mit einem beschleunigten Wachstum rechnen. Die Einkaufstour ist damit bei Weitem nicht abgeschlossen. ChemChina, mit rund 140 000 Mitarbeitenden grösster Chemiekonzern Chinas, hat weitere Übernahmekandidaten im Visier. So möchte der Konzern auch beim Technologieunternehmen SGL Carbon einsteigen, das sich von seinem Haupt­ geschäft mit Graphitelektroden trennen will. Ein ganz grosser Brocken einer chinesischen Firma, käme denn der geplante Deal für 43 Mrd. Dollar zustande. Auch Kuka ist im Visier der Chinesen. So will Midea ihre bereits bisher ­gehaltene Beteiligung am Augsburger Roboterhersteller von aktuell knapp 14 Prozent auf über 30 Prozent aufstocken. Für den chinesischen Käufer ist auch hier das Know-how betreffend Industrie 4.0-Lösungen interessant, und das Angebot an Servicerobotern, die angesichts einer älter werdenden chinesischen Gesellschaft grosses Wachstumspotenzial versprechen. Grund für die Einkaufstour durch die Schweiz und Deutschland, aber auch Österreich, ist die Modernisierung der chinesischen Volkswirtschaft. Dementsprechend sind ausländische Anbieter von Hightech-Lösungen und Premiumprodukten eine wichtige Säule in der Übernahmestrategie. Und die bisher getätigten und geplanten Akquisitionen dürften erst der Anfang sein.

Marianne Flury, Redaktorin m.flury@sigwerb.com

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Masterbatch für Biopolymere Medizinaltechnik

wäre natürlich der Agrochemiekonzern Syngenta, der bisher grösste Zukauf

KUNSTSTOFF XTRA

INHALTSVERZEICHNIS

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FOKUS Blick in die Zukunft verhalten positiv

Trotz eines insgesamt eher schwierigen wirtschaftlichen Um­felds mit weltweit niedrigen Wachstumsraten legte die Kunststoffproduktion in Deutschland im zurückliegenden Jahr leicht zu, wie Dr. Josef Ertl, Vorsitzender von Plastics­ Europe Deutschland e.V., im Mai vor der Presse in Düssel­ dorf erläuterte.

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Bei einem Wachstum von geschätzten sieben bis acht Pro­ zent allein in der Transportbranche wird der weltweite Leicht­ baumarkt bis ins Jahr 2020 die Marke von 140 Mrd. Euro erreichen. Um diesem dynamischen Markt Rechnung zu tra­ gen, kommen in einer Interview-Reihe des VDMA verschie­ dene Exponenten des Leichtbaus zu Wort. In dieser Ausgabe ist es Nicolas Beyl, Geschäftsführer der KraussMaffei Tech­ nologies GmbH und Mitglied im Vorstand der Arbeitsge­ meinschaft Hybride Leichtbau Technologien im VDMA.

IMPRESSUM

KUNSTSTOFF XTRA

Die Fachzeitschrift für die Kunststoff- und Kautschukindustrie

Jahrgang 6. Jahrgang (2016) Druckauflage 6000 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2015 5701 Exemplare total verbreitete Auflage 1568 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-3933 Internet www.kunststoffxtra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

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Wie altern Elastomere?

Elastomerkomponenten erfüllen in der Regel zuverlässig ih­ ren Zweck. Während dessen setzen ihnen allerdings mecha­ nische Belastungen und wechselnde Umwelteinflüsse zu. Wie genau sie altern, und damit ihre Materialeigenschaften verändern, ist bislang weitgehend unbekannt. Einen grossen Schritt zu diesem Verständnis hat nun das Fraunhofer Insti­ tut LBF getan.

LEICHTBAU Die Zukunft gehört dem intelligenten Materialmix

Erscheinungsweise 10 × jährlich

ROHSTOFFE

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10 CH-6301 Zug Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Pfaffacherweg 189 Postfach 19 CH-5246 Scherz Telefon +41 (0)56 619 52 52 Telefax +41 (0)56 619 52 50 info@sigimedia.ch Chefredaktion Marianne Flury St. Niklausstrasse 55 CH-4500 Solothurn Telefon +41 (0)32 623 90 17 m.flury@sigwerb.com www.kunststoffxtra.com

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KONSTRUKTION Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion

Die dehnungsbezogene Auslegung von schub- oder torsions­ beanspruchten Kunststoffteilen erfordert die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen den aus Normal- und Schub­ spannungen resultierenden Verformungen und den Werk­ stoffeigenschaften. Im vorliegenden Beitrag werden anhand dieser Gesetzmässigkeiten die relevanten Beziehungen für die Konstruktionspraxis herausgearbeitet.

Produktion Triner AG Schmiedgasse 7 CH-6431 Schwyz Telefon +41 (0)41 819 08 10 Telefax +41 (0)41 819 08 53 beratung@triner.ch www.triner.ch Abonnemente Telefon +41 (0)41 711 61 11 info@sigwerb.com www.kunststoffxtra.com Jahresabonnement Schweiz: CHF 38.00 (inkl. Porto/MwSt.) Jahresabonnement Ausland: CHF 58.00 (inkl. Porto) 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 2016 by SIGWERB GmbH, CH-6301 Zug

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INHALTSVERZEICHNIS

FORSCHUNG & ENTWICKLUNG

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CLUSTER

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WIRTSCHAFT

32

NEWS

39

VERANSTALTUNGEN

41

PRODUKTE

46

LIEFERANTEN­ VERZEICHNIS

Kopieren von farbigen 3D-Modellen Forschende der ETH Zürich und Disney Research Zurich ha­ ben ein neues Verfahren namens «Computational Thermo­ forming» entwickelt. Damit können sie Replikate von digita­ len 3D-Modellen aus Kunststoff herstellen, bei denen Form und Farbe detailgetreu wiedergegeben werden. Diese Tech­ nik erweitert die Palette der digitalen Fabrikationsmethoden und ist eine effiziente und kostengünstige Alternative zum 3D-Farbdruck.

20

Autonome Organisation des Produktionssystems

22

6,7 % 8,6 %

Simulationsbasierte Bewertung 37,1 % zur Früherkennung 11,7 % Permanentes Monitoring und Identifikationsverfahren

40,4 % 17,2 %

Manufacturing Execution System (MES)

15,6 %

16,9 % 21,1 %

Keine Angabe

0%

AUS- UND WEITERBILDUNG

43,8 %

39,3 % 61,7 %

Gedruckte Pläne und Erfahrung

VERBAND

20 %

40 %

60 %

80 %

Mittelstand braucht mehr Weiterbildung

Großunternehmen (Umsatz > 50 Mio. Euro) KMU (Umsatz < 50 Mio. Euro)

Die digitale Kluft zwischen grossen und kleineren Betrieben darf nicht zu gross werden. Insbesondere der Mittelstand sollte deshalb seine Belegschaften für den Schritt in die In­ dustrie 4.0 weiterbilden und innovative Lernlösungen nut­ zen. Zu diesem Fazit kommen Expertinnen und Experten von acatech, Deutsche Akademie der Technikwissenschaften.

KUNSTSTOFF XTRA OFFIZIELLES ORGAN VON SWISS PLASTICS

Die Automobilindustrie macht sich mit ­intelligenter Technik auf den Weg in die Zukunft. Und ENGEL begleitet Ihr Unter­ nehmen gerne dabei: mit Kompetenz, Erfahrung und visionären Lösungen zum Thema Spritzguss. Denn egal ob Ihre Kunststoff-Komponenten besonders si­ cher, funktionell, leicht oder schön sein sollen, wir von ENGEL arbeiten mit Ih­ nen Hand in Hand, damit Sie Ihre Inno­ vationen noch schneller serienreif auf den Markt bringen können. Zum Bei­ spiel mit unserem Technologiezentrum für Leichtbau-Composites: Hier opti­ 6/2016

Juni 2016

ENGEL automotive. Kompetenz serienmässig.

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ZUM TITELBILD

miert ENGEL neue thermoplastische und reaktive Verfahren für Ihre zukunfts­ weisenden Leichtbau-Komponenten.

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FOKUS

Kunststoffproduktion in Deutschland leicht gestiegen

Blick in die Zukunft verhalten positiv Trotz eines insgesamt eher schwierigen wirtschaftlichen Umfelds mit weltweit niedrigen Wachstumsraten legte die Kunststoffproduktion in Deutschland im zurückliegenden Jahr leicht zu, wie Dr. Josef Ertl, Vorsitzender von PlasticsEurope Deutschland e.V., im Mai vor der Presse in Düsseldorf erläuterte.

Wachstumsimpulse kamen 2015 allein aus dem Auslandsgeschäft; dort stieg der Umsatz um 1,5 Prozent. Der Inlandsum­ satz ging im gleichen Zeitraum um 2,1 Prozent zurück. Exportiert wurden 12,8 Millionen Tonnen Kunststoff im Wert von 23,6 Milliarden Euro, ein leichtes Plus von 1,5 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Die Importe beliefen sich auf 9,3 Millionen Tonnen im Wert von 15,4 Milliarden Euro. Daraus ergibt sich ein Aussenhandels­ überschuss in Höhe von 3,5 Millionen Tonnen bzw. 8,2 Milliarden Euro für das Jahr 2015. Wichtigstes Einsatzgebiet für Kunststoff ist in Deutschland der Verpackungsbereich, gefolgt vom Bau- und vom Fahrzeugsek­ tor. Unverzichtbar ist Kunststoff aber für praktisch alle Industriesektoren. Entspre­ chend gross ist die Bedeutung der Kunst­ stoffindustrie für die Volkswirtschaft in Deutschland insgesamt: Sechs Prozent der Produktion entfallen auf sie. 393 000 Die Kunststoffindustrie Menschen sind in Deutschland in den

Medizin 2% Landwirtschaft 3%

Sonstiges 13%

Verpackung 35%

Möbel 4% Haushaltswaren 3% Elektro/ Elektronik 6% Fahrzeuge 10% Bau 24%

Datenbasis 2014, 10 Quelle: PlasticsEuro

Verbrauch von Kunststoff-Werkstoffen in Deutsch­l and 2015.

Dr. Josef Ertl: Auf viele Alltagsfragen liefern unsere Produkte die richtigen Antworten.

«Durchwachsen» war das Jahr 2015 für die Kunststofferzeuger in Deutschland: Die Unternehmen verzeichneten bei stag­ nierenden Umsätzen ein nur leichtes Mengenplus gegenüber dem Vorjahr. Für das laufende Jahr 2016 rechnen die deut­ schen Kunststofferzeuger ebenfalls mit moderat steigender Produktion. Die Kunststofferzeuger profitieren dabei von intakten Wertschöpfungsketten, der Nähe zu Abnehmerindustrien und vom hohem Forschungsniveau. Zudem ist und bleibt Kunststoff Innovationstreiber für viele Branchen. Nicht zuletzt sind die Produkte und Anwendungen der Kunststoffindus­ trie entscheidende Problemlöser in Sa­ chen Ressourcenschonung und Klima­ schutz. Die 2015 produzierte Kunststoffmenge belief sich auf 18,45 Millionen Tonnen, ein Plus von 1,4 Prozent. Die Umsätze der Kunststofferzeuger in Deutschland stag­ nierten bei 24,4 Milliarden Euro. 4

rund 3300 Unternehmen der Kunststoff­ industrie tätig, 49 000 Beschäftige sind es allein in der Erzeugung von Kunststoffen. Wie Ertl ausführte, arbeiten die Kunststoff­ erzeuger eng mit den Kundenindustrien zusammen, um innovative Ideen umzu­ setzen und den Werkstoff für neue Pro­ dukte und Anwendungen masszuschnei­ dern. «Auf viele Alltagsfragen liefern unsere

in Deutschland 2015 Unternehmen

Beschäftigte

Umsatz

~3.300

~393.000

ca. 91

~250

~28.000 ~ 28

~7~7

Mrd. €

Kunststoff- und Gummimaschinen

1)

Kunststoffverarbeitung ~2.850 ~2.849

~200 ~200

~316.000 ~303

~38 ~49.000

~60 ~ 58

~27 ~24

Kunststofferzeugung

2)

3)

Quellen 1) VDMA Fachverband Kunststoff- und Gummimaschinen 2) Destatis, Abgrenzung nach fachl. Betriebsteilen, Betriebe mit mind. 20 Beschäftigten 3) Destatis, Abgrenzung nach fachl. Betriebsteilen, Betriebe mit mind. 20 Beschäftigten

Die Kunststoffindustrie in Deutschland 2015.

Grafiken Wirtschaftspressegespräch 9.5.2016

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Grafiken: PlasticsEurope

Bild: PlasticsEurope

Grafiken Wirtschaftspressegespräch 9.5.2016

KUNSTSTOFF XTRA

FOKUS

Kunststoffproduktion und Umsätze in Deutschland 2014 und 2015 Produktion in Mio. t

Umsatz in Mrd. Euro

20

30

18

25

16 14

19,4

18,2

20

18,5

24,4

24,4

2014**

2015**

15

12 10

27

LÖSUNGSANBIETER FÜR ANALYTISCHE LABORS

2014*

2014**

10

2015**

2014*

* alte Systematik ** geänderte Systematik Die Ausgewiesenen Mengen für 2014 und 2015 sind nicht vergleichbar. Grund dafür sind Modifikationen der innerbetrieblichen Erfassung der produzierten Mengen und technische Umstellungen in der Meldepraxis wie die Nutzung einer überarbeiteten Software. Um Vergleichbarkeit herzustellen, wurden die Mengen für 2014 auf Grundlage dieser veränderten Methodik betrachtet. Quelle: Statistisches Bundesamt, PlasticsEurope Deutschland

Kunststoffproduktion und Umsätze in Deutschland 2014 und 2015. Grafiken Wirtschaftspressegespräch 9.5.2016

Produkte die richtigen Antworten. Damit Der Blick in die Zukunft fällt verhalten po­ ist Kunststoff der Werkstoff der Innovati­ sitiv aus: Von der weltweit wichtigsten on», so Ertl, und weiter: «Hier nicht nach­ Kunststoffmesse, der K 2016 in Düssel­ zulassen, bleibt ein entscheidender Fak­ dorf, erhofft sich die Branche wichtige tor, um im internationalen Wettbewerb zu Wachstumsimpulse und Weichenstellun­ gen. Für 2016 rechnen die Kunststoffer­ bestehen.» Ein konkretes Beispiel sind Umweltschutz­ zeuger wiederum mit einer moderaten produkte und -technologien wie Dämm­ Steigerung der produzierten Menge. stoffe, Luftfilter oder auch Flügel für Windturbinen Made in Germany. Solche Kontakt Produkte sind in nahezu allen Weltregio­ PlasticsEurope Deutschland e.V. nen gefragt. «Es ist zu erwarten, dass in­ Mainzer Landstrasse 55 folge des Klimaschutzabkommens von D-60329 Frankfurt a/M. Paris die weltweite Nachfrage nach Um­ Telefon +49 (0)69 2556-1303 Volkswirtschaftliche Bedeutung der weltschutzprodukten auch aus Kunststoff info.de@plasticseurope.org Kunststoffindustrie in Deutschland weiter steigt», so Dr. Ertl. www.plasticseurope.org n Gesamte Industrieproduktion = 100% Fahrzeuge 22%

Metall/Metallbau 13%

Elektro/ Elektronik 9%

Keramik/Glas 2%

Maschinen* 13%

Holz/Papier/ Druck 5%

*) ohne Kunststoff-Anteile

KunststoffIndustrie 6%

Sonstige 4%

Nahrungs- & Genussmittel 11%

Textil 1%

Volkswirtschaftliche Bedeutung der Kunststoffindustrie in Deutschland. Grafiken Wirtschaftspressegespräch 9.5.2016

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Unser Angebot umfasst: • FTIR Spektroskopie • UV-VIS + FL Spektroskopie • Elektronenmikroskopie • Chemische Sensoren • Probenaufbereitung und Laborzubehör • Spezialanfertigungen und Baugruppen • Kurse und Services Die eigene feinmechanische Werkstatt ermöglicht es uns, auf Ihren Bedarf einzugehen und Geräte wo nötig anzupassen oder selbst zu fertigen.

Gummi 1%

Chemie* 9% *) ohne Kunststoff-Anteile

Bergbau/Öl/ Gas/Steine/ Erden Möbel 3% 1%

Kundenservice ist unsere Stärke – und Ihr Vorteil

Quelle: Statistisches Bundesamt, PlasticsEurope Deutschland

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LEICHTBAU

VDMA Interview-Reihe

Die Zukunft gehört dem intelligenten Materialmix

Herr Beyl, wird CFK angesichts seiner überragenden Vorteile über kurz oder lang nicht alle anderen Materialien ablösen? Nicolas Beyl: Gerade im Automobil wird es auch in Zukunft einen Materialmix geben. Je nach spezifischem Anwendungsfall wird man CFK nehmen, glasfaserverstärkte Kunststoffe oder auch Aluminium oder hochfeste Stähle. Nehmen wir eine B-Säule: Ich kann mir gut vorstellen, dass sie in Zukunft mit faserverstärktem Kunststoff realisiert wird. Die B-Säule muss hochbelastbar sein und hohen Crash-Anforderungen genügen. Der grosse Vorteil einer Faserverbundstruktur ist ja neben der hohen Steifigkeit zum Gewicht auch eine hohe Energieabsorption im Falle eines Crashs. In anderen Bereichen, etwa bei den Sitzschalen im Rücksitz, da wird man die Teile eher im Nasspressverfahren, dem so genannten Wetmolding, aus Carbonvliesen herstellen, so dass man günstigeres Recyclingmaterial einsetzen kann. Die Zukunft gehört dem intelligenten Materialmix von duroplastischen und thermoplastischen Kunststoffen, Faserverbundstoffen und Metallen. Wie entwickelt sich solch ein Materialmix? Beyl: Die Entwicklung lässt sich sehr schön bei Audi sehen. In den 1990er Jahren hat Audi im A8 die erste Vollaluminiumkarosserie auf den Markt gebracht. Damals gab es viele kritische Stimmen. In der extremen Form hat sich die Vollaluminiumkarosserie auch nicht durchgesetzt. Aber es hat bewirkt, dass immer mehr Teile im Auto, beispielsweise Motorhauben, Kotflügel, teilweise auch Türbleche in Aluminium realisiert werden. Ähnlich sehe ich das jetzt auch im Materialmix mit den 6

Bild: KraussMaf fei Technologies

Bei einem Wachstum von geschätzten sieben bis acht Prozent allein in der Transportbranche wird der weltweite Leichtbaumarkt bis ins Jahr 2020 die Marke von 140 Mrd. Euro erreichen. Um diesem dynamischen Markt Rechnung zu tragen, kommen in einer Interview-Reihe des VDMA verschiedene Exponenten des Leichtbaus zu Wort. In dieser Ausgabe ist es Nicolas Beyl, Geschäftsführer der KraussMaffei Technologies GmbH und President des Segments Reaktionstechnik der KraussMaffei Gruppe und Mitglied im Vorstand der Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien im VDMA.

Nicolas Beyl: Leichtbau ist per se nachhaltig.

faserverstärkten Kunststoffen. Es werden sich Bereiche im Auto etablieren, wo die faserverstärkten Kunststoffe dominant sind, andere Bereiche, wo eher Aluminium oder Stahl dominant sein werden. Carbonfasern sind sehr teuer. Was kann man tun, um die CFK-Kosten zu verringern? Beyl: Die Materialkosten selbst sind hoch, aber auch die Prozesskosten. Heute ist die Herstellung eines CFK-Bauteils noch aufwändig, weil sie noch relativ stark manuell geprägt ist. Hier sind wir als Maschinenhersteller gefragt, diesen Prozess weiter zu automatisieren und weiter zu simplifizieren, so dass er so effizient wie möglich abläuft. Auch die Kosten der Nachbearbeitung müssen wir senken. Heute müssen die Teile noch gefräst werden, wenn sie aus der Presse kommen, und die Oberfläche muss lackierfähig gemacht werden. Wir bieten aber schon Prozesse an, bei denen die Oberflächenbehandlung bereits im Werkzeug passiert, so dass sie anschliessend sofort lackiert werden kann. Wie lange wird es dauern, bis die Kosten für ein CFK-Bauteil sinken?

Beyl: In fünf bis sieben Jahren sollte es möglich sein, die Kosten zu halbieren. Die Kostenfrage bei CFK ist auch ein Henne-Ei-Problem. Effizient kann man die Kosten nur bei grossen Stückzahlen verringern. Grosse Stückzahlen bekommt man aber erst, wenn der Prozess kosteneffizient abläuft. Soviel ist sicher: Einer muss damit anfangen. Prozesskosten sind auch Energiekosten. Wie sieht die Energiebilanz insgesamt beim Auto aus? Beyl: Es gibt verschiedene Studien zum Energieverbrauch für die Produktion von Stahl, Aluminium versus faserverstärkte Kunststoffteile. Letztlich lese ich da heraus, dass wir auf einem ähnlichen Niveau sind, was die Energiekosten für die Produktion angeht. Die Produktion von Stahl und Aluminium benötigt auch viel Energie. Auch diese Materialien müssen erst aufgeschmolzen werden. Bei der Herstellung von Carbonfaserteilen benötigt man Energie in erster Linie bei der Produktion der Fasern. Die Produktion der Teile selbst mit den Fasergelegen und der Injektion des Harzes braucht relativ wenig Energie. Der grösste Posten ist die Wärmeenergie, um die Werkzeuge aufzuheizen. Ansonsten ist dieser Prozess relativ energieeffizient. Momentan lässt sich in der CO2-Bilanz noch kein deutlicher Vorteil gegenüber konventionellen Werkstoffen herausarbeiten, aber mit weiterer Fortentwicklung des Prozesses bin ich sehr zuversichtlich, dass wir eine positive Energiebilanz realisieren können. Das heisst, dass man über den Gesamtlebenszyklus des Autos insgesamt weniger Energie verbraucht, also mit Produktion plus Betrieb des Autos weniger 6/2016

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TECHNISCHE THERMOPLASTE

Bild: fotolia / Mar tin Debus

LEICHTBAU

Kunststoff im Automobil ist in den letzten Jahren immer stärker gewachsen.

Energie verbraucht, als beispielsweise mit vergleichbaren Stahlteilen. Inwieweit fördert Leichtbau die Nachhaltigkeit? Beyl: Leichtbau ist per se nachhaltig, denn dadurch wird Energie eingespart und die CO2-Emissionen werden gesenkt. Genau das ist Sinn und Zweck von Nachhaltigkeit: unsere Erde den nachfolgenden Generationen so oder besser zu übergeben. Der aktuell niedrige Preis für Benzin und andere Treibstoffe lässt für manchen diese Notwendigkeit in den Hintergrund treten. Aber das ist nur vorübergehend. Wir dürfen uns nichts vormachen. Mittelfristig wird der Spritpreis wieder steigen und dann steht auch das Thema Energiekosten wieder im Vordergrund. Und ganz generell gilt: Unsere fossilen Energieressourcen sind nun einmal endlich. Welchen Stellenwert hat Leichtbau bei KraussMaffei? Beyl: Das wird immer wichtiger, denn in den letzten Jahren ist Kunststoff im Automobil immer stärker gewachsen. Wir sind heute an einem Punkt angekommen, wo die Kunststoffpenetration schon einen gewissen Anteil erreicht hat. Durch das Thema Leichtbau sehen wir noch einmal deutliche Wachstumsimpulse für den Einsatz von Kunststoffen und damit auch für den Einsatz unserer Kunststoffmaschinen und Kunststofftechnologie. Kontakt VDMA Hybride Leichtbau Technologien Dr. Walter Begemann Lyoner Str. 18 D-60528 Frankfurt/Main Telefon + 49 (0)69 6603 1932 walter.begemann@vdma.org http://lightweight.vdma.org

Bisher erschienen in der VDMA Interview-Reihe: • Keine Zukunft ohne Leichtbau, Peter Egger, Engel Austria, KunststoffXtra 5/2016, S. 22–23.

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PTS-Polyamide

für die Elektroindustrie

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KUNSTSTOFF XTRA

Bilder: Fraunhofer LBF, Raapke

ROHSTOFFE

Prüfung von Materialproben auf unabhängigen Prüfachsen, angetrieben von elektro-mechanischen Aktuatoren.

Massgeschneiderte Prüfprozeduren

Wie altern Elastomere? Elastomerkomponenten erfüllen in der Regel zuverlässig ihren Zweck. Während dessen setzen ihnen allerdings mechanische Belastungen und wechselnde Umwelteinflüsse zu. Wie genau sie altern, und damit ihre Materialeigenschaften verändern, ist bislang weitgehend unbekannt. Einen grossen Schritt zu diesem Verständnis hat nun das Fraunhofer Institut LBF getan.

Anke Zeidler-Finsel1 Bei der Entwicklung neuer Produkte und bei der Lebensdauervorhersage kann es sehr von Nutzen sein, die zugrundeliegenden Alterungs- und Versagensmechanismen von Elastomeren besser zu verstehen. Einen grossen Schritt zu diesem Verständnis hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF mit einem eigenen Forschungsprojekt getan und Prüfprozeduren für die gezielte Alterung von Elastomeren entwickelt. Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass die thermo-oxidative Alterung eine der häufigsten Ursachen für das Versagen von Anke Zeidler-Finsel, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF.

1

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Elastomerbauteilen ist. Dabei erweicht und/oder verhärtet die thermische Alterung das Material, was mit alterungsbedingten Änderungen der Netzwerk­dichte erklärt wird. Ziel des Forschungsprojektes im Fraunhofer LBF war daher, der Industrie praktisch nutzbare Informationen zum Alterungsvorgang von Elastomeren anbieten zu können. Um praxisrelevante Alterungs- und Prüfprozeduren für Elastomere abzuleiten, verknüpften die LBF-Wissenschaftler Schwing­ festigkeitsversuche mit Untersuchungen der alterungsbedingten Materialveränderungen. Dazu griffen sie auf ein breites Spektrum der im Institut etablierten Versuchsmöglichkeiten zurück. Zur Materialcharakterisierung führten die Wissenschaftler unterschiedliche Untersuchungen durch wie Zugprüfungen, Spannungsre­ laxation, Druckverformungsrest, dyna-

misch-mechanische Analyse (DMA), Quellungsexperimente, Festkörper-NMR und chemische Analytik. Die Schwingfestigkeit bestimmten sie mit Hilfe von kraft-, beziehungsweise weggeregelten Wöhlerversuchen mit und ohne Temperaturbeaufschlagung und Medienprüfung.

Lebensdauer und Materialcharakteristik Im Fokus des Forschungsprojektes stand der Zusammenhang zwischen Lebensdauer und Materialcharakteristik, bezogen auf die thermo-oxidative sowie die rein thermische Alterung einer exemplarischen Naturkautschuk-Mischung (60 ShA). Dieses russhaltige Gummimaterial liessen die Wissenschaftler bei verschiedenen Temperaturen in Luft oder unter Stickstoff altern. Nach definierten Auslagerungszeiten 6/2016

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ROHSTOFFE

Genaue Messeinrichtung für eine qualitativ hochwertige Messung beim Treppenstufenversuch.

wurden die Proben entnommen und untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass zu Beginn die Nachvernetzung und somit die Versteifung des Materials eine grosse Rolle spielt, was direkt im Vergleich zwischen kraft- und weggeregelten Wöhlerversuchen zu sehen ist. Wird das Material kraftgeregelt be­ ansprucht, wirkt sich dieser Effekt für moderate Alterungszeiten lebensdauerver­ längernd aus. Erst danach beginnt die chemische Alterung das Material zu degradieren, sodass die Lebensdauer signifikant abnimmt. Analog verhält sich die über unterschiedliche charakterisierende Versuche abgeleitete Molmasse des Netzbogens. Auch diese hat einen relativen Extremwert im Alterungsabschnitt, in dem die Wöhlerversuche ihr Maximum aufzeigen. Dieses Verhalten zeigte sich bei allen untersuchten Analyseverfahren zur Bestimmung des Materialverhaltens. Ob sich die Lebensdauer direkt mit der Molmasse des Netzbogens korrelieren lässt, konnten die LBF-Forscher noch nicht endgültig sicherstellen. Allerdings konnten sie anhand der Ergebnisse dieses umfangreichen Versuchs­ programms eine gemeinsame Charakteristik feststellen.

Beschleunigte Ermüdungs­ tests Die Kopplung von thermischer Alterung, Charakterisierung und Ermüdungsprüfungen an Elastomeren erlaubt dem Fraunho6/2016

fer LBF nun, optimierte Alterungsverfahren für beschleunigte Ermüdungstests abzuleiten. Der Nachweis von Veränderungen der Materialeigenschaften ermöglicht ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Alterungsmechanismen und Schlussfolgerungen für verbesserte Testverfahren und die Materialentwicklung abzuleiten. Profitieren können hiervon beispielsweise Hersteller von Gummimaterialien, Halbzeugen aus Gummi, Gummidämpfern und technischen Gummis. Zusätzlich zu den etablierten Ermüdungstests bietet der Bereich Kunststoffe des Fraunhofer LBF ein breites Spektrum an Methoden zur Charakterisierung von Elastomeren an. Dies ermöglicht eine bessere Beurteilung der alterungsbedingten Materialänderungen in Elastomeren. Auf dieser Basis können kundenbezogene Strategien zur beschleunigten thermischen Alterung und individuelle Messprogramme abgeleitet werden. In Kombination mit der Materialentwicklung oder Materialauswahl und dem Design von Elastomerkomponenten konnte das Fraunhofer LBF sein Angebotsportfolio erneut erweitern. Kontakt Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Bartningstrasse 47 D-64289 Darmstadt Telefon +49 (0)6151 705-0 info@lbf.fraunhofer.de www.lbf.fraunhofer.de n 9

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ROHSTOFFE

Projekt für Kunststoffe mit CO2

Kohlenstoffdioxid wird als Rohstoff universeller Im Projekt «Production Dreams» arbeitet der Werkstoffhersteller Covestro zusammen mit der RWTH Aachen University und der Technischen Universität Berlin an einem Verfahren, um das Treibhausgas in industriellem Massstab zur Herstellung von Elastomeren einzusetzen.

Bild: fotolia, NicoElNino

Durch den Einsatz von Kohlenstoffdioxid wird somit die begrenzte Ressource Erdöl geschont und gleichzeitig die Rohstoffbasis der Chemie- und Kunststoffindustrie erweitert. Zudem nimmt die Palette an Kunststoffen zu, die sich mit CO2 herstellen lassen. Dank der Forschung von Covestro und Partnern lässt sich Kohlenstoffdioxid bereits zur Produktion von weichem Polyurethan-­Schaumstoff einsetzen. Noch in diesem Jahr will Covestro am Standort Dormagen eine erste Produktionsanlage in Betrieb nehmen, um als Vorprodukt ein Polyol mit rund 20 Prozent CO2-Anteil herzustellen. Dieses soll vorwiegend in Weichschaumanwendungen wie Polstermöbeln und Matratzen zum Einsatz kommen.

Weniger CO2-Ausstoss, da dieses Gas als Baustein für die Herstellung von Elastomeren eingesetzt werden kann.

Elastomere basieren normalerweise komplett auf Erdöl. Bei ihrer Herstellung lassen sich nun in einem Vorprodukt rund 25 Prozent des ansonsten verwendeten Öls durch CO2 ersetzen. Das Ergebnis sind sogenannte Polyethercarbonat-Polyurethane, die zu Elastomeren weiterverarbeitet werden können. Einzelne Chargen des neuartigen Materials lassen sich im Labor bereits herstellen. Nun geht es darum, ein kontinuierliches Verfahren zu entwickeln, um eine wirtschaftliche Produktion im Industriemassstab zu ermöglichen. «Mit dem BMBF-Verbundprojekt Produc­ tion Dreams verstärken wir unsere Bemühungen, wirtschaftliche und klimaschonende Produktionsverfahren zu entwickeln, bei denen CO2 als Baustein für leistungsfähige Kunststoffe genutzt wird», sagt Projektleiter Dr. Jochen Norwig, der 10

bei Covestro in Leverkusen in der Katalyseforschung tätig ist.

Deutlich bessere Ökobilanz Bisherige Tests in kleinerem Massstab haben ergeben: Die so hergestellten Elastomere besitzen dieselbe hohe Qualität wie solche, die nur aus petrochemischen Rohstoffen bestehen. Gleichzeitig ist das neue Verfahren, das die Projektpartner erarbeiten und umsetzen wollen, wesentlich energieeffizienter und kommt mit weniger Lösemitteln aus. Es hat daher eine deutlich bessere Ökobilanz als konventionelle Prozesse. Da weniger Erdöl eingesetzt wird, werden zudem die Verarbeitungsschritte bis zu dessen Einsatz im Elastomer vermieden – das spart im gesamten Prozess wiederum CO2-Emissionen und Energie ein.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben über die nächsten drei Jahre mit bis zu 1,5 Millionen Euro, im Rahmenprogramm «Forschung für Nachhaltigkeit (FONA³)» in der Massnahme «r+Impuls – Impulse für industrielle Ressourceneffizienz». Kontakt Covestro Deutschland AG Kaiser-Wilhelm-Allee 60 D-51365 Leverkusen Telefon +49 (0)214 6009 2000 www.covestro.de

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Projektpartner Am Projekt beteiligt sind: – das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) und der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT) der RWTH Aachen University. – der Lehrstuhl für Technische Chemie und Mehrphasen-Reaktionstechnik der TU Berlin.

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KUNSTSTOFF XTRA

ROHSTOFFE

Funktionsgebundene TPE

Typenvielfalt von Elastomeren nimmt zu In einem Spannungsfeld, in dem die Forderung nach hoher Qualität oft mit der Notwendigkeit einhergeht, dras­ tische Kostenreduzierungen zu erzielen – eine Vielzahl von Industrien sieht sich mit dieser Herausforderung konfrontiert – setzen Hersteller und Verarbeiter stark auf Antworten aus dem Zuliefererbereich.

Antworten bekommen sie in Form der Thermoplastischen Elastomere (TPE), die sich aufgrund ihrer in den letzten Jahren deutlich verbesserten Gebrauchseigen­ schaften und ihres werkstofflichen Unter­ schieds zunehmend als Substitutionswerk­ stoff zu Gummi durchgesetzt haben. Das grosse Plus von TPE liegt in ihrer ther­ moplastischen Verarbeitbarkeit, was die Anwendung etablierter Verfahren der Kunststoffindustrie, wie insbesondere Spritzgiessen und Extrudieren zulässt. Da der Vulkanisationsvorgang – die irreversib­ le Warmaushärtung – und das Nachtem­ pern entfallen, was wiederum zu hoher Zeitersparnis führt, liegen die Vorteile, ins­ besondere in der Massenproduktion, ganz klar auf der TPE-Seite.

Spezifische TPE für individuelle Produkte TPE sind dennoch keine Massenwerkstof­ fe. Vor allem sind für besondere Produkte kundenspezifische, individuelle TPE-Werk­ stoffe erforderlich. So nimmt die Typen­ vielfalt innerhalb der Werkstoffklasse TPE stetig zu. TPE werden für konkrete Anwen­ dungen zugeschnitten. Die fast unbe­ grenzte Vielzahl von Möglichkeiten für den Werkstoffaufbau bietet sowohl Potenzial für anwendungsbezogene Verbesserungen als auch enormen Spielraum für kreative Anwendungen. In dieser Werkstoffklasse werden wichtige Eigenschaften für Verar­ beiter, Produktentwickler und -designer vereint. Und da TPE keine Weichmacher enthalten, eröffnen sich unzählige Mög­ lichkeiten für die Verwendung im Consu­ merbereich. Während medical grade Compounds für die Medizintechnik eine Vielzahl von An­ forderungen erfüllen müssen – z. B. Bio­ kompatibilität, physiologische Unbedenk­ 6/2016

lichkeit, Medien- und Chemikalienbe­ ständigkeit, Sterilisationsfähigkeit – bieten sich zahlreiche Einsatzbereiche an, in de­ nen es weniger um hochspezialisierte und hochtechnisierte Compounds geht, als vielmehr um Eigenschaften wie leichte Einfärbbarkeit, Werthaltigkeit, bessere Oberflächenanmutung, Soft-Touch-Effekte und um die Kriterien Preisoptimierung und globale, dauerhafte Verfügbarkeit der Ma­ terialien. Besonders im Konsumgütermarkt sind wirtschaftlich attraktive TPE-Produkte gewünscht. Actega DS hält hier neben den Individu­ allösungen sogenannte preisoptimierte Standardprodukte bereit. Diese eignen sich vor allem für Overmolding-Anwen­ dungen, bei denen die Hartkomponenten aus einem PP gefertigt werden. Die harte Komponente wird dabei ganz oder teilwei­ se mit einem elastomeren Kunststoff (z. B. TPE-S) überspritzt. Das wiederum führt zu einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkei­ ten in den Bereichen Konsumgüter und Haushaltsprodukte, Garten- und Pflanzen­ zubehör, DIY, Sport- und Freizeitprodukte, Baby- und Kinderspielzeug und -geschirr, Kosmetik-, Körperpflege und Wellnesspro­ dukte, Büroartikel und Schreibgeräte. Als Anbieter innovativer, flexibler Kunst­ stoffe erfüllt Actega DS die Anforderungen nach hoch belastbaren, massgeschneider­ ten Materialien, bei gleichzeitiger Beach­ tung der regulatorischen Bedingungen.

Haptik spielt grosse Rolle Die Nachfrage der Verbraucher nach Pro­ dukten mit weicher Oberfläche und op­ tisch ansprechendem Design steigt stetig. Das Thema Haptik spielt bei vielen Pro­ dukten aus dem Alltag eine grosse Rolle. Ob Rasierer, Fahrradgriffe, Zahnbürsten, Schreibgeräte, Kosmetikverpackungen

oder die Wäschewanne: das Auge und das Gefühl für besondere Haptik kaufen mit. Fliessende, komplexe Geometrien, profes­ sionell betont durch die Verwendung ver­ schiedener Farbgranulate verleihen Kon­ sumprodukten ein unverwechselbares Erscheinungsbild und werden von den Käufern gut wahrgenommen. Zahlreiche Unternehmen fertigen daher sowohl Kon­ sumgüter als auch Industrieprodukte im Overmolding-Verfahren und realisieren damit Designs, die sich von denen des Wettbewerbs abheben. Kontakt Actega DS GmbH Straubinger Strasse 12 D-28219 Bremen Telefon +49 (0)421 39002-0 info.actega.ds@altana.com www.actega.com K 2016: Halle 5, Stand 5E16

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KUNSTSTOFF XTRA

ROHSTOFFE

Silica-Füllstoffe sinnvoll verwertet

Verbesserte Oberflächeneigenschaften von PP Silica-Füllstoffe fallen als Nebenprodukt bei der Herstellung von Reinsilicium an. Wissenschaftlern im Kunststoff-Zentrum Leipzig (KuZ) ist es nun im Rahmen eines vom BMWi geförderten Projektes gelungen, durch Einsatz dieser Füllstoffe PP-Compounds mit verbesserten Oberflächeneigenschaften herzustellen.

Polypropylen (PP) ist ein Kunststoff, der durch geringe Dichte bei guten mechanischen Eigenschaften im Volumen, hohe chemische Beständigkeit und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis überzeugt. ­Jedoch wird sein Einsatz im Automobil­ bereich oder in der Telekommunikationstechnik durch eine unzureichende mechanische Beständigkeit der Oberflächen begrenzt. Existierende Methoden zur Oberflächenbehandlung liefern nur ansatzweise Lösungen für diese Problematik. Eine neue Perspektive bildet der Einsatz spezieller, kugelförmiger Silica-Füllstoffe, die als Nebenprodukt bei der Reinsilicium-Herstellung anfallen und so einer sinnvollen Verwertung zugeführt werden können.

Verschiedene Silica-Füllstoffe im Test

Volumeneigenschaften Zugprüfung Schlag- und Kerbschlagprüfung nach Charpy DSC (Kristallinitätsgrad, Schmelzverhalten) DMA Kugeleindruckhärte Mikroskopische Methoden (REM, TEM, AFM) MVR

Tabelle 1: Methoden zur Charakterisierung der Compoundeigenschaften.

lica-Compounds mit verschiedenen Füll­ graden durchgeführt. Ziel war die Erschliessung des Potenzials dieser Füllstoffe für die Erzeugung von PP mit hochwertigen Oberflächen, die keine zusätzliche Beschichtung erfordern, bei gleichbleibend hohem Eigenschaftsniveau der Compounds im Volumen. Zur Charakterisierung der Compound-Eigenschaften wurden die in Tabelle 1 dargestellten Methoden angewendet. Die untersuchten Compounds enthalten auf identischem Weg hergestellte Füllstoffe (Silica). Einer der Silica-Füllstoffe wurde nachträglich einem hydrophobierenden

Oberflächen-Coating (Silica modif.) unterzogen. Die in Bild 1 dargestellten Daten zeigen die Ergebnisse der Prüfung UST-­ Kratzfestigkeit. Bei dieser Untersuchung der Oberflächeneigenschaften werden der elastische (elast.) und der permanente (perm.) Anteil der Verformung der Oberfläche durch Aufbringen einer definierten Last gemessen.

Testsieger: Oberflächen­ modifizierte Silica-Füllstoffe Der elastische Anteil der Verformung steigt mit Erhöhung der Belastung an. Dieser Ef-

Tab. und Grafiken: KuZ

Im Rahmen eines vom BMWi geförderten Projektes wurden im Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) Untersuchungen an PP-Si-

Oberflächeneigenschaften Gitterschnitt Abriebprüfung UST-Kratzfestigkeit registrierende Kleinlasthärte

Bild 1: UST-Kratztest an PP-Compounds mit bzw. ohne Oberflächenmodifizierung des Füllstoffs.

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Bild. 2: Schlagzähigkeit nach Charpy zweier Compounds.

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KUNSTSTOFF XTRA

ROHSTOFFE

Bild 3: MVR zweier Silica-Compounds.

fekt ist bei den unmodifizierten Silica-Partikeln stärker ausgeprägt. Im Gegensatz dazu bleibt der perm. Anteil der Verformung ab einer Belastung von ca. 500 N konstant. Er ist bei den Compounds mit oberflächenmodifizertem Füllstoff geringer. Dies zeigt, dass die Oberfläche dieser Compounds aufgrund der geringeren Gesamtverformung weniger stark verletzt wird. Ein Effekt, der durch eine mittels mikroskopischer Untersuchungen nachgewiesene bessere Haftung der hydrophob modifizierten Silica-Partikel in der PP-Matrix erklärt werden kann. Ebenso verbesserten sich die Dispergierbarkeit des hydrophob modifizierten Füllstoffs bei gleichzeitig konstant hohem, für eine gute Verarbeitbarkeit stehenden, MVR-Wert der Compounds (Bild 2) sowie deren mechanische Volumen-Eigenschaften. Die Compounds mit oberflächenmodifiziertem Füllstoff waren bei höheren Füllgraden wesentlich weniger spröde (Bild 3, Charpy-Schlagzähigkeit). Mit diesem Projekt ist es gelungen, PP-­Compounds mit verbesserten Oberflächen­eigenschaften herzustellen und die Kompetenzen des KuZ auf dem Gebiet der Oberflächenprüfungen zu erweitern. Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Reg.-Nr.: MF130017

Kontakt Kunststoff-Zentrum Leipzig (KuZ) Erich-Zeigner-Allee 44 D-04229 Leipzig Telefon +49 (0)341 4941-500 M.Sc. Janine Dreysse dreysse@kuz-leipzig.de www.kuz-leipzig.de

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KONSTRUKTION

Berechnung von Kunststoffkonstruktionen

Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion

Bild: Sabic

Bild 1: Torsion ist die Hauptbeanspruchung von Schraubenfedern: LeeP-Kunststofffedern von Lee Springs, hergestellt aus dem PEI ­U ltem von Sabic Innovation Plastics.

Prof. Johannes Kunz1 Bei der Auslegung von Bauteilen ist sicherzustellen, dass das Bauteil seine Funktion erfüllt und möglichst wirtschaftlich hergestellt werden kann. Im Mittelpunkt steht das komplexe Zusammenspiel von Beanspruchung, Beuteilgeometrie und Werkstoff unter Berücksichtigung der Einflüsse von Umwelt und Fertigung. Der Konstrukteur bedient sich dabei verschiedener Hilfsmittel, u.a. auch solcher, die das mechanische Verhalten des Bauteils unter der Beanspruchung simulieren. Werkstoffseitig geht es insbesondere um das Erkennen möglicher Versagensmechanismen und deren Vermeidung. Stützt man sich als Kriterium hierfür auf kritische Dehnungen ab, so stellt sich die Frage, wie dies bei Beanspruchungen möglich ist, die wie Schub oder Torsion Prof. Dipl.-Ing. Johannes Kunz, Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung (IWK) an der HSR Hochschule für Technik Rapperswil, Dozent für Berechnen und Gestalten von Kunststoffteilen im MAS-Studiengang Kunststofftechnik an der Hochschule für Technik der FH Nordwestschweiz.

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primär Schubspannungen und entsprechende Verformungen bewirken. Dass eine Auslegung auf der Grundlage kritischer Verformungen dem werkstoffmechanischen Verhalten der Kunststoffe besser entspricht als die herkömmliche, spannungsbezogene Betrachtungsweise und auch sonst mancherlei Vorteile bietet, wurde schon um 1970 erkannt und publik gemacht [1]. Sie hat sich in der Praxis bestens bewährt und ist geeignet, konsequent angewendet zu werden [2, 3]. Die dehnungsbezogene Auslegung geht davon aus, dass bei Erreichen einer bestimmten Dehnungsgrösse im Werkstoff unabhängig vom Spannungszustand ein Versagensmechanismus ausgelöst wird, der durch eben diese Auslegung vermieden werden soll. Grundsätzlich sind bei statischer oder quasistatischer Belastung drei Versagenskriterien zu unterscheiden: Rissbildung im Mikrobereich, Verstreckung oder Bruch, die im Spannungs-Dehnungsdiagramm durch entsprechende Spannungs- oder Dehnungsgrenzwerte zum Ausdruck kommen (Bild 2).

Versagenskriterien Beim Bruchversagen ist die Bruchdehnung ε Β der massgebende Kennwert, der allenfalls bei Kunststoffen mit sprödem Verhalten als Versagenskriterium beigezogen werden kann. Die Verstreckung, ab der die Verformung ohne Anstieg der ­nominellen Spannung bei zunehmender Quer­schnittseinschnürung grosse Ausmas­ se annehmen kann, ist eine Versagensform bei Werkstoffen mit zähem Verhalten. Sie wird durch die Streckdehnung ε Υ charakterisiert. Für die Grössen von Bruchund Streckdehnung sei an dieser Stelle

Bild: IWK

Die dehnungsbezogene Auslegung von schub- oder torsionsbeanspruchten Kunststoffteilen (Bild 1) erfordert die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen den aus Normal- und Schubspannungen resultierenden Verformungen und den Werkstoffeigenschaften. Im vorliegenden Beitrag werden anhand dieser Gesetzmässigkeiten die re­le­ vanten Beziehungen für die Konstruktionspraxis herausgearbeitet.

Bild 2: Versagensverhalten: Spannungs-Dehnungs-Diagramme aus dem Zugversuch (schematisch): 1: Sprödes Verhalten mit Trennbruch; 2: Zähes Verhalten mit Verstreckung und Ver­ formungsbruch; F: Rissbildung (Fliesszonen, Crazes, Mikrorisse); Y: Verstreckung; B: Bruch

auf die bekannten Werkstoffdatenbanken [4, 5] verwiesen. Das Versagenskriterium Rissbildung ist das strengste. Es erfasst die Tatsache, dass bei allen Kunststoffen weit unterhalb von Streckdehnung oder Bruchdehnung irreversible Verformungen auftreten, die auf Vorgänge im Mikrobereich wie Crazebildung oder Mikrorissbildung zurückzuführen sind und zunehmende Nichtlinearitäten im Spannungs-Dehnungs-Verhalten und bei transparenten Kunststoffen eine Trübung bewirken. Die diesen Vorgängen zugeordneten makroskopischen Dehnungen, in der Fachwelt als Fliessdehnung εF bekannt, nehmen bei längerer Belastungsdauer einen von Spannungszustand, Tem­ peratur und andern Einflüssen weitgehend unabhängigen Grenzwert an, der als Fliess­ grenzdehnung ε F∞ oder kritische Dehnung ε K bezeichnet wird (Bild 3). Dieser weist eine für die einzelnen Werkstoffgruppen 6/2016

schnittseinschnĂźrung grosse Ausmasse annehmen kann, ist eine Versagensform bei Werkstoffen mit zähem Verhalten. Sie wird durch die Streckdehnung đ?œ€đ?œ€đ?‘Œđ?‘Œ charakterisiert. FĂźr die GrĂśssen von Bruch- und Streckdehnung sei an dieser Stelle auf die bekannten Werkstoffdatenbanken [4, 5] verwiesen.

KUNSTSTOFF XTRA

Das Versagenskriterium Rissbildung ist das strengste. Es erfasst die Tatsache, dass bei allen Kunststoffen weit unterhalb von Streckdehnung oder Bruchdehnung irreversible Verformungen auftreten, die auf Vorgänge im Mikrobereich wie Crazebildung oder Mikrorissbildung zurĂźckzufĂźhren sind und zunehmende Nichtlinearitäten im Spannungs-Dehnungs-Verhalten und bei transparenten typische GrĂśssenordnung auf (Tab. 1). DeÎľ F∞ [%] Kunststoffgruppe Kunststoffen eine TrĂźbung bewirken. Die diesen Vorgängen zugeordneten makroskopischen Dehren messtechnische die sich Thermoplaste, nehmen beiamorph längerer Belastungsdauer einungen, in der FachweltBestimmung, als Fliessdehnung đ?œ€đ?œ€đ??šđ??š bekannt, nicht einfach gestaltet, ist in jĂźngerer nen vonganz Spannungszustand, Temperatur und andern– ungefĂźllt EinflĂźssen weitgehend unabhängigen 0,6 á 1,0 Zeit wieder der Forschungđ?œ€đ?œ€[6]. (Bild 3). Grenzwert an,Gegenstand der als Fliessgrenzdehnung đ??šđ??šâˆž oder kritische – gefĂźlltDehnung đ?œ€đ?œ€đ??žđ??ž bezeichnet wird 0,3 á 0,5 Dieser weist eine fĂźr die einzelnen WerkstoffgruppenThermoplaste, typische GrĂśssenordnung auf (Tab. 1). Deren teilkristallin, steif messtechnische Bestimmung, die sich nicht ganz einfach gestaltet, ist in jĂźngerer Zeit wieder Ge– ungefĂźllt 2,0 á 4,0 Verformungsbedingung Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion genstand der Forschung [6].

Bild: IWK

KONSTRUKTION

– gefĂźllt 1,0 á 2,0 Bei der dehnungsbezogenen Auslegung Thermoplaste, teilkristallin, weich handelt es sich also darum, unter den im – ungefĂźllt 3,0 á 6,0 Verformungsbedingung Bauteil auftretenden Hauptdehnungen Îľ 1, – gefĂźllt 2,0 á 3,0 Îľ 3 die grĂśsste positive Dehnung Îľ 2 , der Bei dehnungsbezogenen Auslegung Îľhandelt also darum, unter den im Bauteil0,2 á 0,7 auftremax zu es sich Thermoplaste, glasmattenverstärkt Dehnung gefĂźllt đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š zu ermitteln und in der≈ 5,0 Vertenden Hauptdehnungen ermitteln und in der ÎľVerformungsbedin1 , Îľ2 , Îľ3 die grĂśsste positive Elastomere, formungsbedingung gung Duroplaste

Die maximale Dehnung tritt stets in Richtung der absolut g Hauptspannungen gemäss đ?œŽđ?œŽ1 ≼ đ?œŽđ?œŽ2 ≼ đ?œŽđ?œŽ3 nummeriert, so gi dabei, dass Null grĂśsser ist als jeder negative Wert, dass a Bild (allseitig 4: Zustand reinen Schubes: Abbildung – unverstärkt 0,1 á 0,2 stand gleicher Druck) keine positive Dehnung auf đ??śđ??ś im đ?œŽ,đ?œ?-Koordinatensystem (Mohrscher Span- Vorgehen (1) đ?œ€đ?œ€ (1) đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š(đ?œ€đ?œ€1 , đ?œ€đ?œ€2 , đ?œ€đ?œ€3 ) ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ = đ?œ€đ?œ€đ??şđ??ş . gung kein adäquates Kriterium darstellt. Dieses – UD-verstärkt 0,05 á  0,2 đ?‘†đ?‘† nungskreis) mitAuslegung angedeuteter Dehnungsbezogene bei Schub Mikrorissbilund Torsion dehnungs-Hypothese zur Umrechnung eines mehrachsige dung senkrecht zur grĂśssten NormalspanTabelle 1: GrĂśssenordnung der Fliessgrenzsigen Vergleichsspannungszustand [7]. Bei Anwendung de der festgelegten Dehnung đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ gegenĂźberzustellen. Dehnungs-Grenzwert đ?œ€đ?œ€ steht deralsalszulässig zulässig festgelegten Dehnung Îľ zul dehnung beiDer đ??şđ??ş nung. verschiedenen KunststoffgrupDehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion (Principal Total Strain die grĂśsste Hauptdehnung darin fĂźr die Dehnung bei Eintreten des als massgebend betrachteten Versagensmechanismus im demnach gegenĂźberzustellen. Der Dehnungs-Grenz­ pen [2]. wie jene nach von Mises (Equivalent einachsigen Spannungszustand der WerkstoffprĂźfung. Mit dem Einflussfaktor đ??śđ??ś kĂśnnen allfällige Vergleichsspannung darin fĂźr die in Dehnung bei spannungen fĂźhren. Dieser Zustand reiwert Îľ G steht EinflĂźsse auf den Dehnungs-Grenzwert berĂźcksichtigt werden, wenn die Anwendungsbedingungen staltänderungsenergie-Hypothese beruht. nen Schubes wird im Ďƒ,đ?œ?-Koordi­naten­s ys­ Eintreten des als massgebend betrachte- keine positive Dehnung auftritt und damit Die maximale Dehnung tritt stets in Richtung der absolut grĂśsste von jenen der WerkstoffprĂźfung merklich abweichen. Der Sicherheitsfaktor đ?‘†đ?‘† ≤ 1 gewährleistet, ten Versagensmechanismus im einachsidie Verformungsbedingung kein adäquatem als Mohrscher [8]dermit Zentrum Die maximale Dehnung gemäss tritt stetsKreis inđ?œŽđ?œŽRichtung absolut grĂśssten Hauptspannung Hauptspannungen 1 ≼ đ?œŽđ?œŽ2 ≼ đ?œŽđ?œŽ3 nummeriert, so gilt also dass im Betrieb der Dehnungs-Grenzwert nicht erreicht wird, dass also ein Versagen mit hinreiHauptspannungen gemäss đ?œŽđ?œŽ1 ≼ đ?œŽđ?œŽ2 ≼ đ?œŽđ?œŽ3 nummeriert, so gilt also auch đ?œ€đ?œ€1 ≼ đ?œ€đ?œ€2 ≼ đ?œ€đ?œ€3 dabei, dass Null grĂśsser ist als jeder negative Wert, dass also im gen Spannungszustand in der werden Werkstoffim Nullpunkt abgebildet (Bild 4). Daraus Schub chender Sicherheit ausgeschlossen kann. tes Kriterium darstellt. Dieses Vorgehen Reiner dabei, dass Null grĂśsser ist als jeder negative Wert, dass also im hydrostatischen

prĂźfung. Mit dem Einflussfaktor C kĂśnnen allfällige EinflĂźsse auf den Dehnungs-­ Grenz­ wert berĂźcksichtigt werden, wenn die Anwendungsbedingungen von jenen der WerkstoffprĂźfung merklich abweichen. Der Sicherheitsfaktor S ≤ 1 gewährleistet, dass im Betrieb der Dehnungs-Grenzwert nicht erreicht wird, dass also ein Versagen mit hinreichender Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Die maximale Dehnung tritt stets in Richtung der absolut grĂśssten Hauptspannung auf. Werden die Hauptspannungen gemäss Ďƒ1  ≼  Ďƒ2  ≼  Ďƒ3 nummeriert, so gilt also auch Îľ 1  ≼  Îľ 2  ≼  Îľ 3. Man beachte dabei, dass Null grĂśsser ist als jeder negative Wert, dass also im hydrostatischen Spannungszustand (allseitig gleicher Druck)

entspricht der Anwendung der GrÜsstdehnungs-Hypothese zur Umrechnung eines mehrachsigen Spannungszustandes in einen einachsigen Vergleichsspannungszustand [7]. Bei Anwendung der Finite Elemente Methode (FEM) ist demnach die grÜsste Hauptdehnung (Principal Total Strain Max) auszuwerten und nicht etwa eine Vergleichsspannung wie jene nach von Mises (Equivalent von Mises Stress), welche auf der Gestaltänderungsenergie-Hypothese beruht.

stand (allseitig gleicher keineDehnung positive Dehnung auftritt un stand gleicher Druck)Druck) keine Drehung positive und damit die Verfo geht(allseitig hervor, dass die derauftritt unter gung kein adäquates Kriterium Dieses Vorgehen entspr gung kein adäquates Kriterium darstellt.darstellt. Dieses Vorgehen entspricht der Anwendu Die Beanspruchungen auf Schub undSchnittfläTorsion sind vom Sp stehenden Schubspannung đ?œ?zur dehnungs-Hypothese zur Umrechnung eines mehrachsigen Spannungszustandes max Umrechnung dehnungs-Hypothese eines mehrachsigen Spa scheiden, da beide zu Schubspannungen Dieser Z sigen Vergleichsspannungszustand [7]. Bei Anwendung derfĂźhren. Finite Elemente Meth chen um 45° zu Ebenen fĂźhrt, an denen sigen Vergleichsspannungszustand [7]. Bei Anwendung der Finit demnach die grĂśsste Hauptdehnung (Principal Total Strain Max) auszuwerten Koordinatensystem als Mohrscher Kreis [8] mit Zentrum und im demnach die grĂśsste Hauptdehnung (Principal Total Strain Max) Vergleichsspannung wie jene nach von (Equivalent von Mises Stress), welc Ďƒ2 wirken, die Hauptspannungen ĎƒMises 1 und geht hervor, dass die staltänderungsenergie-Hypothese beruht. Vergleichsspannung wieDrehung jene nachder vonunter MisesSchubspannung (Equivalent von MĎ„ und es gilt zu Ebenen fĂźhrt, an denen die Hauptspannungen đ?œŽđ?œŽ1 und đ?œŽđ?œŽ staltänderungsenergie-Hypothese beruht. Reiner Schub

đ?œŽđ?œŽ (2) 1 = −đ?œŽđ?œŽ2 = đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š

Die Beanspruchungen auf Schub und Torsion sind vom Spannungszustand her ni Reiner Schub

scheiden, da beide zu Schubspannungen fĂźhren. Dieser Zustand reinen Schubes

dem als positiven Spannungswert kann unter Verwe Mit Koordinatensystem Mohrscher Kreis [8]Spannungswert mit Zentrum im Nullpunkt abgebildet ( MitĎƒ1Ďƒals positiven 1 als dem Die auf Schub und vom Spannun Ď„sind stehenden Schnitt geht Beanspruchungen hervor, dass Gesetzes die Drehung der unter Schubspannung Hookeschen [9, S. C 31]Torsion aus der Verformungsbe đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š

kann des Verallgemeischeiden, da beide zudie Schubspannungen fĂźhren. Dieser đ?œŽđ?œŽ2 wirken, und Zustand es gilt zu Ebenenunter fĂźhrt, anVerwendung denen Hauptspannungen đ?œŽđ?œŽ1 und Koordinatensystem als Mohrscher Kreis [8] nerten Hookeschen Gesetzes [9, S.mit CZentrum 31] im 1 1 + đ?œ‡đ?œ‡ 1 Nullp đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š đ?œŽđ?œŽ1 = −đ?œŽđ?œŽ2 = đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š đ?œ€đ?œ€aus = đ?œ€đ?œ€Verformungsbedingung = die∙ (đ?œŽđ?œŽ đ?œŽđ?œŽ2 )unter = (1) ∙ đ?œ?đ?œ?Be­ ∙ s geht hervor, Drehung Schubspannung đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š 1 dass 1 − đ?œ‡đ?œ‡ ∙der đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = Ď„đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š der die đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ??¸đ??¸đ??śđ??ś 2 đ??şđ??şđ??śđ??ś und đ?œŽđ?œŽ2 wirk zu anSpannungswert denen die Hauptspannungen đ?œŽđ?œŽ1des Ďƒ1 als demfĂźhrt, positiven kann unter Verwendung Verallgeme Mit Ebenen ziehung

Hookeschen Gesetzes [9, S. C 31] aus der Verformungsbedingung (1) die Bezieh

Reiner Schub Die Beanspruchungen auf Schub und Torsion sind vom Spannungszustand her nicht zu unterscheiden, da beide zu Schub-

entwickelt werden. Darin bedeuten đ??¸đ??¸đ??śđ??ś , đ??şđ??şđ??śđ??ś und Âľ der Kriec đ?œŽđ?œŽ1 = −đ?œŽđ?œŽ2 = đ?œ?đ?œ? 1 đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š 1 + đ?œ‡đ?œ‡ 1 đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š đ?œ€đ?œ€ đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š oder = đ?œ€đ?œ€1 =Querkontraktionszahl ∙ (đ?œŽđ?œŽ1 − đ?œ‡đ?œ‡ ∙ đ?œŽđ?œŽ2 ) = ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š ∙ isotrop ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§betrachtete sondes=als đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ??¸đ??¸đ??śđ??ś 2 đ??şđ??şđ??śđ??ś knĂźpft durch dem positiven Spannungswert kann unter Verwendung Mit Ďƒ1 als

(3)

Âľ der der Schubmod entwickelt werden. Darin bedeuten đ??śđ??ś , đ??şđ??ş đ??śđ??ś und Hookeschen Gesetzes [9, S.đ??¸đ??¸C 31] aus derKriechmodul, Verformungsbedingu

son- oder Querkontraktionszahl des als isotrop betrachteten Werkstoffs; sie sind m đ??¸đ??¸đ??śđ??ś knĂźpft đ??şđ??şđ??śđ??ś =durch 1 1 + đ?œ‡đ?œ‡ 1 đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š =2đ?œ€đ?œ€1∙ (1 = + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ (đ?œŽđ?œŽ1 − đ?œ‡đ?œ‡ ∙ đ?œŽđ?œŽ2 ) = ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šC, = C ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ??¸đ??¸ đ??¸đ??¸ 2 đ??şđ??şđ??śđ??ś đ??śđ??ś đ??śđ??ś đ??şđ??ş =

entwickelt werden. Darin bedeuten E G und đ?œ‡ der Kriechmodul, der Schubmodul đ??śđ??ś 2 ∙ (1 + đ?œ‡đ?œ‡) und Steifigkeits-Kennwerte die Poisson- oder QuerkontraktionsDiese sind je nach Anwendungsbed entwickelt werden. Darin bedeuten đ??¸đ??¸đ??śđ??ś , đ??şđ??şđ??śđ??ś und Âľ der Kriechmodu Diesevon Steifigkeits-Kennwerte sindund je nach Anwendungsbedingungen von Fall [10 zu F keit Belastungszeit Temperatur zu bestimmen zahloder des als isotrop betrachteten WerksonQuerkontraktionszahl des als isotrop betrachteten Wer keit von Belastungszeit und Temperatur zu bestimmen [10, 11]. knĂźpft durch stoffs; sie sind miteinander verknĂźpft durch Scherung Scherung đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ??şđ??ş (4) đ??śđ??ś = 2 ∙ (1 + đ?œ‡đ?œ‡)

Bild: IWK; nach Menges

Diese Steifigkeits-Kennwerte sind je nach Diese Steifigkeits-Kennwerte sindAnwendungsbedingun je nach keit von Belastungszeit und Temperatur zu bestimmen [10, 11].

Anwendungsbedingungen von Fall zu Fall in Abhängigkeit von Belastungszeit und Scherung Temperatur zu bestimmen [10, 11].

Bild 3: Dehngrenzen als Auslegungskriterien fĂźr statische und schwingende Belastungen: EinflĂźsse auf die Grenze zwischen reversiblen und irreversiblen Verformungen (schema­t isch đ?œ€ F : Fliessdehnung; đ?œ€ F∞: Fliessgrenzdehnung

6/2016

Scherung Ein Sonderfall der Schubbeanspruchung stellt die Scherung oder Abscherung dar, 15

Schubspannung Ď„đ?‘ đ?‘ im ganzen Querschnitt gleich und entspricht dem Quotienten aus Kraft đ??šđ??š und Querschnittsfläche ungleicher Verteilung Ăźbersteigt das Spannungsmaximum đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ den Querschnittsfläche đ??´đ??´. đ??´đ??´. BeiBei ungleicher Verteilung Ăźbersteigt das Spannungsmaximum đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ den Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion , was durch den Schubverteilungsfaktor Nennwert đ??šđ??š â „đ??šđ??šđ??´đ??´â „, đ??´đ??´ was durch den Schubverteilungsfaktor Nennwert đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘›đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘›= = Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion

KUNSTSTOFF XTRA

KONSTRUKTION

đ?œ?đ?œ?đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ đ?œ?đ?œ?∙ đ??´đ??´âˆ™ đ??´đ??´ đ?‘ đ?‘ đ?‘ đ?‘ đ?‘˜đ?‘˜ đ?‘˜đ?‘˜ = =đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘› == đ??šđ??š

đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘›

(5)

đ??šđ??š

(5)

Bild: IWK

Auch der Verdrehwinkel Ď• der zwei um die Stablänge đ?‘™đ?‘™ aus ausgedrĂźckt werden kann. Bei Ăźberall gleicher Spannung ist đ?‘˜đ?‘˜ = 1, bei linearer Verteilung in DreiAuch Verdrehwinkel Ď• derlimitiert zwei um dieinStablänge đ?‘™đ?‘™ aus durch der dieist zulässige Dehnung gemäss ausgedrĂźckt werden kann. Bei Ăźberall gleicher Spannung đ?‘˜đ?‘˜ = 1, bei linearer Verteilung Dreiecksform wird đ?‘˜đ?‘˜ = 2, und bei parabolischem Verlauf gilt đ?‘˜đ?‘˜ = 3. Reale SpannungsĂźberhĂśhungen durch Dehnung limitiert gemäss ecksform wird đ?‘˜đ?‘˜ = 2, Bauteilgeometrie, und bei parabolischem Verlauf gilt die đ?‘˜đ?‘˜ =zulässige 3. Reale SpannungsĂźberhĂśhungen kĂśnnen, je nach lokaler Kerbeffekten und Krafteinleitung, auch deutlich hĂśher đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ Krafteinleitung, đ?‘™đ?‘™ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ auch deutlich hĂśher kĂśnnen, je Bauteilgeometrie, Kerbeffekten sein 6).nach lokaler a (10) Die(Bild maximale Dehnung ist somit unter đ?œ‘đ?œ‘ = und Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ∙∙đ??źđ??źđ?‘™đ?‘™ ≤ 2 ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ 4 đ??şđ??ş sein (Bild 6). von (3) bestimmt durch đ?œ‘đ?œ‘ = đ??śđ??ś đ?‘Ąđ?‘Ą ≤ 2 ∙ đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ Anwendung

đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ??źđ??źdurch Die maximale Dehnung ist somit unter Anwendung von (3) bestimmt đ?‘Ąđ?‘Ą Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion

đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą

welchletztere letztere Bedingung fĂźr4 kreiszylindriwelch Bedingung fĂźr kreiszylindrische Stäbe des A Die maximale Dehnung ist somit unter Anwendung von (3) bestimmt durch 1 đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ 1 đ??šđ??š 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ??šđ??š sche Stäbe des Aussendurchmessers d letztere fĂźr den kann zu Bedingung (6) kreiszylindrische Stäbe des A đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = ∙ = ∙ đ?‘˜đ?‘˜ ∙ = ∙ đ?‘˜đ?‘˜ ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ welch Ein Sonderfall oder Abscherung dar, bei der die zu 2 đ??şđ??şđ??śđ??śder Schubbeanspruchung 2 đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś stellt die đ??´đ??´ Scherungden kann zu werden vereinfacht kann 1 đ?œ?đ?œ? 1 đ??šđ??š 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ??šđ??š đ?‘ đ?‘ äusseren und, da ihre Wirkungslinien (6) đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š =Kräfte ∙ (Aktion = und ∙ đ?‘˜đ?‘˜ Reaktion) ∙ =in der Schnittebene ∙ đ?‘˜đ?‘˜ (6) ∙ ≤ auftreten đ?œ€đ?œ€Dehnungsbezogene đ?‘™đ?‘™ đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ bei Schub Ein stellt oder dar, Fall bei der die und Torsion 2 Fder đ??şđ??şunterliegt 2 der đ??şđ??şBedingung đ??´đ??´ Biegemoment đ??¸đ??¸đ??śđ??ś die Scherung đ??´đ??´hervorrufen. praktisch zusammenfallen (Bild 5),∙ kein ist die undSonderfall die Kraft đ?œ‘đ?œ‘ ≤Abscherung 4Im∙ đ?‘™đ?‘™einfachsten ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§Auslegung đ??śđ??ś Schubbeanspruchung đ??śđ??ś đ?‘‘đ?‘‘ äusseren Kräfte (Aktion und Reaktion) in der Schnittebene auftreten Wirkungslinien Ď„đ?‘ đ?‘ im ganzen Querschnitt gleich und entspricht Kraft đ??šđ??š und Schubspannung (11) đ?œ‘đ?œ‘ ≤dem 4 und, ∙Quotienten ∙ da đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ihre aus praktisch (Bild Biegemoment hervorrufen. Im đ?‘‘đ?‘‘ einfachsten Fall 2 zusammenfallen đ??¸đ??¸đ??śđ??ś 5), ∙ đ??´đ??´kein dendie Querschnittsfläche đ??´đ??´. Bei 1 ungleicher Verteilung Ăźbersteigt das Spannungsmaximum đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ ist und die Kraft F unterliegt der Bedingung und die Kraft F unterliegt der Bedingung đ??šđ??š ≤ ∙ đ??şđ??ş ∙ đ??´đ??´ ∙ đ?œ€đ?œ€ = ∙ ∙ đ?œ€đ?œ€ đ??śđ??ś đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ gleich und entspricht dem Quotienten aus Kraft(7) Ď„ đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ im ganzen Querschnitt đ??šđ??š und Schubspannung

Nennwert đ?‘˜đ?‘˜ đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘› = đ??šđ??š â „đ?‘ đ?‘ đ??´đ??´, was durch đ?‘˜đ?‘˜ 1 +den đ?œ‡đ?œ‡ Schubverteilungsfaktor Querschnittsfläche đ??´đ??´. Bei ungleicher Verteilung Ăźbersteigt das Spannungsmaximum đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ den Torsion und Biegung Auch der Verdrehwinkel Ď• der zwei um die Stablänge đ?‘™đ?‘™ auseinanderliegen 2 1 đ??¸đ??¸ ∙ đ??´đ??´ đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ =∙ đ??šđ??š đ??´đ??´â „đ??´đ??´, was durch ∙denđ??śđ??ś Schubverteilungsfaktor Nennwert durch die zulässige Dehnung limitiert gemäss (7) Torsion und Biegung đ??šđ??š=≤đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ =∙đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘›đ??şđ??ş ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ = (5) đ?‘˜đ?‘˜ (7) đ?‘˜đ?‘˜ 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘›đ?‘˜đ?‘˜ đ??šđ??š Torsion Wenn sich Torsion und Biegung Ăźberlagern, was oft der Fa đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ ∙ đ??´đ??´ Wenn Torsion und Ăźberlagern, was oft der Fa đ?œ‘đ?œ‘ = sich≤ 2∙ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ (5)Biegung đ?‘˜đ?‘˜ = = gehĂśrigen Verteilungen von Schubund ĂźberlaNormalspannunge đ??şđ??şđ??śđ??śbei ∙ đ??źđ??źsich đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘ĄVerteilung Wenn Torsion und Biegung đ?‘Ąđ?‘Ą linearer đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘› đ??šđ??š ausgedrĂźckt werden kann. Bei Ăźberall gleicher Spannung ist đ?‘˜đ?‘˜ = 1, in DreiĎ„đ?‘Ąđ?‘Ą bekanntlich alsdie Quotient von Torsi- undđ?œ?đ?œ?Normalspannunge Bei Torsion bestimmt sich die maximale SchubspannunggehĂśrigen Verteilungen von Schub= đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą bzw. đ?œŽđ?œŽ zustand. Treten Spannungsmaxima đ?‘Ąđ?‘Ą ecksform wirdđ?‘€đ?‘€đ?‘˜đ?‘˜ = 2, und bei parabolischem Verlauf gilt đ?‘˜đ?‘˜ = 3. Reale SpannungsĂźberhĂśhungen gern, was oftdie der Fall ist,entso Ăźberlagern Torsion Torsionswiderstandsmoment onsmoment đ?‘Ąđ?‘Ą und Torsionswiderstandsmoment đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą . Dieses = đ?‘€đ?‘€ zustand. Treten Spannungsmaxima đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą des welch letztere Bedingung fĂźr kreiszylindrische Stäbe Aussendurchmes đ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą bzw. đ?œŽđ?œŽ Querschnittsperipherie auf, so z.B. bei rotationssymmetrisc ausgedrĂźckt werden kann. Bei Ăźberall gleicher Spannung ist đ?‘˜đ?‘˜ = 1, bei linearer Verteilung in DreikĂśnnen, je nach lokaler Bauteilgeometrie, Kerbeffekten und Krafteinleitung, auch deutlich hĂśher . Bei bespricht bei rotationssymmetrischen Querschnitten dem polaren Widerstandsmoment đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘?so den kann zu sich die die zugehĂśrigen Verteilungen auf, z.B. bei rotationssymmetrisc ecksform 3. Realeauch SpannungsĂźberhĂśhungen grĂśsste Dehnung Beziehung sein (Bild wird 6). đ?‘˜đ?‘˜ = 2, und bei parabolischem Verlauf gilt đ?‘˜đ?‘˜ =Querschnittsperipherie ele- von Torsiliebigen Querschnittsformen es maximale wie Ăźbrigens auch das Torsionsträgheitsmoment đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą nicht Ď„đ?‘Ąđ?‘Ą bekanntlich als Quotient Bei bestimmt sichistsich die Schubspannung BeiTorsion Torsion bestimmt dieKerbeffekten maximale von Schubund Normalspannungen zu kĂśnnen, je nach lokaler Bauteilgeometrie, und grĂśsste Krafteinleitung, auch deutlich hĂśher die Beziehung đ?‘™đ?‘™Dehnung mentar bestimmbar, kann jedoch einschlägigen Tabellenwerken und HandbĂźchern entnommen đ?œ‘đ?œ‘ ≤ 4 ∙ ∙ đ?œ€đ?œ€ sein (Bild 6). đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ Torsionswiderstandsmoment đ?‘Šđ?‘Š Torsionswiderstandsmoment entonsmoment đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą undđ?œ?ist Die maximale Dehnung somit unter Anwendung von (3) bestimmt durch đ?‘Ąđ?‘Ą . Dieses bekanntlich als QuotiSchubspannung einem zweiachsigen Spannungszustand. đ?‘‘đ?‘‘ t Ort der grĂśssten Schubspannung wirkt auch werden [9, S. C 27 ff.]. Am đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? die maximale Dehnung đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą 2

Torsion und Biegung

Torsion

Bild 5: Scherung: Schubspannungsverteilung im auf Scherung beanspruchten Querschnitt mit Schubverteilungsfaktor k.

spricht bei rotationssymmetrischen Querschnitten dem Widerstandsmoment đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘? .+Bei đ?œ€đ?œ€ polaren = ∙ ďż˝1 − đ?œ‡đ?œ‡ + (1 + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ ďż˝1 4 ∙beďż˝ ďż˝2 ďż˝ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§

entmaximale von und Torsions­ Treten die Ď„t = Mtâ „Wđ?œŽđ?œŽđ?œ?đ?œ?tđ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š durch 1 Torsionsmoment đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ Dehnung 1 đ??šđ??š 1M+t đ?œ‡đ?œ‡ đ??šđ??š Die ist somit unter Anwendung von (3) bestimmt 2 đ?œŽđ?œŽâˆ™ đ?‘?đ?‘?đ??¸đ??¸đ??śđ??śSpannungsmaxima liebigen auch das= Torsionsträgheitsmoment đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š ∙ ďż˝1 − đ?œ‡đ?œ‡(6)+ (1 + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ đ??źđ??źďż˝1 + 4ele∙ ďż˝ đ?‘?đ?‘? ďż˝ đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = 1Querschnittsformen ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą = 1∙ đ?‘˜đ?‘˜ ∙ đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą = 1ist+es đ?‘˜đ?‘˜đ?‘€đ?‘€âˆ™đ?‘Ąđ?‘Ą Ăźbrigens ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ?œ‡đ?œ‡ ∙ wie đ?‘Ąđ?‘Ą nicht Torsion und Biegung . Dieses Torsions= M â „W im selben Punkt der widerstandsmoment W bzw. Ďƒ đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? b2 ∙ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś b b đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = 2 ∙đ??şđ??şđ??śđ??ś = 2 ∙ đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´ = (8) t đ??¸đ??¸đ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´â‰¤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§

ďż˝ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§

mentar bestimmbar, Tabellenwerken und HandbĂźchern entnommen ∙ đ??šđ??šđ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą jedoch đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ąđ??šđ??š 12 đ?œ?đ?œ?đ??şđ??şđ?‘ đ?‘ đ??śđ??ś 12 đ??şđ??şđ??śđ??śkann 1 đ??¸đ??¸+đ??śđ??ś đ?œ‡đ?œ‡ einschlägigen bei der die äusseren Kräfte (Aktion und werden entspricht Querschnittsperipherie auf, so was z.B. ro- ist, so Ăźberlag (6) Ăźberlagern, đ?œ€đ?œ€widerstandsmoment ∙ = ∙ đ?‘˜đ?‘˜ ∙ = ∙ đ?‘˜đ?‘˜ bei ∙ ≤rotatiđ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = [9, Wenn sich Torsion Biegung oftbei der S. C227 ff.]. grĂśssten Schubspannung wirktund auch die maximale Dehnung Etwas komplizierter wird die Sache, wenn dieFall beiden Span 2 đ??şđ??şF đ??şđ??şder ∙ Bedingung đ??´đ??´ Ortđ??¸đ??¸der đ??´đ??´ und die Kraft đ??śđ??ś unterliegt đ??śđ??ś Am đ??śđ??ś gehĂśrigen Verteilungen von Schubund Normalspannungen zu einem zwe onssymmetrischen Querschnittendie dem tationssymmetrischem Reaktion) in der Schnittebene auftreten Hieraus ergibt sich fĂźr das Torsionsmoment Begrenzung Etwas komplizierter wird dieQuerschnitt, Sache, wenn ergibt die Span Punkten des Querschnittsrandes auftreten, wiebeiden dies bei bel â „ = đ?‘€đ?‘€ đ?‘Šđ?‘Š bzw. đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? = đ?‘€đ?‘€đ?‘?đ?‘? â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘? im zustand. Treten die Spannungsmaxima đ?œ?đ?œ? đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘Ąđ?‘Ą 2 1 đ??¸đ??¸ ∙ đ??´đ??´ đ??śđ??ś und die Kraft F unterliegt der Bedingung auftreten, wie dies(Bild bei 7) bel sichkann. fĂźrdes die grĂśsste Dehnung die Bezieund, da ihre Wirkungslinien praktisch zu- đ??šđ??špolaren +Pđ?œ‡đ?œ‡. Bei đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą be- 4 Punkten sein SoQuerschnittsrandes sind bei (7) rechteckigen Querschnitten Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion ≤ ∙ đ??şđ??şđ??śđ??ś1Widerstandsmoment ∙ đ??´đ??´đ?œ?đ?œ?∙đ?‘Ąđ?‘Ąđ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ =1 ∙ đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§1 W Querschnittsperipherie auf, so z.B. bei rotationssymmetrischem Querschn đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = đ?‘˜đ?‘˜âˆ™ 1đ??¸đ??¸đ??śđ??ś+∙ đ?œ‡đ?œ‡đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą = ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€ den (8) Extremwerte đ?‘˜đ?‘˜ = ∙ kann. So sind bei rechteckigen Querschnitten (Bild vor 7) jeweiligen Seitenmitten grĂśsste Dehnung die Beziehung sammenfallen (Bild 5), kein Biegemo- đ?‘€đ?‘€ liebigen ist hung (9)liegen relative 2đ??śđ??śQuerschnittsformen 2 1=đ??şđ??şđ??¸đ??¸đ??śđ??śđ??śđ??ś ∙∙ đ?‘Šđ?‘Š đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą wie đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§sein ∙đ??şđ??şđ?‘Šđ?‘Š đ?‘Ąđ?‘Ą ≤22 ∙ đ??şđ??ş đ??´đ??´ đ??śđ??śđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ??¸đ??¸ đ??śđ??ś es, den jeweiligen liegen relative Extremwerte vor (7) đ??šđ??š ≤ ∙ đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ = ∙ 1 + đ?œ‡đ?œ‡âˆ™ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ tritt in der MitteSeitenmitten der längeren Seite auf. Wenn die Biegeach ment hervorrufen. Im einfachsten Fall ist Ăźbrigens auch das đ?‘˜đ?‘˜ đ?‘˜đ?‘˜ 1Torsionsträgheitsmo+ đ?œ‡đ?œ‡ tritt derđ?œŽđ?œŽ7a), Mitteist der Seite auf. Wenn die Biegeach 2 Normalspannung läuftin(Bild anlängeren diesem Ort auch die đ?œ?đ?œ? đ?‘?đ?‘? đ?‘Ąđ?‘Ą Hieraus ergibt sich fĂźr das Torsionsmoment die Begrenzung ďż˝1 +auch (1 =Gleichung ∙ ďż˝1 − an đ?œ‡đ?œ‡ +diesem + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ Ort 4 ∙ ďż˝ die ďż˝ ďż˝ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š(Bild ment It , nicht elementar bestimmbar, durch die Schubspannung đ?œ?S im ganzen Quer- Torsion läuft bestimmt. 2 ∙ 7a), đ??¸đ??¸đ??śđ??ś ist (12) đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? Normalspannung durch Gleichung (12) bestimmt. schnitt gleich und entspricht dem Quotikann jedoch einschlägigen TabellenwerTorsion Ein Sonderfall der Schubbeanspruchung stellt dieBei Scherung oder Abscherung der die Ď„đ?‘Ąđ?‘Ą bekanntlich als Quotient von TorsiTorsion bestimmt sich die maximale Schubspannung đ??¸đ??¸đ??śđ??śdar, ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ąbei Verläuft die Biegeachse jedoch parallel kĂźrzeren Recht (9)zurSpannungshĂśchstwe đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ≤und 2 ∙auftreten đ??şđ??ş ∙ đ?‘Šđ?‘ŠTorsionswiderstandsmoment ∙ und, đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ = ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ?‘Šđ?‘Šwerkomplizierter wird die Sache, wenn die beiden enten aus Kraft F undund Querschnittsfläche ken entnommen (12) Torsionswiderstandsmoment entonsmoment đ?‘€đ?‘€HandbĂźchern đ??śđ??ś đ?‘Ąđ?‘Ą und đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘Ąđ?‘Ą . DiesesEtwas äusseren Kräfte (Aktion Reaktion) in der Schnittebene da 1 ihre Wirkungslinien + đ?œ‡đ?œ‡ Schubspannung Verläuft dieQuerschnittsrandes Biegeachse jedoch parallel zurbeikĂźrzeren Punkten des auftreten, wie Schubspannungsmax dies beliebigen Recht Quersc Mitte (Punkt 1) đ?‘Šđ?‘Š nur das relative Ď„đ?‘Ąđ?‘Ą deren bekanntlich als Quotient von TorsiBei Torsion bestimmt sich die maximale . Bei bespricht bei rotationssymmetrischen Querschnitten dem polaren Widerstandsmoment đ?‘?đ?‘? denhervorrufen. [9, S. C 27Imff.]. Am Ort der A. Bei zusammenfallen ungleicher Verteilung Ăźbersteigt praktisch (Bild 5), kein Biegemoment einfachsten Fall grĂśssten ist die sein kann. So sind bei rechteckigen Querschnitten (Bild 7) die Ecken schu deren Mitte (Punkt 1)đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ąnur das đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą . das Dieses Torsionswiderstandsmoment entonsmoment đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą und Torsionswiderstandsmoment nicht ele-relative Schubspannungsmax liebigen Querschnittsformen ist es wie Ăźbrigens auch Torsionsträgheitsmoment den jeweiligen Seitenmitten liegen relative Extremwerte vor. Das absolute Ď„đ?‘ đ?‘ im ganzen Querschnitt gleich spricht und entspricht dem Quotienten aus đ??šđ??šdem und Schubspannung Etwas komplizierter die Sache, wenn Schubspannung wirkt auch die Kraft maximale das Spannungsmaximum đ?œ?S den Nenn. Bei berotationssymmetrischen Querschnitten polaren đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘?wird đ?œ?đ?œ?′ Widerstandsmoment =derđ?‘?đ?‘?HandbĂźchern ∙ đ?œ?đ?œ? mentar bei bestimmbar, kann jedoch einschlägigen Tabellenwerken entnommen tritt đ?‘Ąđ?‘Ąinund Mitteđ?‘Ąđ?‘Ą der längeren Seite auf. Wenn die Biegeachse (neutrale Ac den Querschnittsfläche đ??´đ??´. Bei ungleicher Verteilung Ăźbersteigt das Spannungsmaximum đ?œ?đ?œ? nicht eleliebigen Querschnittsformen ist es wie Ăźbrigens auch das Torsionsträgheitsmoment đ??źđ??ź die beiden SpannungshĂśchstwerte wert đ?œ?n = Fâ „A, was durch den Schubver- werden đ?œ?đ?œ?′ =auch đ?‘?đ?‘?7a), ∙ đ?œ?đ?œ?die Dehnung [9, S. C 27 ff.]. Am Ort der grĂśsstenđ?‘ đ?‘ Schubspannungläuft wirkt đ?‘Ąđ?‘Ą Dehnung đ?‘Ąđ?‘Ą (Bild đ?‘Ąđ?‘Ąist maximale an diesem Ort auch die Normalspannunginmaximal, und d mentar bestimmbar, kann jedoch einschlägigen Tabellenwerken und HandbĂźchern entnommen Nennwert đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘› = đ??šđ??š â „đ??´đ??´, was durch den Schubverteilungsfaktor durch Gleichung (12)Normalspannung bestimmt. mit der grĂśssten đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? . Der Faktor đ?‘?đ?‘? ist eine teilungsfaktor ­verschiedenen Punkten des Querschnitts1 S.đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘ĄC 27 1ff.]. Am đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą Ort der 1+ đ?œ‡đ?œ‡ đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą Schubspannungđ?‘›đ?‘› werden [9, grĂśssten wirkt die maximale Dehnung . Der mit Normalspannung đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? in =der â„Žâ „auch đ?‘?đ?‘?grĂśssten ≼auftreten, 1, [9, S. 27] beschreibbar derFaktor Form đ?‘?đ?‘? ist eine đ?œ€đ?œ€ (8) = ∙ = ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ (8) đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = ∙ randes wie dies bei beliebigen Verläuft die Biegeachse jedoch parallel zur kĂźrzeren (Bild 7 2 đ??şđ??şđ??śđ??ś 2 đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?‘?đ?‘? ≼ 1, [9, S. 27] beschreibbar in derRechteckseite đ?‘›đ?‘›deren = â„ŽMitte Form đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ ∙ đ??´đ??´ (Punkt 1) nur das relative Schubspannungsmaximum 1 đ?œ?đ?œ? 1 đ?‘€đ?‘€ 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ?‘€đ?‘€ đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘Ąđ?‘Ą (5) đ?‘˜đ?‘˜ = = (5) Querschnittsformen der Fall sein kann. So đ?œ€đ?œ€ = ∙ = ∙ = ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€ (8)

đ?œ?đ?œ?đ?‘›đ?‘›

đ??šđ??š

đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š

������

2 đ??şđ??şđ??śđ??śsich 2fĂźrđ??şđ??şdas đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą die Begrenzung Hieraus ergibt Torsionsmoment đ??śđ??ś ∙ đ?‘Šđ?‘Š đ?‘Ąđ?‘Ą

đ?‘?đ?‘? = 1 − 0,257 ∙ ďż˝1 − đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’ďż˝âˆ’1,6 ∙ (đ?‘›đ?‘› − 1)��

∙ bei đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą0,257rechteckigen Hieraus ergibt sich fĂźr das Torsionsmo- sind đ?‘?đ?‘?đ?œ?đ?œ?′đ?‘Ąđ?‘Ą== 1đ?‘?đ?‘? − ∙ ďż˝1 − đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’ďż˝âˆ’1,6Querschnitten ∙ (đ?‘›đ?‘› − 1)�� ausgedrĂźckt werden kann. Bei Ăźberall ment die Begrenzung (Bild  7) die Ecken schubspannungsfrei, đ??¸đ??¸Torsionsmoment Hieraus ergibt fĂźrbei daslinearer die Begrenzung diegrĂśssten grĂśsste Dehnung in đ?œŽđ?œŽdiesem Punkt 1 gilt nun đ??śđ??ś ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą Verteilung ausgedrĂźckt werden kann. Bei Ăźberall gleicher Spannung ist đ?‘˜đ?‘˜sich = 1, in Drei- FĂźr mit der Normalspannung đ?‘?đ?‘? . Der Faktor đ?‘?đ?‘? ist eine Funktion des S (9) đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ≤ 2 ∙ đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ = ∙ đ?œ€đ?œ€ FĂźr grĂśsste Dehnung inSeitenmitten diesem Punktliegen 1 gilt nun â „đ?‘?đ?‘?in đ?‘›đ?‘›und = â„Ždie ≼ 1, [9, S. 27] beschreibbar in der Form 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ gleicher wird Spannung ist bei k = 1, bei linearer den jeweiligen ecksform đ?‘˜đ?‘˜ = 2, und parabolischem Verlauf gilt đ?‘˜đ?‘˜ = 3. Reale SpannungsĂźberhĂśhungen đ??¸đ??¸đ??śđ??ś ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą (9) đ?‘€đ?‘€ ≤ 2 ∙ đ??şđ??ş ∙ đ?‘Šđ?‘Š ∙ đ?œ€đ?œ€ = ∙ đ?œ€đ?œ€ kĂśnnen, je nach Bauteilgeometrie, Kerbeffekten undđ??śđ??śKrafteinleitung, auch deutlich hĂśher (9) Verteilung in lokaler Dreiecksform wird k = 2 relative Extremwerte Das absolute đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘Ąđ?‘Ą đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ (đ?‘›đ?‘› − 1)�� đ?‘?đ?‘? = 1 − 0,257 ∙ ďż˝1 − đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’ďż˝âˆ’1,6 ∙vor. 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ sein und(Bild bei 6). parabolischem Verlauf gilt k = 3. Maximum Ď„t = Mtâ „Wt tritt in der Mitte der FĂźr die grĂśsste Dehnung in diesem Punkt 1 gilt nun Reale SpannungsĂźberhĂśhungen kĂśnnen, Auch der Verdrehwinkel đ?œ‘ der zwei um längeren Seite auf. Wenn die Biegeachse Die maximale Dehnung ist somit unter Anwendung von (3) bestimmt durch je nach lokaler Bauteilgeometrie, Kerbef- die Stablänge l auseinanderliegenden Stirn­ (neutrale Achse) parallel dazu verläuft flächen ist durch die zulässige Dehnung (Bild 7a), ist an diesem Ort auch die Norfekten und 1 đ?œ?đ?œ?đ?‘ đ?‘ Krafteinleitung, 1 đ??šđ??š auch 1 +deutlich đ?œ‡đ?œ‡ đ??šđ??š (6) đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š =sein ∙ (Bild = 6). ∙ đ?‘˜đ?‘˜ ∙ = ∙ đ?‘˜đ?‘˜ ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€limitiert đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ malspannung maximal, und die grĂśsste gemäss hĂśher 2 đ??şđ??ş 2 đ??şđ??ş ∙ đ??´đ??´ đ??¸đ??¸ đ??´đ??´

Bild: IWK

đ??śđ??ś

đ??śđ??ś

đ??śđ??ś

und die Kraft F unterliegt der Bedingung

đ??šđ??š ≤

2 1 đ??¸đ??¸đ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´ ∙ đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ??´đ??´ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ = ∙ ∙ đ?œ€đ?œ€ đ?‘˜đ?‘˜ đ?‘˜đ?‘˜ 1 + đ?œ‡đ?œ‡ đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§

(7)

Bei Torsion bestimmt sich die maximale Schubspannung Ď„đ?‘Ąđ?‘Ą bekanntlich als Quotient von Torsionsmoment đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą und Torsionswiderstandsmoment đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą . Dieses Torsionswiderstandsmoment entspricht bei rotationssymmetrischen Querschnitten dem polaren Widerstandsmoment đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘? . Bei beliebigen Querschnittsformen ist es wie Ăźbrigens auch das Torsionsträgheitsmoment đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą nicht elementar bestimmbar, kann jedoch einschlägigen Tabellenwerken und HandbĂźchern entnommen werden [9, S. C 27 ff.]. Am Ort der grĂśssten Schubspannung wirkt auch die maximale Dehnung Bild 7: Auf Torsion und Biegung beanspruchter Rechteckquerschnitt: Bild 6: Spannungsverlauf im scherbeanspruch­ ten Querschnitt mit Punkte extremer Spannungswerte. Nennspannung FEM-Analyse. 1 đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą 101N/mm đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą2, ermittelt 1 + đ?œ‡đ?œ‡mitđ?‘€đ?‘€einer đ?‘Ąđ?‘Ą đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š = ∙ = ∙ = ∙ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ (8)

16

2 đ??şđ??şđ??śđ??ś

2 đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą

đ??¸đ??¸đ??śđ??ś

đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą

Hieraus ergibt sich fĂźr das Torsionsmoment die Begrenzung

6/2016

Bild: IWK

Torsion

Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion

5

đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ đ?œ‘đ?œ‘ = ≤2∙ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą

KUNSTSTOFF XTRA

(10)

KONSTRUKTION

welchder letztere Bedingung fĂźrzwei kreiszylindrische Stäbe des Aussendurchmessers đ?‘‘đ?‘‘ vereinfacht werAuch Verdrehwinkel Ď• der um die Stablänge đ?‘™đ?‘™ auseinanderliegenden Stirnflächen ist den kann zu durch die zulässige Dehnung limitiert gemäss

đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™đ?‘™đ?‘™ đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą ∙ đ?‘™đ?‘™ đ?œ‘đ?œ‘đ?œ‘đ?œ‘ =≤ 4 ∙ ∙≤đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ 2∙ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ??şđ??şđ??śđ??ś ∙ đ?‘‘đ?‘‘ đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą đ??źđ??źđ?‘Ąđ?‘Ą

(10)

(11)

welch letztere Bedingung fĂźr kreiszylindrische Stäbe des Aussendurchmessers đ?‘‘đ?‘‘ vereinfacht werTorsion und Biegung den kann zu

đ?‘™đ?‘™ Torsion und Biegung Ăźberlagern, was oft der Fall ist, so Ăźberlagern sich auch die zuWenn sich (11) đ?œ‘đ?œ‘ ≤ 4 ∙ ∙ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ?‘‘đ?‘‘ Verteilungen von Schub- und Normalspannungen zu einem zweiachsigen SpannungsgehĂśrigen zustand. Treten die Spannungsmaxima đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą = đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą bzw. đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? = đ?‘€đ?‘€đ?‘?đ?‘? â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘? im selben Punkt der Querschnittsperipherie auf, so z.B. bei rotationssymmetrischem Querschnitt, ergibt sich fĂźr die Torsion und Biegung grĂśsste Dehnung die Beziehung Bild: IWK

Wenn sich Torsion und Biegung Ăźberlagern, was oft der Fall ist, so Ăźberlagern sich auch die zugehĂśrigen Verteilungen von Schub- und Normalspannungen zu einem zweiachsigen Spannungsđ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą 2 đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š =Treten die ∙ ďż˝1Spannungsmaxima − đ?œ‡đ?œ‡ + (1 + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ ďż˝1 4đ?‘Ąđ?‘Ą ⠄∙ đ?‘Šđ?‘Š ďż˝ đ?‘Ąđ?‘Ą bzw. ďż˝ ďż˝ đ?œŽđ?œŽâ‰¤đ?‘?đ?‘? đ?œ€đ?œ€=đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘€đ?‘€đ?‘?đ?‘? â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘?đ?‘? im selben Punkt der (12) zustand. đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą =+đ?‘€đ?‘€ 2 ∙ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? Querschnittsperipherie auf, so z.B. bei rotationssymmetrischem Querschnitt, ergibt sich fĂźr die Bild 8:Dehnung Querkraftbiegung: grĂśsste die BeziehungVerteilung der Nor­m al- und der Schubspannung im auf Biegung

und Schub beanspruchten Querschnitt. Etwas komplizierter wird die Sache, wenn die beiden SpannungshĂśchstwerte in verschiedenen Punkten des Querschnittsrandes auftreten,đ?œ?đ?œ?wie2 dies bei beliebigen Querschnittsformen der Fall đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? đ?‘Ąđ?‘Ą (1 + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ ďż˝1 Querschnitten (12) đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘škann. = So ∙sind ďż˝1 −bei đ?œ‡đ?œ‡ +rechteckigen + 4 ∙ ďż˝ ďż˝ ďż˝ ≤ (Bild đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ 7) die Ecken schubspannungsfrei, sein und in 2 ∙ đ??¸đ??¸đ??śđ??śist durch Gleichung (12) đ?œŽđ?œŽbeandere Spannung null ist (Bild 8). In aller Dehnung đ?‘?đ?‘? den jeweiligen Seitenmitten liegen relative Extremwerte vor. Das absolute Maximum đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą = đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ą Regel liegt die grĂśsste Dehnung in der stimmt. tritt in der Mitte der längeren Seite auf. Wenn die Biegeachse (neutrale Achse) parallel dazu verEtwas komplizierter wird die Sache, wenn die beiden SpannungshĂśchstwerte in verschiedenen Randfaser des Querschnitts vor, hervorgeVerläuft die Biegeachse jedoch parallel zur läuft (Bild 7a), ist an diesem Ort auch die Normalspannung maximal, und die grĂśsste Dehnung ist Punkten des Querschnittsrandes auftreten, wie dies bei beliebigen Querschnittsformen der Fall durch Gleichung (12) bestimmt. kĂźrzeren Rechteckseite (Bild 7b), so Ăźber- rufen durch die grĂśsste Normalspannung

sein kann. So sind bei rechteckigen Querschnitten (Bild 7) die Ecken schubspannungsfrei, und in lagert sich Seitenmitten in deren Mitte 1) nur Ďƒvor. die grĂśsste Dehnung b . Dass â „đ?‘Šđ?‘Šđ?‘Ąđ?‘Ąder Stelden jeweiligen liegen (Punkt relative Extremwerte Das absolute Maximum đ?œ?đ?œ? = đ?‘€đ?‘€đ?‘Ąđ?‘Ąan Verläuft die Biegeachse jedoch parallel zur kĂźrzeren Rechteckseite (Bild 7b), sođ?‘Ąđ?‘Ą Ăźberlagert sich in tritt in relative der Mitte Schubspannungsmaximum der längeren Seite auf. Wenn die Biegeachse (neutrale Achse) parallel dazu verle des Schubspannungsmaximums auf das deren Mitte (Punkt 1) nur das relative Schubspannungsmaximum läuft (Bild 7a), ist an diesem Ort auch die Normalspannung maximal, und die grĂśsste Dehnung ist der neutralen Achse auftritt, ist die Ausdurch Gleichung (12) bestimmt.

(13) kurzen nahme, und zwar nur bei sehr zwimit der grĂśssten Normalspannung Ďƒb. Der schen der Kraftwirkungslinie und dem be­ đ?‘›đ?‘› = â„Žâ „đ?‘?đ?‘? ≼ 1, [9, S. 27] beschreibbar in der Form Faktor c ist eine Funktion des Seitenver- trachteten Querschnitt (13) weniger als etwa đ?œ?đ?œ?′ đ?‘Ąđ?‘Ą = đ?‘?đ?‘? ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą hältnisses n = hâ „b ≼ 1, [9, S. C 27] beein Drittel der QuerschnittshĂśhe (14) beträgt. đ?‘?đ?‘? = 1 − 0,257 ∙ ďż˝1 − đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’ďż˝âˆ’1,6 ∙ (đ?‘›đ?‘› − 1)�� . Der Faktor đ?‘?đ?‘? ist eine Funktion des Seitenverhältnisses mit der grĂśssten Normalspannung đ?œŽđ?œŽ đ?‘?đ?‘? schreibbar in der Form In diesem wenig realistischen Fall wäre đ?‘›đ?‘› = â„Žâ „đ?‘?đ?‘? ≼ 1, [9, S. 27] beschreibbar in der Form FĂźr die grĂśsste Dehnung in diesem Punkt 1 gilt nundie Bedingung (6) massgebend. (14) đ?‘?đ?‘? (14) = 1 − 0,257 ∙ ďż˝1 − đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’đ?‘’ďż˝âˆ’1,6 ∙ (đ?‘›đ?‘› − 1)��

đ?œ?đ?œ?′đ?‘Ąđ?‘Ą = đ?‘?đ?‘? ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą (13)

Verläuft die Biegeachse jedoch parallel zur kĂźrzeren Rechteckseite (Bild bei 7b), denen so Ăźberlagert sich in Biegeträgern, der Abstand mit der grĂśssten đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? . Der Faktor đ?‘?đ?‘? ist eine Funktion des Seitenverhältnisses deren Mitte (Punkt Normalspannung 1) nur das relative Schubspannungsmaximum

Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion

FĂźr die grĂśsste Dehnung in diesem Punkt 1 gilt nun

6

Schlussbetrachtung

FĂźr die grĂśsste Dehnung in diesem Punkt Dehnungsbezogene Auslegung bei Schub und Torsion Auch wenn die Auslegung von Kunst-6 1 gilt nun stoffteilen in der Praxis kaum mehr auf đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š,1 = đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? ∙ ďż˝1 − đ?œ‡đ?œ‡ + (1 + đ?œ‡đ?œ‡) ∙ ďż˝1 + 4 ∙ ďż˝đ?‘?đ?‘? ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą ďż˝2 ďż˝ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ grund analytischer Berechnungen allein (15) 2 ∙ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? erfolgt, da sich deren Anwendung auf (15) Dehnung einfache beschränkt, Je nach den GrĂśssen von đ?œ‡đ?œ‡, đ?‘?đ?‘? und đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? kann die absolut grĂśsste aber auchBauteilgeometrien in der Mitte der längeren Seite auf der neutralen Biegeachse im Punkt 2 auftreten und entsprechend (8) den so ist gerade auch beim Einsatz von Si2 đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą Wert ďż˝1 +Ď„ 4â „Ďƒâˆ™ ďż˝đ?‘?đ?‘? ∙ mulationstools (1 +Îź,đ?œ‡đ?œ‡)c ∙ und (15) Strukđ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š,1 = den GrĂśssen ∙ ďż˝1 − đ?œ‡đ?œ‡ +von ďż˝ ďż˝ ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ Je nach fĂźr die numerische t b đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? 1 +2đ?œ‡đ?œ‡ ∙ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś (16) đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š,2 = ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą ≤ đ?œ€đ?œ€đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ komplexerer Konstruktionen kann die grĂśsste Dehnung aber turanalyse đ??¸đ??¸đ??śđ??ś absolut die Kenntnis der grundlegenden Gesetze auch in der Mitte der längeren Seite auf annehmen. SomitGrĂśssen sind im Zweifelsfall Formeln (15) und (16) auszuwerten. Je nach den von đ?œ‡đ?œ‡,sicherheitshalber đ?‘?đ?‘? und đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ą â „đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘?beide kann die absolut grĂśsste Dehnung aber auch in der Mitte der Bauteil­ a uslegung unerlässlich.(8) den der neutralen Biegeachse im Punkt 2 aufder längeren Seite auf der neutralen Biegeachse im Punkt 2 auftreten und entsprechend Wert treten und entsprechend (8) den Wert Bei Kunststoffteilen empfiehlt sich in Biegung und Schub den meisten Fällen eine dehnungsbezoDie Kombination vonđ?œ‡đ?œ‡Biegung und Schub, wie sie bei Querkraftbiegung und damit relativ häufig 1+ auftritt, ist an weil am Ort des Maximums der einen Spannung die (16) sie ist đ?œ€đ?œ€đ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘šđ?‘š,2 = dieser Stelle ∙ đ?œ?đ?œ?đ?‘Ąđ?‘Ąnicht ≤ đ?œ€đ?œ€relevant, (16) gene Betrachtungsweise, denn đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§đ?‘§ đ??¸đ??¸đ??śđ??ś jeweils andere Spannung null ist (Bild 8). In aller Regel liegt die grĂśsste Dehnung in der Randfawerkstoffmechanisch relevant und einđ?œŽđ?œŽ . Dass die grĂśsste ser des Querschnitts vor, hervorgerufen durch die grĂśsste Normalspannung Dehnung an der Stelle des Schubspannungsmaximums auf der Achse auftritt, ist die Dies gilt auch bei Beanannehmen. Somit im Zweifelsfall si-neutralen fach anwendbar. annehmen. Somit sindsind im Zweifelsfall sicherheitshalber beide Formeln (15) und (16) auszuwerten. Ausnahme, und zwar nur bei sehr kurzen Biegeträgern, bei denen der Abstand zwischen der cherheitshalber Formeln (15) und Kraftwirkungslinie und dembeide betrachteten Querschnitt weniger als etwa spruchungen ein Drittel der Quer- wie Schub und Torsion, die schnittshĂśhe beträgt. In diesem wenig realistischen Fall wäre die Bedingung (6) massgebend. (16) auszuwerten. zu Schubspannungen fĂźhren. Die hier Biegung und Schub aufgezeigten LĂśsungen fĂźr die BestimSchlussbetrachtung mung der maximalen Dehnung unter Die Kombination von Biegung Querkraftbiegung und damit relativ häufig Biegung und Schubund Schub, wie sie bei Auch wenn die Auslegung von Kunststoffteilen in der Praxis kaum mehr aufgrund analytischer Schub basierenderauf der Theoriediedes auftritt, ist an dieser Stelle nicht relevant, weil am Ort des Maximums einen Spannung Berechnungen allein erfolgt, da sich deren Anwendung auf einfache Bauteilgeometrien beDie Kombination und8).Schub, Spannungsund Verformungszustandes, jeweils andere Spannung null ist In aller Regel liegt Strukturanalydie grĂśsste Dehnung in der Randfaschränkt, so ist gerade auchvon beim Biegung Einsatz von(Bild Simulationstools fĂźr die numerische se komplexerer Konstruktionen die hervorgerufen Kenntnis der grundlegenden Gesetze der Bauteilauslegung đ?œŽđ?œŽđ?‘?đ?‘? . Dass die grĂśsste ser vor, grĂśsste wiedes sieQuerschnitts bei Querkraftbiegung und durch damitdie mit derNormalspannung auch linear-viskoelastisches Werk­ unerlässlich. Bei Kunststoffteilen empfiehlt sich in den meisten Fällen eine dehnungsbezogene Dehnung an der Stelle des Schubspannungsmaximums auf derDies neutralen Achse auftritt, die Betrachtungsweise, sie ist werkstoffmechanisch und einfach anwendbar. gilterfasst relativ häufigdenn auftritt, ist an dieserrelevant Stelle stoffverhalten wird. Sie istlassen auch bei Beanspruchungen wie Schub und Torsion, die zuBiegeträgern, Schubspannungenbei fĂźhren. Die hier Ausnahme, und zwar nur bei sehr kurzen denen der Abstand zwischen der nicht relevant, weil am Ort des Maxi- sich sowohl fĂźr erste Handrechnungen aufgezeigten LĂśsungen fĂźr die Bestimmung der maximalen Dehnung unter Schub basieren auf Kraftwirkungslinie und dem betrachteten Querschnitt weniger als etwa ein Drittel der Querder Theorie des Verformungszustandes, mit der auchals linear-viskoelastisches mums derSpannungseinen und Spannung die jeweils auch fĂźr Referenzrechnungen bei der đ?‘?đ?‘?

schnittshÜhe In Sie diesem wenig realistischen Fall wäre (6) massgebend. Werkstoffverhaltenbeträgt. erfasst wird. lassen sich sowohl fßr erste Handrechnungen alsdie auchBedingung fßr

Struktursimulation komplexerer Bauteile verwenden. Literatur [1] Menges, G.: Ingenieurmässige Festigkeitsrechnung fĂźr Spritzgussteile aus Thermoplasten. Kunststoffe 57(1967)1, S. 2–8 [2] Kunz, J.: Ein Plädoyer fĂźr die dehnungsbezogene Auslegung. Kunststoffe 101(2011)4, S. 50–54 [3] Skrabala, O; Bonten, C: Kritische Dehnung als Parameter fĂźr die ­Versagensbestimmung. Kunststoffe 102(2012)9, S. 82–85 [4] Material Data Center – Werkstoff­daten. M-Base Engineering+Software GmbH, Aachen; www.materialdatacenter.com [5] Campus Werkstoffdatenbank. CWFG mbH, Frankfurt/Main; www.campusplastics.com [6] Skrabala, O.; Bonten, C.: Bestimmung der kritischen Dehnung mittels Schall­ emissionsanalyse. 23. Stuttgarter Kunststoff-Kolloquium Stuttgart 6. – 7. März 2013. Tagungsband, S. 179 –184 [7] Navier, C. L. M. H., Saint-Venant, A. J. C.: RĂŠsumĂŠ des Leçons donnĂŠes Ă l’Ecole des Ponts et ChaussĂŠes sur l’application de la mĂŠcanique Ă l’Êtablissement des constructions et des machines. 3. Aufl., Paris 1864 [8] Mohr, O.: Ăœber die Darstellung des Spannungszustandes und des ­Deformationszustandes eines ­KĂśrperelementes. Zivilingenieur 28(1882), S. 113–156 [9] Lackmann, J., Villwock, J., in: Grote, K.-H., Feldhusen, J. (Hrsg.): Dubbel – Taschenbuch fĂźr den Maschinenbau. Springer Verlag Berlin, 24. Aufl., 2014 [10] Kunz, J: Kriechmodul-Abschätzung und Kriechbeständigkeit. KunststoffXtra 4(2014)3, S. 23–26 [11] Kunz, J.: Die Querkontraktionszahl in der Konstruktionspraxis. KunststoffXtra 1(2011)6, S. 20–23

Kontakt IWK Institut fĂźr Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Oberseestrasse 10 CH-8640 Rapperswil Telefon +41 (0)55 222 47 70 jkunz@hsr.ch, www.iwk.hsr.ch

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Referenzrechnungen bei der Struktursimulation komplexerer Bauteile verwenden.

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Schlussbetrachtung

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KUNSTSTOFF XTRA

Bild: Christian Schüller / ETH Zürich

FORSCHUNG&ENTWICKLUNG

Das Kunststoffreplikat einer chinesischen Maske gleicht dem Original aufs Haar.

Computational Thermoforming

Kopieren von farbigen 3D-Modellen Forschende der ETH Zürich und Disney Research Zurich haben ein neues Verfahren namens «Computational Thermoforming» entwickelt. Damit können sie Replikate von digitalen 3D-Modellen aus Kunststoff herstellen, bei denen Form und Farbe detailgetreu wiedergegeben werden. Diese Technik erweitert die Palette der digitalen Fabrikationsmethoden und ist eine effiziente und kostengünstige Alternative zum 3D-Farbdruck.

Peter Rüegg1 Das neue Verfahren der Forschenden ist eine geschickte Kombination einer bewährten industriellen Produktionstechnik, dem Thermoformen und einer neuen Software. Mit diesem Verfahren können selbst ambitionierte Laien von Gegenständen mit komplex strukturierten und farbigen Oberflächen Einzelstücke oder Kleinstserien rasch und günstig herstellen. Der Kern des Verfahrens ist eine präzise Computersimulation des Thermoformingvorgangs, die ETH-Doktorand Christian Schüller am Interactive Geometry Lab von ETH-Professorin Olga Sorkine-Hornung entwickelt hat. Peter Rüegg, Hochschulkommunikation, ETH Zürich.

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Die Crux liegt in der Berechnung der Verzerrung Diese Simulation berechnet aus der Oberflächenfärbung eines digitalen 3D-Modells ein Bild, das auf eine Kunststofffolie gedruckt wird. Beim Thermoformen wird diese Folie erhitzt und in eine dreidimensionale Form gezogen. Der Schlüssel liegt daher in der berechneten Verzerrung des Bildes, so dass Farben und Muster perfekt mit den geometrischen Details der Form übereinstimmen. In der Industrie ist das Thermoformen weit verbreitet. Die Technik wird genutzt zur Fertigung von Formteilen wie Joghurtbechern, Einlagen für Pralinenschachteln oder Verpackungsmaterial. «Das industrielle Vorgehen eignet sich jedoch nicht, um Kleinstserien oder gar Einzelstücke von

komplex geformten und farbig bedruckten Modellen preiswert herzustellen», sagt Schüller. So erfordert das präzise Bedrucken dieser Teile spezielle Geräte und eine aufwändige Kalibrierung. Die Forscher haben deshalb ein Verfahren entwickelt, das auf leicht zugänglichen und preiswerten Geräten und Materialien basiert und keine Fachkenntnisse benötigt.

Aus Folie wird detailgetreues Replikat In einem ersten Schritt wird mit Hilfe eines einfachen 3D-Druckers die Negativform eines Modells aus einem einfarbigen Kunststoff Polylactid (PLA) hergestellt. Diese Kunststoffform ist die Basis für die wärmebeständige Gipsform, welche zum Thermoformen benötigt wird. 6/2016

KUNSTSTOFF XTRA

Die neu entwickelte Software berechnet das zum 3D-Modell passende Bild, welches mit einem gewöhnlichen Farblaserdrucker auf ein spezielles Transferpapier gedruckt wird. Mit Hilfe von Druck und Hitze wird das Bild dann auf eine Kunststofffolie übertragen. Die so bedruckte Folie wird in einer Thermoformmaschine oberhalb der Gipsform eingespannt und erhitzt, bis die Folie verformbar wird. Ein Vakuum saugt blitzschnell die Luft zwischen Folie und Gipsabdruck ab, wodurch sich der Kunststoff wie eine Haut über die Gipsform legt – fertig ist das Kunststoffreplikat. Nach dem Thermoformen zeigt sich, ob die Software das gedruckte Bild richtig berechnet hat. «Durch das Verziehen des Kunststoffs verändert sich das gedruckte Bild. Unsere Software berechnet und kompensiert diese Verzerrung jedoch genauestens», sagt Schüller.

Exakte Kopien Die Forschenden testeten ihre Technik mit zum Teil sehr komplexen Objekten, unter anderem einer chinesischen Maske und diversen Modellbaukomponenten wie einer Autokarosserie oder Lebensmittelimitaten. Insbesondere die chinesische Maske beeindruckt durch feine Details, die das Replikat perfekt wiedergibt. So sind die Zähne beim Original mit Goldfarbe verziert. «Dieses Detail ist auch bei der Kopie exakt wiedergegeben. Farben und Strukturen sind nahezu identisch zu denjenigen des Originals», erklärt Schüller. Die Oberfläche sehe hochwertig aus, glänze aber wegen des verwendeten Kunststoffs stark. Deshalb eigne sich die Methode zurzeit weniger, um Objekte aus Materialien wie Holz oder Stein nachzubilden, schätzt der Informatiker.

Günstige Technik für Modellbauer Die Forschenden sind davon überzeugt, dass das neue Verfahren in der digitalen Fabrikation und der Industrie genutzt werden kann, um Prototypen zu formen, ehe ein Teil in Massenproduktion geht. Ebenso könnten Architekturbüros und Modellbauer von dieser Methode profitieren, um anhand ihrer Baupläne und Visualisierungen günstig und rasch ein 3D-Modell zu fabrizieren. Zudem ist die Technik auch für den Hobbysektor oder Schulen interessant, da die benötigten Geräte leicht erhältlich sind. Den Gipsabdruck kann man mehrfach verwenden, um eine Vielzahl von Kopien zu produzieren. Den Vergleich mit 3D-Farbdruckverfahren braucht die Technik darum nicht zu scheuen. «Das Erscheinungsbild der Replikate ist hochwertig und für viele Anwendungen sogar günstiger und schneller als heutige 3D-Farbdruck-Verfahren», sagt Schüller. Original Schueller C, Panozzo D, Grundhoefer A, Zimmer H, Sorkine E, Sorkine-Hornung O. Computational Thermoforming. Siggraph 2016 Posters, July 24-28, 2016, Anaheim, C A   D O I : h t t p : //d x . d o i . o r g /10 .1145/ 2897824.2925914.oderhttp://igl.ethz. ch/projects/thermoforming/computational-thermoforming-2016.pdf

Kontakt ETH Zürich Rämistrasse 101, CH-8092 Zürich Telefon +41 (0)44 632 45 32 peter.rueegg@hk.ethz.ch www.hk.ethz.ch

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VERBAND

Ökologische Bewertungen – Fluch oder Segen?

Bilder: Tarkett Holding

Verschiedenste Schweizer Organisationen beschäftigen sich seit vielen Jahren mit der Bewertung von Baustoffen und Bau­ produkten unter ökologischen Gesichts­ punkten. Obschon dabei grundsätzlich das Ziel verfolgt werden soll, möglichst energieeffizient und ressourcenschonend zu bauen, legen die diversen Gremien dabei sehr unterschiedliche Systemgren­ zen und Bewertungskriterien zugrunde, wodurch das gleiche Bauprodukt am Ende unter Umständen ökologisch völlig unterschiedlich bewertet wird. Auch PVC-Bauprodukte sind hiervon deutlich tangiert.

Norbert Helminiak1 Die Vereinigung KBOB (Koordination der Bau- und Liegenschaftsorgane des Bundes) erstellt bereits seit 1990 eine Tabelle mit den «Ökobilanzdaten von Baustoffen» und aktualisiert diese in regelmässigen Abständen. Ein grundsätzliches Problem bei all diesen tabellarischen Übersichten besteht darin, dass für ein spezielles Bauprodukt immer nur ein einziger Richtwert angegeben wird, obschon im Markt eine grosse Anzahl gleichartiger Artikel angeboten wird und niemals alle zur Berechnung eines repräsentativen Mittelwertes herangezogen werden können. Die in der KBOB-Tabelle berücksichtigten Bewertungskriterien sind nur die Graue Energie (Summe aller zur Herstellung des Produktes aufgewendeten Energien) sowie der daraus resultierende Treibhauseffekt (CO2-Emmission). Durch die Berechnung der sogenannten Umweltbelastungspunkte (UBP) wird dann der jeweilige Baustoff ökologisch klassiert. Es werden keinerlei ökologische Aspekte während der Nutzungsphase (z.B. Pflege, Wärmeisolation) des Bauproduktes berücksichtigt. Innerhalb dieser Tabelle finden sich PVC-Bauprodukte in Form von Bodenbelägen und Fensterprofilen. Für PVC-Boden Norbert Helminiak, Geschäftsführer Plascon, Weil a/Rhein, n_ helminiak@t-online.de

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Moderne PVC-Beläge sind optisch nicht von den «Naturprodukten» zu unterscheiden.

beläge wird lediglich ein Wert für eine Qualität (2 mm Belag) aufgeführt, die in der ökologischen Bewertung hinter Kork und Linoleum klassiert wird. Bei den PVCProfilen konnte in der jüngsten Vergangenheit aufgrund technischer Veränderungen eine deutliche Verbesserung bei der Grauen Energie erreicht werden. Eine neue Gewichtung der CO2-Emissionen seitens der KBOB führte aber wieder dazu, dass in der aktuellen Tabelle Holz-Fenster die beste ökologische Beurteilung erhalten, gefolgt von Holz-Aluminium und – knapp dahinter – PVC-Systeme. Die während des Jahres 2016 vorgesehene Überarbeitung der Basisdaten lässt aber eine massive Verbesserung für die modernen PVC-Profile erwarten.

eco-devis berücksichtigt breiteres Bewertungs­ spektrum Einen deutlich anderen Ansatz bei der ökologischen Bewertung von Bauprodukten wählt der Verein eco-bau, Zürich, für die dort herausgegebenen «eco-devis». Es werden drei Aspekte zur Bewertung herangezogen: die Graue Energie, die Abwesenheit sogenannter umweltrelevanter

Bestandteile und man betrachtet die Phase der Entsorgung (Verbrennung oder Recycling). Daraus resultierende Bewertungsstufen sind «1. Priorität» und «2. Priorität». Im «eco-devis» nicht aufgeführte und somit ökologisch nicht bewertete Produkte werden von den involvierten Architekten und Entscheidungsträgern bei Bauvorhaben – insbesondere den öffentlichen – nicht berücksichtigt. Die Schweizer Bodenbelagsbranche hat es in engster Zusammenarbeit mit PVCH und der ARP Schweiz geschafft, Bodenbeläge anzubieten, die dank ihrer Rezepturgestaltung (Weichmacher, Stabilisatoren) sowie der Möglichkeit des Recyclings als «2. Priorität» klassiert sind. Dies hat dazu geführt, dass in den vergangenen Jahren moderne PVC-Bodenbeläge ihr Image massiv verbessern konnten und im privaten, aber vor allem öffentlichen Baubereich wieder eine hohe Akzeptanz gefunden haben. Bei Fensterprofilen geht das entsprechende «eco-devis» noch einen Schritt weiter und bezieht in die Bewertung zusätzlich den Wärmeverlust ein, der während der Nutzung von 30 Jahren durch das Profil hindurch erfolgt. Hier hebt man sich ganz massiv von den KBOB-Rahmenbedingungen ab und entspricht der Denkweise unserer Industrie. 6/2016

VERBAND

PVCH erwartet besseres ­Ranking für PVC-Profile Die Daten zur Berechnung der Grauen Energie eines Standardfensters stammen immer aus dem KBOB-Datensatz. Korrekte Rezepturbestandteile sowie das Recyc­ ling ausgedienter Fenster garantiert die Industrie; der zur Berechnung des Wärmeverlustes ausschlaggebende Uf-Wert resultiert aus der Profilkonstruktion und ist Bestandteil der technischen Daten des Herstellers. Basierend auf den Daten des Jahres 2012 rangierten PVC-Profile mit der Bewertung «2. Priorität» knapp hinter den Holz-Alu-Systemen. Mit den jetzt publizierten Daten (Basisjahr 2014) sollten PVC-­ Profile wieder vor den Holz-Metall-Systemen rangieren. Bei der im Laufe des Jahres erfolgenden Überarbeitung sind noch günstigere Werte bei der Grauen Energie zu erwarten und zudem wird der sehr tiefe Uf-Wert der neuen Profile dank der hohen Wärmeisolation zu einer Bewertung in der Nähe der «1. Priorität» von Holz-Profilen führen. Der für die Herausgabe der «eco-devis» zuständige Verein eco-bau hat als weiteres Planungsinstrument das «eco-Produkteverzeichnis» eingeführt. Hier hat jeder Hersteller von Bauprodukten die Möglichkeit, nicht nur Gruppen von gleichartigen Artikeln, sondern auch einzelne, spezifische Artikel aus seiner Produktion ökologisch bewerten und klassieren zu lassen. Ausgangssystem ist im Prinzip das bisherige «eco-devis». Bei den Klassierungen wurden aber neue Bezeichnungen einge-

In diesem Friseurladen kam eine besondere Verlegetechnik (Intarsien) zur Anwendung.

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führt. Aus «1. Priorität» wird Eco1 und aus «2. Priorität» wird Eco2. Im Gegensatz zum kostenfreien «eco-devis» ist die Aufnahme und Listung von Produkten im «eco-Produkteverzeichnis» mit Gebühren verbunden.

Nutzbringendes eco-Produkteverzeichnis Die Schweizer Bodenbelagsbranche steht bereits in sehr engem Dialog mit dem Verein eco-bau, um die vielen heute schon nach «eco-devis» gut klassierten Produkte in das neue «eco-Produkteverzeichnis» aufnehmen zu lassen. Neben diversen technischen Aspekten ist dabei vor allem die Finanzierung ein Schlüsselthema. Speziell interessant wird dieses Verzeichnis für solche Firmen, die Bodenbeläge mit besonders energiegünstigen Technologien produzieren oder die in ihren Rezepturen nachwachsende Rohstoffe (z. B. Weichmacher) einsetzen und dadurch die Graue Energie des Belages stark senken können. Ähnlich interessant ist die «eco-Produkteliste» für die Anbieter von sehr leichten Fenster-Profilen (Graue Energie) mit tiefem Uf-Wert (Wärmeverluste). Solche Produkte können jetzt einzeln angemeldet werden und deren gute ökologische Bewertung lässt sich vorteilhaft gegenüber Alternativprodukten vermarkten. Die verschiedenen ökologischen Bewertungssysteme stellten vor einigen Jahren ein fast unüberwindliches Hindernis für die Verwendung von PVC-Bauprodukten in öffentlichen Bauten dar. Die Industrie hat sich aber der Herausforderung gestellt und die eigenen Produkte dahingehend optimiert, dass sie den ökologischen Forderungen der Gremien nicht nur entsprechen sondern in der ökologischen Bewertung sogar gleichwertig neben anderen etablierten Bauprodukten bestehen können. Kontakt Swiss Plastics Kurt Röschli Schachenallee 29C, CH-5000 Aarau Telefon +41 (0)62 834 00 67 k.roeschli@swiss-plastics.ch www.swiss-plastics.ch

Geschäftsführer Urs Meyer verlässt den Verband Im Zuge der Neuausrichtung des Bran­ chenverbandes Swiss Plastics und der damit verbundenen Neuorganisation hat der amtierende Geschäftsführer Urs F. Meyer den Verband verlassen. So sind der designierte Präsident Silvio Ponti sowie der Verbandsvorstand der Meinung, dass es bei anhaltend knappen Finanzmitteln und nach der Reformierung der Verbandsstruktur zielführend sei, die Finanzmittel vermehrt auf Stufe Sachbearbeitung in den Bereichen Kunststofftechnik, Ausbildung und Kommunikation der Geschäftsstelle zu investieren und die Geschäftsleitung zu verkleinern, um so die Kosten im Leitungsteam zu senken. «Mein Nachfolger sowie der Vorstand sehen es als notwendig an, die Änderung zu einem Zeitpunkt einzuleiten, der gewährleistet, dass beim Amtsantritt des neuen Präsidenten (Ende August 2016) auch die Geschäftsstelle reformiert, bzw. die Änderung zumindest aufgegleist ist. Alles andere hätte den Prozess verzögert», zitiert Doris Fiala den Willen des Vorstandes und der zukünftigen Verbandsleitung, der von der amtierenden Präsidentin noch umgesetzt werden musste. Insbesondere bestehe der Wunsch, das Know-how im Kunststoffbereich mit den Änderungen auch im Bereich Sachbearbeitung der Geschäftsstelle zu stärken und damit für die Mitglieder Dienstleistungen zu ermöglichen, die unter der heutigen Struktur kaum zu erreichen wären. Kunststoffspezi­ fisches Wissen sei zudem auch im Kontext internationaler Vernetzung mit Partnerverbänden von grosser Bedeutung. Die Leitung wird ad interim durch ­Peter Stauffer und Kurt Röschli übernommen. Das weitere Vorgehen ­betreffend der Neuorganisation der Geschäftsstelle Aarau wurde dem ­zukünftigen Präsidenten Silvio Ponti übertragen.

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KUNSTSTOFF XTRA

AUS- UND WEITERBILDUNG

Schlüssel zur Industrie 4.0

Mittelstand braucht mehr Weiterbildung Die digitale Kluft zwischen grossen und kleineren Betrieben darf nicht zu gross werden. Insbesondere der Mittelstand sollte deshalb seine Belegschaften für den Schritt in die Industrie 4.0 weiterbilden und innovative Lernlösungen nutzen. Zu diesem Fazit kommen Expertinnen und Experten von acatech, Deutsche Akademie der Technikwissenschaften.

Der Schlüssel zu einem Plus an Arbeits­ plätzen und guter Arbeit durch die Indus­ trie 4.0 liegt in der Qualifizierung und Wei­ terbildung der Menschen. Hier sieht die acatech Expertengruppe unter Leitung von Michael ten Hompel Nachholbedarf: Die meisten der von ihr befragten Unterneh­ men sehen zwar Industrie 4.0 als Chance, haben sie aber bislang selten in ihren Be­ trieben etabliert. Lediglich 9,7 Prozent ver­ fügen über eine voll digitalisierte Produkti­ on. Ebenso bieten insbesondere kleinere Un­ ternehmen ihren Belegschaften selten spezifische Aus- und Weiterbildungsmög­ lichkeiten zur Industrie 4.0: Jedes dritte grosse Unternehmen, aber nur jedes sechste mittelständische Unternehmen bietet spezifische Aus- und Weiterbil­ dungsprogramme zur Industrie 4.0 an. Auch zwischen hoch- und niedrigqualifi­ zierten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern droht eine digitale Kluft. Industrie 4.0 bringt keine menschenleere Fabrik, son­ dern mehr Verantwortung für die Beleg­ schaften, die komplexe Prozesse mithilfe digitaler Assistenten steuern. Dafür brau­ chen sie massgeschneiderte Qualifizie­ rungsangebote – Fortbildungen für Füh­ rungskräfte allein reichen nicht aus. Während für Führungskräfte digitale Lern­ pfade eine gute Möglichkeit sind, könnten Belegschaften mithilfe mobiler Endgeräte, je nach aktuellem individuellem Bedarf, mit Wissen versorgt werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt mit dem

Ausstattung überbetrieblicher Ausbil­ dungsstätten (ÜBS) gestartet. «Wir wollen erreichen, dass in der beruflichen Ausbil­ dung digitale Kompetenzen stärker ver­ mittelt werden. Wenn die Fachkräfte die erworbenen digitalen Fähigkeiten an ih­ rem Arbeitsplatz einbringen, hilft das den Unternehmen auch beim Thema Industrie 4.0», so Wanka.

neuen KMU-Konzept «Vorfahrt für den Mittelstand» auch die Qualifizierung und berufliche Weiterbildung für Beschäftigte in KMU. «Wir bieten den kleinen und mitt­ leren Unternehmen gezielte Möglichkei­ ten, dringend benötigtes Personal zu ge­ winnen und verbessern die Rahmen­bedingungen. Qualifizierte Fachkräfte sind eine der wichtigsten Ressourcen des Wirt­ schaftsstandorts Deutschland», sagt Bun­ desbildungsministerin Johanna Wanka. Das ist angesichts der wachsenden Kluft zwischen KMU und Grossunternehmen besonders wichtig. Zudem hat das BMBF 2016 ein Sonderprogramm für die digitale

Autonome Organisation des Produktionssystems

Interdisziplinäres Handeln ist unabdingbar 60 Prozent der befragten Unternehmen wollen die Datenauswertung und -analyse Grafik: acatech

Christoph Uhlhaas1

6,7 % 8,6 %

Simulationsbasierte Bewertung 37,1 % zur Früherkennung 11,7 % Permanentes Monitoring und Identifikationsverfahren Manufacturing Execution System (MES)

40,4 % 17,2 % 15,6 %

39,3 % 61,7 %

Gedruckte Pläne und Erfahrung Keine Angabe

43,8 %

16,9 % 21,1 % 0%

20 %

40 %

60 %

80 %

Großunternehmen (Umsatz > 50 Mio. Euro) KMU (Umsatz < 50 Mio. Euro)

Christoph Uhlhaas, stellv. Bereichsleiter Kommunikation, acatech, Hauptstadtbüro Berlin. 1

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Status quo bei der Digitalisierung von Kernprozessen.

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KUNSTSTOFF XTRA

AUS- UND WEITERBILDUNG

stärken und knapp 54 Prozent das Prozess­ management verbessern. Fortbildungen müssen also insbesondere diese Kompe­ tenzen stärken. Ebenso sehen die befrag­ ten Unternehmen interdisziplinäres Den­ ken und Handeln als unverzichtbares Rüstzeug für das digitale Zeitalter. Bereichs­ übergreifendes Prozess-Know-how und Führungskompetenzen sind ebenfalls zen­ trale Fortbildungsthemen. «Qualifizierung wird zu einer zentralen strategischen Auf­ gabe in den Betrieben. Die Digitalisierung vergrössert nicht nur den Weiterbildungs­ bedarf, sondern gibt uns auch innovative Lehr-Lern-Lösungen wie Online-Kurse und individuelle mobile Assistenten – wir müs­ sen sie nur nutzen», sagt Michael ten Hom­ pel, Projekteiter und Leiter des Fraunhofer Instituts für Materialfluss und Logistik. Obwohl gerade Online-Tools neue Inhalte rasch und kostengünstig zugänglich ma­

chen, nutzen nur knapp 37 Prozent der grossen und 18 Prozent der kleinen und mittleren Unternehmen E-Learning-Pro­ gramme, Wikis oder Online-Kurse. Lebens­ langes Lernen und Fortbildung werden wichtiger. Zudem ist es von grosser Be­ deutung, neue auch experimentelle Wege in der Weiterbildung zu gehen und die Wissensvermittlung noch stärker in die be­ triebliche Praxis zu integrieren, etwa als Training on the job. Die Expertengruppe von acatech identifi­ ziert und analysiert den Qualifizierungs­ bedarf insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen. Für ihre Kompe­ tenzentwicklungsstudie Industrie 4.0 hat sie 345 deutsche Unternehmen online befragt und begleitende Interviews mit Fachleuten aus Wissenschaft und Wirt­ schaft geführt. Auf der Grundlage der Zwischenergebnisse hat die Projektgrup­

pe einen Demonstrator für die On­ line-Qualifizierung entwickelt. Dieser zeigt mediendidaktische Grundlagen und bie­ tet sogenannte Wissensnuggets für die Industrie 4.0. Informationen zum Konzept der digitalen Wissensvermittlung finden sich unter: www.iml.fraunhofer.de/kom­ petenzentwicklung.

die Formteilqualität Formteilqualität die

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Bild: Swissf Plastics Cluster

CLUSTER

Die Vorträge rund um das Thema Leichtbau stiessen auf grosses Interesse.

5. Technologietagung der Kunststofftechnik

Erfolgreicher Branchentreffpunkt

Marianne Flury Das Programm war thematisch weit gefasst. Den Auftakt machte Dr. Ralf C. Schlaepfer, Managing Partner Strategic Growth, Deloitte, mit seinem Keynote Vortrag über Industrie 4.0. Er machte klar, dass mit den Vernetzungen (Maschinen mit Maschinen, Produkten, Systemen) und Schnittstellen der Industrie 4.0 in einem Internet der Dinge, Dienste, Daten und Menschen sich die Produktionsarbeit der Zukunft stark verändern wird. 3D-Druck, Sensorik, künstliche Intelligenz (AI), Robotik und Nanotech sind nur einige Beispiele von Technologien, 24

die exponentiell wachsen und industrielle Prozesse beschleunigen, flexibilisieren und fundamental verändern. Schlaepfer legte auch dar, wie Schweizer Unternehmen Industrie 4.0 und die damit verbundenen Chancen und Risiken einschätzen. Gemäss einer Umfrage von Deloitte müssen 80 Prozent der Beschäftigten umgeschult werden. Schlaepfer zeigt sich aber zuversichtlich, dass es in der Schweiz nicht weniger Jobs geben wird. «Mit dem dualen Bildungssystem sind die Chancen gut», sagte er abschliessend. Prof. Pascal Bovet, Direktor Innosquare, Hochschule für Technik und Architektur Freiburg (HES-SO), stellte mit «Process4 Plastics» (P4P) ein Partnerprojekt vor, das zum Ziel hat, den Spritzgiessprozess in der Vorbereitung vom Industrie 4.0 zu verbessern. Die laufende P4P Studie besteht aus drei methodologischen Komponenten: a) der Verbesserung des Spritzguss- und Diagnoseverfahrens b) dem angewandten Data-Mining aus dem Spritzgussverfahren und c) dem Knowledge Management im

Hinblick auf die vertikale Integration in der Spritzgiessproduktion. Die Spritzgiessoptimierung basiert auf der Erfahrung und der Entwicklung eines Analysetools, das präzise Vorhersagen nicht nur betreffend Regulierung der Prozesse, sondern auch der Produktion und Wartung erlaubt.H

Bild: Swiss Plastics Cluster

Mehr als 180 Fachleute der Kunststoff­ branche trafen sich am 12. Mai 2016 zur 5. Technologietagung der Kunststofftech­ nik in Freiburg und informierten sich über die neuesten technischen Entwicklungen. Die Veranstaltung moderierte François Aeby, Vize-Präsident des Swiss Plastics Clusters.

Prof. Frank Ehrig, IWK, und Prof. Jean-Marc Boéchat, HEIA-FR.

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Bilder: Marianne Flur y

CLUSTER

Die Pausen wurden rege zur Kontaktpflege genutzt.

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von zwei Beispielen aus der Praxis erklärte Dr. Philipp Liedl, Stasa, wie es funktioniert. Nicht um Kunststoff- sondern um Metall­ spritzgiessen ging es im Vortrag «Liquidmetal Prozess» von Heinz Rasinger, Engel Austria. Der Leiter BU Teletronics erklärte den automatisierten einstufigen Prozess, die Anforderungen an die Spritzgiessmaschine – in diesem Fall eine e-motion 110 T – das Spritzgiesswerkzeug und die Maschinenkomponenten. Versuche im Vergleich mit verschiedenen Metallen zeigen ein sensationelles Spannungs-Dehnungs-­ Diagramm für Teile mit gleicher Festigkeit bei weniger Wandstärke. Auffallend ist auch die hohe Härte (ohne Wärmebehandlung) von Liquidmetal bei gleichzeitig hoher Elastizität. Auch die Oberflächengüte ist ein­ wandfrei und dies ohne Nachbearbeitung. Anwendungsmöglichkeiten sieht der Referent in der Automobilindustrie, der Luft und Raumfahrt, der Industrie und im Medizinbereich. Im Nachmittagsprogramm hatten die Technologietag-Teilnehmer die Qual der Wahl. In vier parallel geführten Vortragsblöcken standen ihnen die Themen «Spritzgiesssimulation», «Integrierte Entwicklungssimulation für Design und Prozess im Kunststoff», «Nahrungsmittel und Kunststoff» und «Faserverbundstoffe» zur Wahl. Anschliessend wurden in Kurzvorträgen innovative Projekte von Mitgliedern des Swiss Plastics Clusters vorgestellt und deren Auswirkungen auf den Cluster. Im Schlussreferat ging Prof. Didier Louvier, Direktor der Forschung HEIG-VD und Direktor des Labors für Verpackungstechnik und

Konditionierung (LEC), auf verschiedene Bio-Kunststoffe, auf deren Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten in Nah­ rungsmittelverpackungen ein. Ein Ausblick auf die erwarteten weltweiten Produktionskapazitäten nach Materialtyp bis ins Jahr 2018 schloss den Vortrag ab. Die 6. Technologietagung findet am 3. Mai 2018 wiederum in Freiburg statt.

Contact Swiss Plastics Cluster Verena Huber, Cluster Manager c/o InnoSquare Passage du Cardinal 1 CH-1705 Fribourg Téléphone +41 (0)26 429 67 72 verena.huber@hefr.ch www.swissplastics-cluster.ch

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Bild: Marianne Flur y

Im Vortrag von Klaus Ritter, Huntsman Advanced Materials, ging es um Duroplaste und wie mittels eines neuen Verfahrens Bauteile – in diesem Fall Teile für die Automobilindustrie – statt in Stunden, in Minuten hergestellt werden können. Das neue Verfahren DFCM (Dynamic Fluid Comp­ression Moulding) nutzt und kombi­ niert die Schnelligkeit und die Teilekomplexität der beiden Verfahren Nass-PressProzess (WCM) und Hochdruck-RTM (HP-RTM). Das Resultat sind wirtschaftliche Strukturverbund-Bauteile für Grossserien. Thema des Referats von Dr.-Ing. Didier von Zeppelin, Arburg, war der Freeformer und damit verbunden die Möglichkeiten des AKF-Prozesses (Arburg Kunststoff-Freiformen). Neben dem Verfahrensprinzip er­ klärte er, welchen Einfluss die Einstellung der Maschinenparameter auf die Bauteileigenschaften hat. Mit der zunehmenden Materialvielfalt nehmen auch die Anwendungen zu. Zudem ist der Verarbeiter dank des offenen Systems nicht zwingend auf konfektionierte Materialien angewiesen. Auch die Kombination Spritzgiessen auf einem Allrounder und individualisieren der Serienbauteile auf dem Freeformer erweitert den Anwendungsbereich. Im Fertigungsalltag geht es immer um die Fragen Qualität, Zeit und Kosten. Um diese zu optimieren hat Stasa Steinbeis eine Soft­ ware entwickelt, die den Spritzgiessprozess intelligenter macht. Die Software benötigt – dank systematisch durchgeführter Versuche – nur wenige Daten, um die optimale Prozesseinstellung zu finden. Anhand

Achim Franken, HB-Therm, Prof. Jürg De Pietro, KATZ, und Christian Rytka, FHNW.

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KUNSTSTOFF XTRA

WIRTSCHAFT

Euler Hermes Studie

Schweizer Unternehmen profitieren vom Iran Die Aufhebung der Sanktionen gegen den Iran birgt für Schweizer Unternehmen grosse Chancen – aber auch einige Risiken. Zu diesem Schluss kommt der führende Kreditversicherer Euler Hermes in seiner Studie «Iran – back in the game?».

Warum ausgerechnet für die Schweizer Wirtschaft? «Erstens werden die Branchen, in denen Schweizer Exporteure besonders stark sind, in den kommenden Jahren eine gros­ se Nachfrage erleben. Zweitens hat die Schweizer Industrie einen hervorragenden Ruf und steht für Qualität. Der Iran ist eine weit entwickelte Wirtschaft mit einer zum Grossteil hochgebildeten Bevölkerung. Viele von ihnen würden gerne hochwertige Markenprodukte kaufen, zumal ein Teil der Bevölkerung den wesentlich höheren Lebensstandard von vor den Sanktionen kennt», erklärt Chefökonom Subran. Gemäss dem Staatssekretariat für Wirtschaft (Seco) geniesst die Schweiz einen guten Ruf im Iran und Schweizer Qualität wird sehr geschätzt. Im Februar reiste Wirtschaftsminister Johann Schneider-Ammann mit einer Wirtschaftsdelegation nach Teheran. «Die Aufhebung der Sanktionen sind eine Chance für die zur Zeit stagnierende Schweizer Exportbranche. Schweizer Firmen waren vor der Verhängung der Sanktionen sehr aktiv im Iran. Euler Hermes 26

geht davon aus, dass nun schrittweise die Wirtschaftsbeziehungen mit dem Iran wieder aufgenommen werden,» erklärt Stefan Ruf, CEO von Euler Hermes Schweiz.

Grosser Nachholbedarf Zudem ist der Nachholbedarf gross. Von 2011 bis heute fehlen dem Iran Importe in Höhe von 30 Milliarden Euro durch die Intensivierung der Sanktionen. Ausländische Waren, wie zum Beispiel Haushaltswaren, sind derzeit sehr schwer zu bekommen, ganz zu schweigen von Autos oder Maschinen. Sowohl Importe als auch Binnenkonsum werden nach der Öffnung daher stark anziehen. Durch die Ölvorkommen verfügt der Iran auch über die finanziellen Mittel, diesen Nachholbedarf zu finanzieren. «In einem ersten Schritt führt dies zu einer steigenden Befriedigung der Grundbedürfnisse: Nahrung und Gesundheit», sagt Subran. «Es käme zunächst zu einer wachsenden Nachfrage nach Lebensmitteln sowie nach Pharmaprodukten zur medizinischen Versorgung. In einem zweiten Schritt würde die iranische Bevölkerung neue Autos und die Spülmaschine oder andere Haushaltsgeräte ersetzen. Wenn eine iranische Familie derzeit also lediglich eine billige Spülmaschine kaufen kann, die sie häufiger ersetzen muss, wird sie bald auf hochwertigere und langlebigere Produkte setzen und genau hier stehen die Schweizer Firmen bereits in den Startlöchern. Zudem sind die Maschinen im produzierenden Gewerbe im Iran veraltet. Die Nachfrage nach neuen Maschinen sowie Ersatzteilen zur Instandhaltung der bestehenden Produktionslinien wäre also die logische Folge. Auch die Infrastruktur im Land ist marode und muss erneuert und modernisiert werden.»

Maschinenbauer, Chemie-, Medizin- und Pharmaunternehmen, Bau- und Baumaterialfirmen, Automobilindustrie sowie Hersteller von Konsumgütern und Lebensmitteln haben deshalb, nach Ansicht von Euler Hermes, besonders gute Karten. Dieses Potenzial ist gross, auch wenn die Schweiz nur einen Teil dessen nutzen kann. Schweizer Exporte könnten in den nächsten Jahren stark ansteigen. Konkurrenz kommt allerdings aus China: China ist

Quellen: Unctad, Euler Hermes

«Die wirtschaftlichen Potenziale im Iran sind gross, gerade auch für Schweizer Exporteure», sagt Ludovic Subran, Chefökonom bei der Euler Hermes Gruppe. «Aber ein ‹El Dorado›, bei dem nach Aufhebung der Sanktionen sofort das Gold auf der Strasse liegt, ist es realistisch betrachtet auch nicht. Zumindest nicht kurzfristig, denn der Finanzdienstleistungssektor ist derzeit beispielsweise fast nicht existent. Mittel- und langfristig wird das Land mit seinen 80 Millionen potenziellen Kunden jedoch sehr interessant werden. Nicht ohne Grund stehen die ersten Firmen bereits in den Startlöchern.»

Zusätzliche iranische Importe nach Bereichen (oben) resp. Ländern 2015–2017 bei Auf­h ebung der Sanktionen in Mrd. USD

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bereits seit vielen Jahren sehr proaktiv im Handel mit dem Iran und ist – anders als der Westen – nicht an die Sanktionen gebunden. «Ölexporte aus dem Iran nach China werden beispielsweise in Renminbi beglichen», sagt Subran. «Dadurch haben viele iranische Unternehmen und Finanziers hohe Reserven in dieser Währung und sind quasi dadurch gezwungen, chinesische Produkte zu kaufen. Das ist der Teufelskreis aus Exporten in Renminbi. Mit Aufhebung der Sanktionen könnte sich das jedoch ändern und die Schweizer könnten – zusammen mit anderen Nationen – den Chinesen einige Marktanteile streitig machen.»

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deshalb enorm. Auch die juristischen Grundlagen sind derzeit relativ unsicher, Unternehmen müssen sich also vorsichtig herantasten an Gerichte oder auch die Handhabung von Insolvenzverfahren.» Ausserdem bleibt ein politisches Restrisiko, sowohl auf nationaler Ebene als auch insgesamt in der Region, nicht zuletzt aufgrund der Spannungen zwischen Iran und Saudi-Arabien. Zum politischen Restrisiko zählt auch, inwieweit der iranische Staat selbst auf den Handel Einfluss nehmen wird nach Aufhebung der Sanktionen. Der-

zeit ist beispielsweise unklar, wie und ob die Regierung eine Regulierung vornehmen wird, beispielsweise durch Importres­ triktionen.

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Hemmnisse und Risiken Allerdings lauern auch noch zahlreiche mögliche Risiken für Exporteure, insbesondere in vier Bereichen: «Sanktionen werden in der Regel schrittweise gelockert», sagt Subran. «Erfahrungsgemäss gehört der Finanzdienstleistungssektor hier meist zu den letzten. Geldverkehr mit dem Iran wird von den USA (trotz der im Januar im Einklang mit der EU und der Schweiz aufgehobenen Sanktionen gegen den Iran, Anm. Red) drastisch geahndet. Deshalb warten alle auf die Amerikaner, hier den ersten Schritt zu tun. Derzeit fehlen im Iran jedoch Finanzdienstleistungen wie Banken und Versicherungen. Das zweite Risiko ist das Währungsrisiko. Derzeit herrscht im Iran ein einziges Währungschaos – das wird auch beim Aufheben der Sanktionen zunächst weiter bestehen. Unternehmen benötigen hier die Sicherheit, in welcher Währung sie beispielsweise ihre Geschäfte abschliessen.» Zudem bestehen Unsicherheiten im allgemeinen Geschäftsumfeld, insbesondere durch die Hürden der Bürokratie, die es insgesamt nicht einfach machen, Geschäfte abzuwickeln. Zudem sehen die Euler Hermes Experten derzeit ein hohes Kreditrisiko. «Unternehmensdaten wie Bilanzen sind nur in geringem Umfang öffentlich zugänglich – Lieferanten kaufen also quasi die Katze im Sack und haben keine Möglichkeit, die Bonität ihrer Abnehmer zu bewerten. Ohne entsprechende Informationen oder Absicherungsmöglichkeiten ist das Risiko hier

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Perspektivenwechsel ist angesagt

Ein Blick über den Atlantik lohnt sich Unbegrenzte Möglichkeiten: Treffender lässt sich die Partnerschaft zwischen der weltgrössten Volkswirtschaft USA und der weltgrössten Industriemesse in Hannover nicht beschreiben. «Während in der vergangenen Dekade alle gen Osten auf die asiatischen Märkte schauten – vor allem nach China – ist es nun Zeit für einen Perspektivenwechsel», erklärt Dr. Armin Schmiedeberg, Partner der internationalen Managementberatung Bain & Company.

Auf der anderen Seite des Atlantiks befindet sich ein verlässlicher Partner mit einem sehr grossen und stabil wachsenden Markt.

USA wichtigster Handels­ partner Die Vereinigten Staaten sind gerade zu Deutschlands wichtigstem Handelspartner aufgestiegen. Mit einem Gesamtaussenhandelsumsatz (Exporte und Importe) von

mehr als 173 Milliarden Euro standen die USA 2015 zum ersten Mal seit 1960 an der Spitze und verwiesen Frankreich auf den zweiten Platz – vor den Niederlanden und China. Die Franzosen haben diese Statistik seit 1961 angeführt. Einzige Ausnahme war das Jahr 1974. Da hatten die Niederlande die Poleposition. Der Blick über den Atlantik lohnt sich für die deutsche Exportwirtschaft ganz besonders. Deutschland lieferte im vergangenen Jahr Waren im Wert von rund 114 Milliar-

den Euro in die USA. Damit war das deutsche Exportvolumen fast doppelt so hoch wie die Importe aus den Vereinigten Staaten (gut 59 Milliarden Euro) – mit einem klar positiven Aussenhandelssaldo von rund 55 Milliarden Euro. Ganz anders stellt sich die jüngste Bilanz mit China dar. Von dort werden die meisten Waren nach Deutschland eingeführt. Die Importe beliefen sich 2015 auf einen Gesamtwert von 91,5 Milliarden Euro. Das Handelsdefizit beträgt rund 20 Milliarden

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Euro. «Realität ist schon heute, dass das Wachstum aus dem Westen kommt», stellt Bain-Partner Schmiedeberg fest.

Der Maschinenbau macht es vor Eine Branche, die das längst erkannt hat, ist der Maschinenbau. Im Jahr 2015 wuchsen dessen Ausfuhren nach Nordamerika um 19 Prozent. Dabei wurde vor allem nach Mexiko (plus 75 Prozent) und in die USA (plus 9 Prozent) exportiert. Die Ausfuhren deutscher Maschinenbauer nach Asien waren mit minus 5 Prozent rückläufig, bedingt insbesondere durch das schwache Chinageschäft, das mit minus 8 Prozent zu Buche schlug. Damit hat der US-Markt dem bisherigen Spitzenreiter China den Rang abgelaufen. Weiteren Schwung erhofft sich die deutsche Industrie von dem geplanten Transatlantischen Freihandelsabkommen zwischen der EU und den USA, TTIP, mit dem technische Hürden und Handelsbarrieren

schwinden sollen. «Nicht nur für Maschinenbauer gibt es grosse Chancen auf dem nordamerikanischen Markt», so Schmiedeberg. «TTIP beruht auf dem Erfolgsrezept der Europäischen Union und fördert die Stärken der europäischen Wirtschaft.» Der alte Kontinent fällt derzeit im globalen Wettbewerb zurück, weshalb ein leichter Marktzugang in den USA zunehmend an Attraktivität gewinnt. Gerade für kleine und mittelständische Familienunternehmen bedeuten Zölle und nicht tarifäre Handelshemmnisse häufig ein hohes Mass an Bürokratie, die mit zusätzlichem Personal und viel Zeitverlust teuer erkauft werden muss. «Globale Handelserleichterungen im Rahmen der WTO werden immer schwieriger», betont Schmiedeberg. «Hier können wir mit TTIP Standards im Westen setzen, bevor es uns die Asiaten im Osten vormachen.» Bain definiert vier Schlüsselfaktoren für den Erfolg auf dem nordamerikanischen Markt: Kapitalallokation, Organisation, Vertrieb und Verwaltung. «Unternehmen müs-

sen ihre Aufstellung konsequent überprüfen und gegebenenfalls anpassen», rät Schmiedeberg. «Die USA repräsentieren mit einem BIP von über 17 Billionen US-Dollar mehr als ein Viertel der Weltwirtschaft. Wer in den nächsten Jahren von der Dynamik auf dem nordamerikanischen Markt profitieren will, muss dafür heute die richtigen Weichen stellen.» Deshalb sollten deutsche Unternehmen den Aufbau eigener Regionalorganisationen vor Ort vorantreiben, und dabei empfehlen sich die USA als Standort.

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Motan-Colortronic AG

Nach Umstrukturierung besser aufgestellt denn je

Bilder: Marianne Flur y

Die Motan-Colortronic AG hat anfangs Jahr neue Räumlichkeiten in Oftringen bezogen. Umstrukturierungen innerhalb der Motan Holding haben den Domizilwechsel nötig gemacht. Am 29. und 30. April wurden die Türen für Kunden und Interessierte geöffnet, und auch die Geschäftsführerin der Holding, Sandra Füllsack, reiste von Konstanz an.

Der repräsentative Empfangs- und Ausstellungsraum am Schweizer Motan-Sitz in Oftringen.

Marianne Flury Die Frankenstärke ist auch an Motan-Colortronic nicht spurlos vorbei gegangen. Auf Grund der Euro-Situation hat sich das Mutterhaus in Konstanz entschlossen, die Vertriebsorganisation umzuorganisieren. Neu tritt die Motan-Colortronic AG wieder selbstständig im Markt auf. Die ganze südliche Halbkugel, die bisher von der Schweiz aus gemanaged wurde, steht wieder unter der Verantwortung von Motan-Colortronic in Isny (D). «Der neue Standort ist besser an unsere Bedürfnisse angepasst, er ist zentraler gelegen und wir haben auch die Möglichkeit, die Geschäftstätigkeit weiter auszubauen», erklärt Markus Steimle. Der Geschäftsleiter und sein Team fühlen sich wohl am neuen Arbeitsplatz. «Der Umzug hierher hat einen neuen Spirit geweckt. Es ist sehr motivierend und wir sind als Team zusammenge30

wachsen und konnten bereits zusätzliches Personal einstellen», freut sich Steimle. Inzwischen arbeiten 12 Personen in Oftringen plus drei Servicetechniker.

Der Schweizermarkt ist ein Know-how-Markt Nach der Umstrukturierung konzentriert sich die Motan-Colortronic AG nun auf den Schweizermarkt und da sehr stark auf anspruchsvolle und qualitativ hochstehende Anwendungen. «Der Schweizer Markt entspricht unseren Produkten. Es ist ein sehr anspruchsvoller Know-how-Markt und unsere Produkte haben die Qualität, die diesem Know-how entspricht. Auch unsere Kunden sind gefordert, die bestmögliche Qualität in ihren Produkten zu garantieren. Es ist genau das, was wir erfüllen können und erfüllen wollen», betont Sandra Füllsack.

Die Chefin ist vom Wachstumspotenzial in der Schweiz überzeugt, insbesondere auch, weil das Unternehmen auf seine Servicestärke setzt. Dies beinhaltet vorausschauende Wartungen, Dienstleistungen, Beratung – und dies nicht nur, wenn die Anlage still steht. Das Potenzial ortet Füllsack nicht nur in den Kernkompetenzen trocknen, fördern, dosieren im Bereich Materialhandling der Kunststoff verarbeitenden Industrie. Zunehmend wird an Anlagenkompetenzen für intelligente Lösungen gearbeitet, die es beispielsweise erlauben, Energie dort zu nutzen, wo sie benötigt wird und sie möglichst lange in einem geschlossenen Kreislauf zu halten. In der Praxis findet dieser Gedanke Anwendung quasi vor der ‹Haustüre› in Oftringen. Durch ein Blockheizkraftwerk wird die Abwärme dem Trocknungsprozess zugeführt. Die überschüssige Wärme wird teilweise durch einen Wärmetauscher genutzt, um 6/2016

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Ein Dankeschön von der Tochter ans Mutterhaus für die wertvolle Unterstützung (v.l): Ulrich Eberhardt, Sandra Füllsack, Dieter Schilli, alle Motan Holding GmbH, Konstanz.

das Werkzeug der Spritzgiessmaschine zu kühlen. Dabei bleibt eine Temperatur von 70 °C zurück, die ideal für die Beheizung der benachbarten Gärtnerei und deren Salatfeld ist. Die Schweiz ist für Motan nicht der Spitzenreiter, wenn es um Umsatz, um das grosse Geschäft geht – da spielen Länder wie Deutschland, die USA und China ganz vorne mit. Füllsack sieht die Schweiz eher als technologische Vorreiterin. «Wir punkten bei anspruchsvollen Themen, wo wir über ein sehr breites Know-how, grosse Erfahrung und langjährige Kunden verfügen, mit denen wir uns gemeinsam – mit neuen Technologien – weiter entwickeln wollen.» Für Motan ist Wachstum keine Frage der Erweiterung der Geschäftsbereiche, zumindest nicht in den Spritzgiessmaschinenmarkt. «Wir konzentrieren uns ganz bewusst auf unsere Kernkompetenzen», erklärt Füllsack die Strategie. Allerdings hat sich das Unternehmen mit der Übernahme von Colortronic im Jahr 2006 vom Spritzgiessmarkt bereits ein Stück weit in den Extrusionssmarkt und in die Compoundierung hin entwickelt. Die Überlegung dabei ist, Prozessketten zu schliessen und Prozessschritte einzusparen.

standardisierte Schnittstellen die direkte Kommunikation zwischen Peripherie und Maschine zu ermöglichen. Sandra Füllsack hat klare Vorstellungen, wie sich die Zukunft mit Industrie 4.0 entwickelt und entsprechend ein strukturelles Umdenken erfolgen muss. «Die Automatisierungspyramide, wie wir sie heute kennen, wird in der Zukunft nicht mehr existieren», ist sie überzeugt. «Nehmen wir das Thema ‹Tracking, Tracing›. Wenn wir ein Material von der Anlieferung bis zur Zustellung des Endprodukts überwachen und überprüfen müssen, geht es nicht um eine blosse Chargenverfolgung. Die Anforderung an uns als Materialmanagementanbieter beinhaltet die Beherrschung des kompletten Datenmanagements.»

Das frühe Engagement in Sachen Vernetzung und die Investitionen in Steuerungstechnik beeinflussen auch den Geschäftsgang in der Schweiz positiv. «Besonders die Anlagentechnik läuft sehr gut», sagt Markus Steimle. «Überhaupt sind wir gut ins 2016 gestartet. Die Aussichten sind auch deswegen vielversprechend, weil der Konzern international aufgestellt ist. Bei manchen Schweizerfirmen können wir deren Tochtergesellschaften im Ausland beliefern. Der Service ist gewährleistet vor Ort, durch die weltweit vorhandenen Serviceorganisationen.» Sandra Füllsack ist mit der Schweizer Tochter zufrieden. Und umgekehrt? Wie lange ist die Leine, die der Konzern der Motan-Colortronic AG lässt? «Die ist sehr lang – solange die Zahlen stimmen», lacht Steimle. «Wir dürfen weitgehend entscheiden, natürlich innerhalb der gegebenen Richtlinien vom Konzern. Ansonsten sind wir komplett selbstständig und auch verantwortlich für unseren Umsatz in der Schweiz.»

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Datenmanagement ist angesagt Mit dem Thema Industrie 4.0 hat sich Motan schon frühzeitig auseinandergesetzt und auch Lösungen geliefert. So arbeitet das Unternehmen mit verschiedenen Maschinenherstellern zusammen, um über 6/2016

Markus Steimle, Site Manager, und Vasillios Mitroudis (2. und 3. v.l.) im Gespräch mit Besuchern am Tag der offenen Tür.

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NEWS

Midea will Beteiligung an Kuka kräftig aufstocken Der chinesische Klimaanlagenund Haushaltsgerätehersteller Midea will seine Beteiligung am Augsburger Roboterbauer Kuka von aktuell knapp 14 auf mehr als 30 Prozent aufstocken. An diese Mindestannahmequote ist die Offerte geknüpft. Die Kontrolle über Kuka werde nicht angestrebt, heisst es in einer Mitteilung von Midea. Des Weiteren betonte das chinesische Unternehmen, Kuka

bei ihrem Wachstum zu unterstützen, insbesondere als führender deutscher Anbieter von Industrie 4.0-Lösungen so­w ie bei der weiteren Marktdurchdringung in China. Insbesondere sichert Midea auch den Erhalt des Hauptsitzes der Gesellschaft in Augsburg, der derzeitigen Belegschaftsstärke in Deutschland und den ausländischen Standorten, der Marke Kuka sowie die weitere Notierung der Aktien der Kuka

Kistler Gruppe akquiriert die Schatz Gruppe Kistler übernimmt per sofort die Schatz AG, Remscheid (DE), sowie deren amerikanische Verkaufs- und Servicegesellschaft in Holly (MI). Damit bieten sich der Kistler Gruppe neue Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Qualitätssicherung in der industriellen Produktion. Die Übernahme ist, wie Rolf Sonderegger, CEO der Kistler Gruppe ausführt, für Kistler ein logischer Schritt in der Umsetzung der übergeordneten Wachstumsstrategie. Wir wollen mit unserer Messtechnologie weitere dedizierte Anwendungen abdecken und vermehrt ganze Systeme sowie gezielte Serviceleistungen anbieten». Die Schatz Gruppe entwickelt, produziert und vertreibt Laborsysteme zur Analyse von Schraubverbindungen, Kali-

briereinrichtungen und Prüfsysteme für Drehmomentwerkzeuge sowie portable Messsysteme zur Stichprobenprüfung. Darüber hinaus bietet das Unternehmen die dazugehörige Netzwerksoftware und den notwendigen Kalibrierund Reparaturservice an. Nach der Übernahme können die Produkte und Dienstleistungen der Schatz Gruppe neu über das globale Vertriebsnetz der Kistler Gruppe verkauft werden. «Wir erhalten damit einen besseren Zugang zu den internationalen Märkten und haben damit, nicht zuletzt auch wegen der sich ergänzenden Produkteportfolios, völlig neue Wachstumsper­ spektiven», führt Dr. Volker Schatz, Vorstand der Schatz AG, aus. www.kistler.com

in Deutsch­ l and zu. Zudem würde Midea den Verbleib des bestehenden Managements ebenso wie den Verbleib der beiden grossen deutschen Aktionäre (Voith hält gut 25 % an Kuka, Friedhelm Loh 10 %) in der Gesellschaft begrüssen. Midea will aber in den Aufsichtsrat einziehen. Vor allem in China soll die Zusammenarbeit enger werden. Die Chinesen sind stark an Servicerobotern interessiert,

da sie angesichts einer älter werdenden chinesischen Gesellschaft und steigender Lohn­ kosten ein gros­ses Wachstums­potenzial bieten. Midea kann auf dem chinesischen Markt ein grosses Vertriebsnetz, Kontakte zu Lieferanten und Entscheidungsträgern bieten. Die Chinesen wollen die Wachstumsstrategie von Kuka in China auch finanziell unterstützen. www.kuka.com

30 Jahre Engel-Präsenz in Asien Dieses Jahr feiert Engel 30 Jahre Präsenz in Asien. Eigenen Angaben gemäss gründete das Familienunternehmen als erster europäischer Spritzgiessmaschinenbauer 1986 in Hongkong eine eigene Vertriebsniederlassung. Mit vier Mitarbeitern ist Engel in Asien gestartet, heute sind es alleine in China mehr als 500 und in Korea über 180. Darunter sind nur wenige Europäer. «Wir sehen uns als asiatisches Unternehmen mit europäischen Technologien und europäischer Qualität», sagt Robert Bodingbauer, Geschäftsführer von Engel Machinery Korea. «Damit haben wir uns hier in Asien viel Vertrauen der Kunststoffverarbeiter erarbeitet.» Asien macht inzwischen fast ein Viertel des weltweiten Umsatzes der Unternehmensgruppe aus. Weltweit eine einheitlich hohe Qualität zu lie-

fern, ist bei Engel seit jeher die oberste Prämisse. So gelten in den asiatischen Werken die gleichen strengen Qualitätsmassstäbe wie in Österreich; eine in Asien produzierte Maschine ist von einer in Österreich produzierten Maschine des gleichen Typs nicht zu unterscheiden. 2014 setzte Engel mit der Gründung des Tochterunternehmens Wintec in Chang­ zhou, China, einen weiteren Meilenstein in ihrer Asienstrategie. Ziel der Zweitmarke ist es, qualitativ hochwertige Spritzgiessmaschinen für Standardanwendungen in Asien zu bauen. In Changzhou wurde ein eigenes, neues Produktionswerk errichtet. Unabhängig von Engel baut sich das Tochterunternehmen eine eigene Vertriebs- und Servicestruktur auf. www.engelglobal.com

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Kombinationstechnologien mit Spritzgiessen Werk liegt nun vor zu den Technologien, die in der jüngeren Vergangenheit auf Basis des Spritzgiessens (SG) in Kombination mit andern Verfahren anwendungsreif ge­ worden sind. So etwa SG mit Compoundieren, PU-Überfluten, Metalldruckguss, Innenhochdruckumformen, Partikelschaum, RTM usw., aber auch Spritz-Streckblasen, PUR-Dichtungsauftrag oder SG als Urformprozess mit Umformen. Dargestellt werden je die Bürkle, E., Wobbe, H. (Hrsg.): Grundlagen, das Maschinen-­ Kombinationstechnologien auf Layout und AnwendungsbeiBasis des Spritzgiessverfah- spiele sowie die einschlägige rens. Carl Hanser Verlag Mün- Literatur. Wertvoll sind auch chen, 2016. ISBN 978-3-446- die Überlegungen der Autoren 44300-6; E-Book ISBN 978-­ zu Motivation, Definition und 446- ­44608-3 Merkmalen der Kombinationstechnologien sowie die maWo immer ein Technikbereich schinenbaulichen Grundlagen. sich dynamisch entwickelt, Das gelungene Buch lädt ein braucht es Experten, die den zum Lernen und Nachschlaaktuellen Stand aus überge- gen und regt an zu Neuem. ordneter Sicht zusammenge- www.hanser.de fasst darstellen. Ein solches Prof. Johannes Kunz

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Übernahme der KraussMaffei-­Gruppe abgeschlossen Die Übernahme der KraussMaffei Gruppe von der kanadischen Onex durch den chinesischen Chemiekonzern China National Chemical Corporation (ChemChina) ist erfolgreich abgeschlossen. Sämtliche notwendigen Genehmigungen

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liegen vor. Die KraussMaffei Gruppe wird künftig die industrielle und operative Führung der Maschinenbauaktivitäten verschiedener Standorte von ChemChina übernehmen. «Die KraussMaffei Gruppe wird das Wissen rund um die

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Entwicklung der ‹Industrie 4.0› und den deutschen Maschinenbau in die entsprechenden Aktivitäten von ChemChina einbringen. Dadurch wird die KraussMaffei Gruppe in die Lage versetzt, integrierte Lösungen für mehr Kunden, insbesondere in den Emerging Markets, zur Verfügung zu stellen. Dies gleicht eine unserer Schwächen aus und ist gleichzeitig eine neuartige Form der Zusammenarbeit, die der wachsenden Nachfrage in diesen Märkten gerecht wird», sagte Jianxin Ren, Chairman von ChemChina. «Mit Abschluss der Transaktion erhalten wir einen besseren Marktzugang in Asien. Dadurch wird sich unser Wachstum in Asien und insbesondere China beschleunigen. Das

stärkt unser Unternehmen auch in Deutschland und Europa», sagt Frank Stieler, CEO der KraussMaffei Gruppe. Das zusätzliche Geschäft wird auch zu einem Personalaufbau aus­ serhalb von China führen, insbesondere auch in Deutschland. ChemChina verfügt über führende Aktivitäten im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus zur Herstellung von Gummi und beliefert hiermit die Top-10 der weltweiten Automobilhersteller. Anfang Januar 2016 wurde die Übernahme der KraussMaffei Gruppe von Onex durch Chem­ China angekündigt. Neben ChemChina beteiligen sich auch CNIC Corporation Limited und AGIC Capital. www.kraussmaffeigroup.com www.chemchina.com.cn/en/

Silcoplast wird Kompetenzzentrum für Medizinprodukte Nach der strategischen Beteiligung im September 2015 von Rico Elastomere Projecting GmbH, Thalheim (A), an der Schweizer Silcoplast, Wolfhalden, folgt nun ein weiterer Schritt in Richtung Wachstum: die Fusion des österreichischen Unternehmens mit dem US-amerikanischen Silikonteilehersteller Simtec Silicone Parts LLC. Um die weltweiten Aktivitäten der einzelnen Unternehmen optimal koordinieren zu können, wurde die Rico Group gegründet. Zur neuen Unternehmensgruppe gehören die Rico Elastomere Projecting GmbH, die Silcoplast AG, die Simtec Silicone Parts LLC sowie die HTR Rosenblattl GmbH. Die einzelnen Unternehmen der Rico Group werden wie ge-

wohnt weitergeführt, die Ansprechpartner bleiben dieselben. Der Standort Wolfhalden fungiert innerhalb der Gruppe als Kompetenzzentrum für Medizinprodukte. Durch diese strategische Allianz ist die Silcoplast AG den künftigen Marktanforderungen gewachsen. Gerade in der heutigen Zeit leistet das Unternehmen damit einen wichtigen Beitrag zur Arbeitsplatzerhaltung in der Schweiz. Als Partnerin in der Silikon-, Elastomer- und Kunststoffverarbeitung blickt die Silcoplast AG auf eine rund 50-jährige Firmengeschichte zurück. Nachhaltiges Wachstum ist ein essentieller Bestandteil der unternehmerischen Tätigkeit des Unternehmens. www.silcoplast.ch

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Bild: Hilger u. Kern Group

Neuer Vertriebsleiter bei Dopag

Christian Ostermann

Zum 1. Juli 2016 übernimmt Christian Ostermann die Vertriebsleitung für das Dopagund Meter-Mix-Geschäft im deutschsprachigen Raum. Er ist damit zuständig für die strategische Planung, Umsetzung und Kontrolle der DACH-­

Vertriebsaktivitäten sowie die Führung der Vertriebsniederlassungen. Ostermann war zuvor bei SCA Schucker als Vertriebsleiter «Allgemeine Industrie» tätig. Darüber hinaus war er viele Jahre in verschiedenen Funktionen für die Firma Reinhardt Technik tätig. Er bringt also nicht nur ausgezeichnete Fach­ ­kenntnisse und vielfältige Kontakte zu Unternehmen der Branche in seine neue Tätigkeit ein, sondern vor allem umfassende und praxiserprobte Vertriebskompetenz. Die Hilger u. Kern Group mit ihren Marken Dopag und Meter Mix gehört zu den weltgrössten Herstellern von Dosier- und Misch­anlagen. www.hilger-kern.com

Sepro eröffnet Nieder­lassung Zum zweiten Mal innerhalb weniger Monate eröffnete die Sepro Group eine neue Vertriebs- und Serviceniederlassung – die Niederlassung für Österreich und Ungarn in Bu­ dapest. Ein weiteres Tochterunternehmen wurde bereits im Januar in Kanada eingeweiht. Die Eröffnung in Ungarn wurde kurz nach Ende des Geschäftsjahres angekündigt, das für Sepro als drittes Jahr in Folge Rekordumsätze brachte. Der Umsatz von 92,8 Mio. EUR im Jahr 2015 bedeutet eine Steigerung um 17 % im Vergleich zu 2014. «Die verstärkte Globalisierung hat entscheidend zu unserem Erfolg in den letzten Jahren beigetragen», kommentier te Jean-Michel Renaudeau, CEO

von Sepro. «Aber im Zuge des Ausbaus unserer weltweiten Tätigkeit haben wir auch gelernt, wie wichtig eine lokale Präsenz in den Regionen ist, in denen wir unsere Produkte und Leistungen anbieten. Mehrere unserer wichtigsten Kunden haben Werke in Österreich und Ungarn. Diese Länder verfügen über eine wachsende Automobilbranche, die Roboter benötigt. Wir wollen Vertriebs- und Serviceunterstützung vor Ort bieten und näher bei unseren Kunden sein, um ihnen ein breiteres Robotikangebot anbieten zu können.» In der Schweiz ist Sepro vertreten durch die Huber Automation AG. www.sepro-robotique.com

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Asco präsentiert sich neu Die KERO AG in Romanshorn ist ein erfolgreiches Unternehmen in der Kunststoffspritzgusstechnik mit eigenem Werkzeugbau. Im Zuge der Nachfolgeregelung für den Geschäftsführer, suchen wir per sofort oder nach Vereinbarung einen

Betriebsleiter (m/w) Kunststoff-Spritzguss Ihre Hauptaufgaben sind: • Fachliche, personelle und organisatorische Führung der Produktion mit 18 Spritzgussautomaten und des Werkzeugbaus mit insgesamt 10 Mitarbeitenden. • Überwachung und Optimierung der Prozess- und Betriebsabläufe sowie der Qualität. • Stellvertretung des Geschäftsführers. • Unterstützung des Geschäftsführers bei der Erarbeitung von Offerten für Spritzgussteile und die dafür nötigen Werkzeuge, Kalkulationen und Nachkalkulationen. • Mitarbeit bei der Akquise und Beratung von Kunden und Entwicklungsprojekten. Wir erwarten von Ihnen: • Technische Grundausbildung im Bereich Kunststofftechnik, Konstruktion, Mechanik oder Werkzeugbau. • Einige Jahre Berufs- und Führungserfahrung. • Unternehmerisches Denken, Eigeninitiative, Belastbarkeit, Durchsetzungsvermögen und die Bereitschaft Verantwortung zu übernehmen. • Gute Deutschkenntnisse mündlich und schriftlich.

Letztes Jahr feierte die Asco Kohlensäure AG mit Sitz in Romanshorn (Schweiz) ihr 40-jähriges Bestehen. Dieser Meilenstein, sowie der strukturelle Unternehmenswandel der letzten Jahre, wurden zum Anlass genommen, den eigenen visuellen Marktauftritt zu modernisieren. Das CI/CD inklusive neuem Logo und einer benutzerfreundlichen Webseite sollen alle positiven Veränderungen der letzten Jahre sichtbar nach aussen tragen. Geschäftsführer Marco Pellegrino stellte die Rahmenbedingungen für die visuelle Erneuerung und erklärt: „Asco ist ein Traditionsunternehmen mit vielen langjährigen Kunden. Uns war es sehr wichtig, die Werte und die hohe Wiedererkennbarkeit unseres bestehenden Erscheinungsbildes mit den Neuerungen und Innovationen der letzten Jahre zu vereinen.

Nach wie vor in Blau gehalten, repräsentiert das neue Logo bestehende Werte und Fähigkeiten des Unternehmens optimal. Asco’s Credo «All about CO2» wurde als fixer Bestandteil in das Logo integriert, denn es sagt genau das aus, was der Kunde wissen muss: Asco widmet sich ausschliesslich diesem Gas und zwar in allen Facetten und Varianten. Als dezentes Gestaltungselement wurden drei Querbalken in unterschiedlichen Blautönen integriert, angelehnt an die drei Aggregatzustände von Kohlenstoffdioxid: fest, flüssig und gasförmig. «Die Botschaft an unsere Kunden und alle Interessenten lautet ganz klar: Wir haben einen neuen optischen Auftritt, doch unsere Werte bleiben die alten. Unser Erscheinungsbild soll genauso zeitgemäss sein, wie unsere Technologien», so Pellegrino. www.ascoco2.com

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Leeweidstrasse 7, 8330 Pfäffikon ZH, gerne bis am 7. Juli 2016 entgegen. Sie erreichen uns unter Telefon 044 950 10 74 oder E-Mail info@raths-management.ch. Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!

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mia – der Motan Innovation Award Mit einem breiten Spektrum an innovativen Lösungen rund um das Materials Handling reichten Unternehmen, Hochschulen und Mitarbeiter der motan Gruppe ihre Bewerbung für den von der motan Stiftung erstmals ausgeschriebenen innovation award «mia» ein. Beworben haben sich unter anderem Applikationsspezialisten von Kunststoffverarbeitern, Mitarbeiter der motan Gruppe aus der ganzen Welt sowie Hochschulen und Institute. Unabhängige Fachleute aus Industrie und Wissenschaft nominierten in einer detaillierten Prüfung und Be-

wertung fünf potenzielle Preisträger. Kriterien wie Mehrwert für den Verarbeiter, Effizienzsteigerungen im Prozess und Auswirkungen der vorgestellten Lösungen auf die Umwelt waren einige der Kriterien. Anfang Juli 2016 werden diese fünf Innovationen von den Bewerbern persönlich der Jury bei der motan-colortronic in Friedrichsdorf präsentiert. Sie wird drei Finalisten für den Award festlegen. Verliehen werden die Preise über insgesamt 20 000 Euro im Rahmen einer Veranstaltung während der K 2016 in Düsseldorf. www.motan.com 6/2016

KUNSTSTOFF XTRA

NEWS

Herzlichen Glückwunsch, Günter Schwank Günter Schwank, Ehrenpräsident des Gesamtverbandes Kunststoffverarbeitende Indus­ trie (GKV), feierte am 1. Juni 2016 seinen 85. Geburtstag. Er ist seit 1970 in der Kunststoff verarbeitenden Industrie tätig; davon 29 Jahre lang Geschäftsführender Gesellschafter der Georg Utz GmbH in Schüttorf (D). Als Aktionär der Georg Utz Holding AG, Bremgarten (CH) gehörte er bis 2006 deren Verwaltungsrat an.

In seiner GKV-Präsidentschaft setzte sich Schwank in herausragender Weise für die gemein­ samen Belange der Branche und der gesamten Wertschöpfungskette Kunststoff ein. Er engagierte sich viele Jahre in zahlreichen übergeordneten Institutionen der deutschen Wirtschaft, auf internationaler Ebene sowie im regionalen Umfeld. Schwank gehörte unter anderem über mehrere Jahre dem Steering Committee des europäischen Dach-

Compounds & Farbkonzentrate für Kunststoffe

verbandes der Kunststoff verarbeitenden Industrie EuPC, dem Präsidium des Deutschen Instituts für Normung e.  V. (DIN) und dem Beirat der BKV GmbH an. Er wirkt weiterhin im Verwaltungsrat des Süddeutschen Kunststoffzentrums (SKZ) und im Kuratorium der Kunststoff­industrie mit. Günter Schwank ist Träger des Bundesverdienstkreuzes am Bande und des Bundesverdienstkreuzes 1. Klasse. www.gkv.de

Für die kunststoffverarbeitende Industrie ist Tampondruck zur Bedruckung vieler Produkte nicht mehr wegzudenken. Dabei stehen die Entwicklung des Tampondruck-Verfahrens und der Tampoprint AG in enger Verbindung. Denn ohne den Erfindungsgeist des heute 88 jährigen Firmengründers Wilfried Philipp wären weder Tampondruck noch Tampoprint was sie heute sind. Mit dem richtigen Gespür entwickelt Tampoprint von Beginn an Maschinen- und komplette Automationslösungen für die Industrie. Dabei finden besonders mehrfarbige Tampondruckmaschinen und Rotations-Tampondruckmaschinen seit Jahrzehnten hohen Absatz. Aussergewöhnliches Prozesswissen und ein unbändiger Wille der Tampoprint-­ Mann­

schaft, scheinbar unlösbare Kundenanforderungen zu meis­ tern, machen das Unternehmen zum Technologieführer und «Ermöglicher» in der Branche. Im Laufe der Geschichte hat sich Tampoprint vom reinen Maschinenbau gelöst. Zwischenzeitlich bestehen 50 % des Produktionsvolumens aus vollautomatischen Tampondruckautomationen. Im Mit­ telpunkt steht heute das optimale Zusammenwirken von Maschinen, Verbrauchsmaterialien und dem Mensch als Bediener. Im 60. Jubiläumsjahr hält Wilfried Philipp weltweit 232 Patente. Die Neuentwicklungen der kommenden Jahre werden weiterhin den Markt revolutionieren und dank hochmotivierter Mitarbeiter ihren Weg

in die produzierende Industrie finden. Vorstand Oliver Nitschke meint: «Die Herausforderungen der kommenden Jahre liegen aller Voraussicht nach in der individuellen Produktdekoration. Unsere Kunden wollen digitale, parame­trisch kontrollierte Prozesse und schätzen die Vernetzung aller relevanten Komponenten einer komplexen Produktion.» Tampoprint ist in den letzten Jahren mutige Schritte nach vorne gegangen und wurde dafür mit vollen Auftragsbüchern belohnt. Weitere drei Patente in 2016 und der Ansatz, alle prozessrelevanten Bauteile selbst herzustellen, sichern langfristig die Qualität und Zuverlässigkeit des Unternehmens. Ganz im Sinne der Anfänge. www.tampoprint.de

interpack alliance – eine neue Dachmarke Das Label «interpack alliance» bezeichnet zukünftig alle internationalen Veranstaltungen der Messe Düsseldorf, die zum Portfolio Processing & Packa6/2016

ging gehören. Aussteller und Besucher erkennen die entsprechenden Messen an einem Dachmarken-Logo, das sich an dem Pendant der interpack ori-

entiert. Auch die Erscheinungsbilder der einzelnen Veranstaltungen werden in Stil und Farbe der interpack angepasst. www.messe-duesseldorf.de

www.masterbatch.ch

60 Jahre Tampoprint – ein Hidden Champion

Zertifizierung als fester Bestandteil unseres hohen Qualitätsstandards ISO 9001 | ISO 13485 ISO 14001 | ISO 22000 ISO 50001 | OHSAS 18001

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KUNSTSTOFF XTRA

NEWS

Bilder: Marianne Flur y

KATZ-Symposium: Vielschichtiges Thema Leichtbau

Ebenso wichtig wie die Vorträge ist die Kontaktpflege. Prof. Jens Gobrecht (PSI) im Gespräch mit Dr. Christian Rytka (links) und Christoph Wolf (rechts), beide FHNW/IKT.

Das diesjährige schweizerische Kunststoffsymposium 2016 war mit rund 160 Teilnehmenden stark besucht und stand ganz im Zeichen des Leichtbaus. «Es gibt OEM, die Innovationen belohnen, deshalb müssen wir entsprechende Lösungen bringen», sagte Daniel Sommer, Präsident des Fördervereins KATZ. Ziel des Symposiums war es denn auch, Impulse und Lösungen zu ge-

ben, damit der Produktionsplatz Schweiz punkten kann. Zwei Plenarvorträge zeigten aus Sicht der Industrie und der Forschung wie in der Automobilindustrie das Thema Leichtbau angegangen wird und wie die Energiewende der wachsenden Nachfrage nach Mobilität entgegensteht. So stellte Joseph J. Laux, Magna Management AG, zwei Partnerprojekte vor, mit denen durch

Verena Huber, Swiss Plastics Cluster, und Simon Amstutz, Ingenieurbureau Dr. Brehm.

die richtige Materialwahl (Kohlefaser-Prepreg anstelle von Alu) und mittels neuem Design eine wesentliche Gewichtsreduktion, bessere mechanische Eigenschaften und Rostfreiheit erlangt werden und dies mit weniger Prozessschritten und einer geringeren Komplexität des Werkzeugs. Der Vortrag von Gil Georges, ETHZ-LAV, stellte den Zusammenhang her zwischen der Nachfrage nach individueller Mobilität und dem CO2-Ausstoss. Um diesen zu reduzieren, müsste die Nachfrage reduziert, die Fahrzeugtechno­logie mit Leichtbau weiter optimiert und die CO2-Ausstoss fördernden Energieträger substituiert werden. Untersuchungen für die Schweiz zeigen, dass es die eierlegende Wollmilchsau nicht gibt. Am Sinnvollsten wäre eine Kombination verschiedener Massnahmen. Das Podiumsgespräch mit Jürg De Pietro als Moderator und den beiden Vorrednern bestätigte die Ausführungen von Gil Georges. Der Mensch ändert sein individuelles Mobilitätsverhalten nur, wenn er muss – sei es durch Gesetze oder allenfalls durch hohe Benzinpreise. Die verschiedenen Referate am Nachmittag zeigten massgeschneiderte Leichtbaulösungen mit Thermoplasten mittels Organoblech und UD Tapes, aber auch mit Polyurethan als Ma­ trixwerkstoff für Faserverbundbauteile. Dass Verbindungen im Leichtbau auch halten ohne zu kleben und zu nieten zeigte die

Ruedi Speck, Netstal, und Pascal Streiff, Swissmem. Im Hintergrund Christoph Zimmermann, Georg Utz AG.

Lösung mit dem sogenannten thermischen Stoffschlussdon. Im Trend sind auch neuartige Verfahren zum Schäumen von Formteilen mit Faserverstärkung. Ein weiteres Referat machte klar, dass die richtige Materialwahl für Leichtbau allein nicht genügt. Ein Bauteil muss zwingend auch intelligent designed sein. So schafft der Konstrukteur auch den Spagat, mit einem schwereren Material leichtere Teile zu fertigen. Wie die Zunahme der Komplexität der Bauteile und der Fertigung durch die Integration von vorund nachgelagerten Prozessschritten in den Spritzgiessprozess gemeistert werden kann, wurde in einem weiteren Referat demonstriert. Ebenso wichtig wie die Vorträge ist das Netzwerken, das – wie jedes Jahr – ausgiebig gepflegt wurde, sei es in den Pausen, aber auch während der Vortragsblöcke, beim Besuch der rund 30 ausstellenden Firmen. www.katz.ch mf

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6/2016 DIE EINHEIT FÜR ERFOLG

KUNSTSTOFF XTRA

JULI 2016 05.07.

Seminar: Kunststoff-Formteile nach DIN 16742 Ort: Villingen-Schwenningen Veranstalter: Kunststoff-Institut Südwest Hermann-Schwer-Strasse 3 D-78048 Villingen-Schwenningen Telefon +49 (0)7721 99 780-0 bildung@kunststoff-institut.de www.kunststoff-institut.de

05./06.07.

Forum: Duroplast als Hightech-Werkstoff Ort: Stuttgart Veranstalter: VDI Wissensforum Postfach 10 11 39, D-40002 Düsseldorf Telefon +49 (0)211 6214-201 wissensforum@vdi.de, www.vdi.de/leichtbau

07.07.

Seminar: Rüstzeitreduzierung Ort: Würzburg Veranstalter: SKZ – ConSem GmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg Telefon +49 (0)931 4104-164 anmeldung@skz.de, www.skz.de/seminare

12.07.

Seminar: Arbeitssicherheit im Spritzgiessbetrieb Ort: Würzburg Veranstalter: SKZ – ConSem GmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg Telefon +49 (0)931 4104-164 anmeldung@skz.de, www.skz.de/seminare

14.07.

Seminar: Heisskanaltechnik in der Anwendung Ort: Villingen-Schwenningen Veranstalter: Kunststoff-Institut Südwest Hermann-Schwer-Strasse 3 D-78048 Villingen-Schwenningen Telefon +49 (0)7721 99 780-0 bildung@kunststoff-institut.de www.kunststoff-institut.de

18.–22.07.

AVK-Praxisfortbildung: Handlaminieren und Faserspritzen Ort: Hamburg Veranstalter: AVK, Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. Am Hauptbahnhof 10, D-60329 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)69 27 10 77-0 info@avk-tv.de, www.avk-tv.de

VER ANSTALTUNGEN

flexibel in der vernetzung

AUGUST 2016 05.08.

Einsteigerkurs Spritzgiessen Ort: Aarau Veranstalter: KATZ Schachenallee 29, CH-5000 Aarau Telefon +41 (0)62 836 95 36 info@katz.ch, www.katz.ch

CONTROLnet - die intuitive „Plug‘n‘Play“ - Steuerung

08.–12.08.

Kurs: Spritzgiessen Grundlagen Ort: Aarau Veranstalter: KATZ Schachenallee 29, CH-5000 Aarau Telefon +41 (0)62 836 95 36 info@katz.ch, www.katz.ch

Mit Prozessprotokoll- und Reportfunktion. Mit dieser bedienerfreundlichen Steuerung haben Sie alles unter Kontrolle - Dosierer, Trockner, Fördergeräte. CONTROLnet erkennt automatisch alle Geräte, die Sie integrieren wollen. Anschliessen genügt. Genial einfach.

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Einführungsseminar: Verstärkte Kunststoffe Ort: Frankfurt am Main Veranstalter: AVK, Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. Am Hauptbahnhof 10, D-60329 Frankfurt am Main Telefon +49 (0)69 27 10 77-0 info@avk-tv.de, www.avk-tv.de

motan-colortronic ag Roggenstrasse 3 CH-4665 Oftringen Tel.: +41 62 889 29 29 Fax: +41 62 889 29 00 info@motan-colortronic.ch

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KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Optimale Werkzeugaussenisolierung dank Hasco Wärmeisolierplatte Die bewährten Hasco Wärmeisolierplatten Z1215/. . . zur Aussen­ isolierung verhindern den Wärmeabfluss aus beheizten Spritzgiessund Presswerkzeugen. Sie wurden speziell für thermisch hochbeanspruchte Werkzeuge entwickelt. Mit den aus Hochtemperaturkunststoff bestehenden Wärme­ isolierplatten kann eine Komplett­ isolierung der Werkzeuge bis 230 °C erfolgen. Die einseitig an die Form anzulegenden Wärme­ isolierplatten bilden dabei mit der Wabenstruktur isolierende Luft-

kammern, die bereits beim Aufheizen sowie während des gesamten Spritzgiessprozesses für wesentliche Energieeinsparungen sorgen. Ein schnelles Temperaturgleichgewicht im Werkzeug wird

erreicht und ermöglicht höchste Prozesssicherheit und somit kürzere Zykluszeiten. Die bewährten Wärmeisolierplatten stehen in zahlreichen Abmessungen zur Verfügung, können aber auch in kundenspezifischen Abmessungen geliefert werden. Die Z1215. . . weisen eine sehr gute Beständigkeit gegen Trenn- und Reinigungsmittel auf. Für eine einfache Verschraubung empfiehlt Hasco Senkschrauben Z330/. . . Die Aussenisolierung des Werkzeuges «innen heiss – aussen kalt»

bringt für den Bediener auch im Bereich der Arbeitssicherheit einige Vorteile. Ein sicheres Handling ist möglich, da die Verletzungsgefahr durch Verbrennungen sinkt.

Hasco Hasenclever GmbH + Co KG Römerweg 4 D-58513 Lüdenscheid Telefon +49 (0)2351 957-0 pmast@hasco.com www.hasco.com

Zeiss Stemi 305 – gestochen scharf für jede Anwendung Das neue Zeiss Stemi 305 mit integrierter Beleuchtung ist ein kompaktes Greenough-Stereomikroskop mit beidseitig bedienbarem 5:1-Zoom für Produktionsumgebungen, Labor und Unterricht. Die Proben können dreidimensional und gestochen scharf betrachtet werden – ohne Probenpräparation. Das All-In-One-Gerät ist sehr bedienungsfreundlich. Einfach auspacken und einschalten – fertig ist die Installation. Der Anwender braucht nichts weiter zu tun als sein Objekt zu beleuchten und zu fokussieren.

Es bietet einen freien Arbeitsabstand von 100 mm (ohne Vorsatzsystem) und einem Einblickwinkel von 45° mit einstellbarem Augenabstand 55 bis 75 mm. Jedes Mikroskop ist mit weissen LED in Tageslichtfarbe ausgestattet: Zeiss Stemi 305 EDU (Bild rechts, oben): LED-Spot, zoom- und höhenverstellbar für Schräg- und Streiflicht mit starken Schatten. Zeiss Stemi 305 MAT (Bild rechts, unten): LED-Ringlicht für schattenfreie Ring- und Segmentbeleuchtung: Halbkreis, Viertelkreis, Doppelspot oder rotierende Segmente.

Zeiss Stemi 305 LAB: Doppelschwanenhals, selbsttragend, für variable Schräglichtbeleuchtung mit klarem Schatteneffekt. Detaillierte Informationen auf www.brw.ch, Artikel-Nr. 152151. Kontakt für eine unverbindlich Beratung oder Offerte: verkauf.messtechnik@brw.ch Brütsch/Rüegger Werkzeuge AG Heinrich Stutz-Strasse 20 Postfach, CH-8902 Urdorf Telefon +41 (0)44 736 63 63 sales@brw.ch www.brw.ch

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KUNSTSTOFF XTRA

Auf ±0,1 Kelvin genau lassen sich die Temperiergeräte der Reihe Thermo-5 von HB-Therm über kalibrierte Fühler und Sensoren selbst­optimierend regeln. Das tank­ lose System sorgt für schnelle Aufheiz- und Abkühlzeiten, da jeweils nur so viel Wärmeträger wie nötig temperiert wird. Auch der Bedarf an Heiz- und Kühlenergie ist durch minimale Umlaufvolumina und ein durchdachtes Kühlkonzept weitaus geringer als bei herkömmlichen Geräten. Die dichtungslose IE2-Edelstahlpumpe sorgt schliesslich mit dem entsprechenden Wirkungsgrad für eine anhaltend hohe Energieeffizienz im gesamten Temperierprozess. Alle Geräte lassen sich leicht und intuitiv bedienen. Dazu tragen die

mehrsprachige Menüführung sowie die punktgenaue Anleitung für die Bediener auf Knopfdruck bei. Das kontrastreiche Farbdisplay sorgt für jederzeit klare Anzeigen, wobei Anzeigefenster und Werte frei wählbar sind. Zu den weiteren wichtigen Funktionen für eine vereinfachte Bedienung gehören die vollautomatische Abkühlung und Formentleerung, das Aufzeichnen und Auswerten der Daten per USB und Excel, das Speichern und schnelle Abrufen werkzeugspezifischer Parameter sowie die umfangreichen Integrationsmöglichkeiten der Thermo-5-Geräte in die Steuerung der Spritzgiessmaschinen. Die Parameter Temperatur, Durchfluss und Druck werden fortlau-

fend überwacht. Die Durchflussmessung erfolgt hochgenau und mit Ultraschall. Schlauchbruch und Leckage erkennen die Geräte automatisch. Optional bietet HBTherm zudem eine Pumpenzustands-Überwachung an. Der Hydraulikkreis besteht komplett aus korrosionsbeständigen Materialien, die Heizelemente kommen mit dem Wärmeträger nie direkt in Kontakt. Die Kühlung mit Bypass und Proportionalventiltechnik verhindert Verdampfungen und Verkalkungen, die dichtungslose Edelstahlpumpe arbeitet verschleissarm. Hinzu kommt der Schutz, den das System für die Werkzeuge bietet. Geschlossen ohne Sauerstoffkontakt und mit automatischer Entlüftung vermindert es Korrosion auch in den Temperierkanälen der Werkzeuge. Die aktive Druckregelung baut immer genau den Systemdruck auf, der für eine reibungslose Funktion notwendig ist. Druckschläge sind hier ausgeschlossen. Die Thermo-5-Geräte finden überall im Maschinenumfeld Platz, denn trotz der vielen technischen Features bleiben sie sehr klein. Die kompakten Hydraulikmodule sowie das tanklose Konzept erlauben diese platzsparende Bauweise.

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Mit Schneidemühlen lohnt es sich, auch kleine Mengen zu zerkleinern

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– Siebe mit Lochung ab 4 mm

KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Netzsch LFA 467 HyperFlash

Forschung und angewandte Technik haben ein fortwährendes Interesse daran, die besten thermischen Charakterisierungsmethoden sowohl für hochleitende Materialien bei tiefsten und gemässigten Temperaturen als auch für Polymere, Keramiken und Feuerfestmaterialien bei höchsten Temperaturen zu nutzen. Eine elegante Lösung bietet die Flash-­ Methode, mit der sich typische Fragestellungen, die während Wärmetransportprozessen auftreten, beantworten lassen. Die speziell für solche Messungen konzipierte Netzsch LFA 467 HyperFlash ist mit einem integrierten Probenwechsler für bis zu 16 Proben ausgestattet. Die Aufnahme für vier Probenhalter (mit jeweils bis zu vier Proben) kann für runde und quadratische Proben verwendet werden. Durch Verwendung der ZoomOptics-Funktion ist sichergestellt, dass das IR-Signal ausschliesslich auf die Proben-­ oberfläche und nicht auf die Probe umgebenden Komponenten zurückzuführen ist. Dadurch können sowohl grosse als auch kleine Proben mit optimalem Abtastbereich untersucht werden. Es sind zwei vom Anwender leicht austauschbare Detektoren erhältlich. Der Standard Indium-Antimonid (InSb)-Detektor kann zwischen Raum-

temperatur und 500 °C (LFA 467 HyperFlash) bzw. 1250  °C (LFA 467 HT HyperFlash ) eingesetzt werden, während der optional erhältliche Quecksilber-Cadmium-Tellurid (MCT)-Detektor Messungen von -100 °C bis 500 °C in der LFA 467 HyperFlash erlaubt. Durch den grossvolumigen Flüssigstickstofftank (IR-Detektor) wer-­ den Unterbrechungen innerhalb von Messserien vermieden. Das einzig­artige Pulsmapping ermöglicht eine finite Pulskorrektur sowie eine verbesserte Bestimmung von Temperaturleitfähigkeit und Cp. Dieses Software Feature ist entscheidend für dünne und schnell leitende Proben. Mit ein und demselben Geräteaufbau lassen sich Messungen von -100 °C (z.B. unterhalb der Glasübergangstemperatur von Gummimaterialien) bis 500 °C realisieren, ohne den Ofen oder Detektor wechseln zu müssen. Hohe Heizraten von bis zu 50 K/min und die Ankopplungsmöglichkeit an verschiedene Kühlsysteme verkürzen die Messzeiten unter Aufrechterhaltung der ausgezeichneten thermischen Stabilität deutlich. Zusätzlich zu den Standardprobenhaltern für runde oder quadratische Festkörper sind für die Netzsch LFA 467 HyperFlash weitere spezielle Probenhalter für spezifische Applikationen wie Polymerschmelzen und Flüssigkeiten, Harze während der Aushärtung, Pasten und Pulver, Fasern, Laminate etc erhältlich. Tracomme AG Dorfstrasse 8
 CH-8906 Bonstetten Telefon +41 (0)44 709 07 07 tracomme@tracomme.ch www.tracomme.ch

Höchste Anwendungskompetenz im Bereich der Kosmetikverschlüsse

Auf der Plastpol demonstrierte Netstal anhand der Produktion von Flip-Top Verschlüssen auf einer vollelektrischen Elion 2200-870 ihr hohes Know-how im Verschlussbereich. Die komplexen Teile aus Polypropylen wurden auf einem 16-fach Werkzeug bei einer für diese Anwendung sehr schnellen Zykluszeit von 12 Sekunden produziert. Dabei wird ein grosses Augenmerk auf die optimale Ausformung des für Flip-Top Verschlüsse charakteristischen Filmscharniers gelegt, welches hohe Anforderungen an die Maschinenkomponenten, Werkzeug und Material stellt. «Die äusserst komplexen Abläufe der Werkzeug- und Kernzugbewegungen sowie einer ins Werkzeug integrierten Einrichtung, welche die Verdeckelung während der Entformung bewerkstelligt, erfordern einerseits ein hohes Mass an Präzision und Reproduzierbarkeit sowie eine äus­ serst flexible und vor allem frei konfigurierbare Steuerung», erläutert Peter Schmid, Manager Anwendungstechnik Verschlüsse. «Die für die Produktion eingesetzte vollelektrische Elion 2200-870 bietet mit ihren äusserst präzisen

aber dennoch leistungsstarken Bewegungsachsen die notwendige Performance sowie eine unerreichte Präzision und Prozessstabilität», ergänzt Schmid. Der Anwendungsbereich Verschlüsse für Food- und Non-Food-Verpackungen charakterisiert sich durch Massenproduktion und hohe Kostensensitivität. Netstal bietet mit ihrer Erfahrung und ihrem auf Hochleistung getrimmten Produktportfolio die ideale Basis für Systeme, die in der Massenproduktion im Einsatz stehen. Der integrierte Klappmechanismus bei Flip-Top Verschlüssen stellt sehr hohe Anforderungen an den Produktionsprozess. In der jüngeren Vergangenheit hat auch hier der Trend hin zu leichteren Designlösungen Einzug gehalten. Höhere Ausstossmengen in Kombination mit komplexeren und schwereren Werkzeugen sprechen für einen Einsatz des Produktportfolios von Netstal. Netstal-Maschinen AG Tschachenstrasse CH-8752 Näfels Telefon +41 (0)55 618 61 11 marketing@netstal.com www.netstal.com

Neu bei Meusburger – E 1450 Wärmeschutzplatte gerippt

Meusburger erweitert sein Sortiment an Wärmeschutzplatten

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durch die gerippte Variante E 1450, die den Formaufbau bestmöglich isoliert. Die optimale Abstimmung auf das Meusburger Normplatten System ermöglicht eine einfache Montage. Eine schnelle Aufheizphase verkürzt den gesamten Prozess, was wiederum die Energiekosten deutlich reduziert. Die Isolierung des Werkzeuges ist be­­ sonders bei der Verarbeitung von

Kunststoffen wie beispielsweise Silikonen und Duroplasten relevant. Dabei sorgen sowohl der glasfaserverstärkte Werkstoff, mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,09 W/mK, als auch eine Vielzahl an kleinen Luftkammern für eine optimale Wärmeisolation. Dies gewährt eine dauerhafte Einsatztemperatur von bis zu 200°C. Über den Online-Shop kann die E 1450

Wärmeschutzplatte gerippt auch in individuellen Dimensionen oder nach Zeichnung bearbeitet bestellt werden. Meusburger Georg GmbH & Co. KG, Formaufbauten Kesselstr. 42, A-6960 Wolfurt Telefon +43 (0)5574 6706-471 office@meusburger.com www.meusburger.com

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KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Grafe: Symphony of Colors macht Farben hörbar

Für die Präsentation seiner Trendfarben für 2017 hat das Grafe-Design-Center der Grafe-Gruppe, Blankenhain, ein einzigartiges Highlight geschaffen: In einer bisher nie dagewesenen Weise wurden Farbe und Musik miteinander verbunden. Ein Orchester der Musikhochschule «Franz Liszt» in Weimar spielte ein eigens komponiertes Musikstück ein, das die Farben in der spektakulären «Symphony

of Colors» hörbar macht. Dem Unternehmen Grafe ist es gelungen, die Töne fürs Auge mit denen fürs Ohr zu kombinieren. «Daniel Mandler komponierte eigens für das Grafe-Design-Center die Symphonie auf Basis der Trendfarben 2017», erzählt Julia Canzler vom Bereich Design & Packaging bei Grafe, die für die entwickelten Farben verantwortlich ist. «Die Musiker wurden bei ihrer Arbeit in einem Filmstudio gefilmt», erläutert Canzler. Herausgekommen ist eine DVD, auf der die «Color Preview 2017» in Bild und Ton verewigt ist und die den jährlichen Kalender ergänzt. Kennzeichnend für die Trendfarben 2017 sind deren extreme Kontraste. Dabei bilden Grün- und

Blautöne den dominierenden Part. Sie zeigen sich in Form eines Spiels von rauen Aquavarianten mit der Natürlichkeit von Wald und Wiese. Aber auch die Kombinationen werden wieder natürlicher, indem sich Grün mit Brauntönen vereint und so den bekannten Safaristyle zum Leben erweckt. Dem gegenüber stehen ein tiefes Schwarz sowie ein extremes Rot. «Eine besondere Stellung nehmen zudem die Pink- und Rosatöne ein, die gerade im Vergleich zu den Blau- und Grüntönen besonders künstlich und synthetisch wirken», verrät Canzler. Ein besonderes Augenmerk komme überdies den metallisierten Farben zu. Diese wirkten für 2017, als ob sie in Form flüssiger Materialien seidig dahin-

fliessen. Gold und Silber spielen ebenfalls eine Rolle. Wobei Gold wieder ursprünglicher werde. Silber zeige sich nicht mehr in seiner Reinheit, sondern weise stets einen sehr leichten farblichen Unterton auf, wie bei Sound Silver und Polyphonic Silverblue. Natürlich seien auch die Nudetöne nicht wegzudenken. Für die kommende Saison zeigten sie sich allerdings in Form einer natürlichen Blässe.

Grafe Advanced Polymers GmbH Waldecker Strasse 21 D-99444 Blankenhain Telefon +49 (0)36459 45-0 grafe@grafe.com www.grafe.com

Doppelte Überwachung bei der Nummerierung

«Stationärabsaugungen BG-Jet»

Der Nummerierwerks- und Markierungsspezialist Paul Leibinger stellte auf der drupa sein elektronisch gesteuertes Nummeriersystem LENservo mit einer neuen, doppelten Überwachungsfunktion sowie als Pass-Druck-Variante vor. Das elektronisch gesteuerte und über Servo-Motoren angetriebene Nummerierwerk LENservo ist ideal für den Banknoten- und Sicherheitsdruck. Es kombiniert die Attribute der mechanischen Leibinger

Nummerierwerke wie Robustheit mit grösster Flexibilität. Während man bei mechanischen Nummerierwerken an Vorwärts- oder Rückwärtszählen gebunden ist, sind die Nummeriersequenzen beim LENservo völlig frei programmierbar. Die Position der Ziffernräder wird über Servo-Motoren überwacht. Leibinger zeigte auf der drupa zudem exklusiv eine weltweit einzigartige, zusätzliche Überwachung. Auch die Variante LEN-

servoP (Bild) für die Nummerierung von Pass-Dokumenten und zur Einzelbanknotennummerierung präsentierte Paul Leibinger

auf der drupa erstmals einer breiten Öffentlichkeit. Die Einzelteile im LENservoP sind auf die speziellen Anforderungen, z. B. für die Heissprägung beim Pass-Druck ausgelegt. Paul Leibinger GmbH & Co. KG Daimlerstr. 14 D-78532 Tuttlingen Telefon: +49 (0)7461 92 86-0 info@leibinger-group.com www.leibinger-group.com

Betriebe mit Wachstumspotenzial stehen meistens mit der Leistung der Absauganlage an. Unsere Absaugsysteme sind Systeme, die mit dem Betrieb mitwachsen können. Lassen Sie sich von dieser Innovation überzeugen. Auch für neue Betriebe ist somit immer eine Reserve gegeben.

«Stationärabsaugungen BG-Jet 1/2/3» Aus dem «Baukasten» flexibel in die Zukunft.

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KUNSTSTOFF XTRA

PRODUKTE

Post-consumer-Recycling – effizient und kostengünstig aufbereiten Der Maschinen- und Anlagenbauer Herbold Meckesheim stellt neue Lösungen für das Waschen, Trennen und Trocknen von Kunststoffabfällen vor, die sich durch geringere Betriebskosten und höheren Wirkungsgrad auszeichnen. Im Vordergrund steht der Herbold Nassshredder HGM: beim Vorzerkleinern wird bereits Wasser zugegeben, das ist neu. Bisher wurden nur die für die Nachzerkleinerung eingesetzten Schneidmühlen mit Wasser beaufschlagt. Die Vorteile liegen auf der Hand: weniger Verschleiss, keine Schnittverschweis­ sung durch optimale Kühlung beim Zerkleinerungsvorgang und eine sehr effektive Abscheidung schon in der ersten Verfahrensstufe. Der Nassshredder (Bild), innen mit auswechselbaren Verschleiss­ platten ausgerüstet, shreddert das Aufgabematerial unter gleichzeitiger Zugabe von Waschwasser. Der erste Dreck wird bereits im ersten Prozessschritt abgewaschen. Vor allem bei stark ver-

schmutztem Material, wie zum Beispiel Landwirtschaftsfolie, eignet sich diese Technik hervorragend. Aber auch bei Post-consumer Folien aus dem Haushaltsbereich werden durch diese Technik Messerstandzeiten erreicht, die einen wesentlich kostengünstigeren Betrieb erlauben. Auch Pro­ blemmaterialien, wie Holz- und Papieranteile im Input, können durch das Nass­shreddern besser gehandhabt werden, weil sie intensiver benetzt werden. Die weiteren Entwicklungen wie die Vorwascheinheiten, Schneidmühlen mit Zwangsbeschickung, Heisswaschstufen mit Ultrafiltration und Hydrozyklontrennstufen reduzieren Energiekosten, Frisch­ wasser- und Energiebedarf bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität des Endprodukts. Die Herbold Vorwascheinheit VWE 600/2 trennt z. B. in drei ­i ntegrierten Verfahrensschritten Fremdkörper wie Steine, Metalle, Glas, Sand vom Shredder ab, un­

terzieht das Aufgabematerial einem intensiven Waschprozess und lässt in der dritten Stufe weitere freigelegte Fremdkörper absinken. Beide Prozesseinheiten reduzieren die Verschleiss- und Wartungskosten nicht nur der ersten Stufe im Vergleich zu einer Trockenaufbereitung, sondern auch in den nachfolgenden Verfahrensstufen einer Waschanlage. Die eigentli-

che Waschanlage wird nicht länger mit extremen Verschmutzungen belastet, die Komponenten halten länger und die Endproduktqualität verbessert sich. Ingenieurbureau Dr. Brehm AG Lettenstrasse 2/4 CH-6343 Rotkreuz Telefon +41 (0)41 790 41 64 info@brehm.ch www.brehm.ch

Elektronische Druckkompensation für hochgenaue Differentialdosierer onssystemen, führt das neue Sysnen jedoch aufgrund von baulitem zu höherer Genauigkeit und chen Toleranzen, Anordnung der Zuverlässigkeit sowie geringeren Faltenbälge u.ä. fehleranfällig oder Kosten bei zugleich einfacher Insgar unwirksam sein. Coperion K-Tron hat nun mit EPC eine effizitallation. Für bestehende Differentialdosierer sind Nachrüstoptionen ente und dennoch einfache elekt0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 lässt 11.10.12 11:06 ronische Lösung für die zuverlässierhältlich. EPC sich auf den meisten gravimetrischen Differenge und kontinuierliche Druck­ kompensation im Dosiertrichter tialdosierern von Coperion K-Tron entwickelt. Das modulare System installieren, für nahezu 11:06 jede An0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 basiert auf hochpräzisen Druckwendung und in allen Industriezweigen. sensoren und ElektronikkompoIn einem geschlossenen Dosiernenten, die sich problemlos in Coperion K-Tron führt eine neuarsystem können Druckschwankundie KCM Dosiersteueuerung von Coperion K-Tron einfügen. tige elektronische Druckkompengen im Dosiertrichter die WägeJe nach Situation und Anforderung sation (Electronic Pressure Comgenauigkeit stark beeinträchtigen. 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 11:06 kann ein Sensor auf dem DosierDie zur Kompensation dieser pensation, EPC) für seine hochgeSchwankungen üblicherweise einnauen Differentialdosierer ein. trichter installiert werden, bei BeVerglichen mit herkömmlichen gesetzten, oft komplexen mechadarf ein weiterer am Auslaufrohr. mechanischen DruckkompensatiFür eine grösstmögliche Effizienz nischen Faltenbalg-Systeme kön-

arbeitet die Software mit einem selbstoptimierenden Kompensations-Algorithmus. Mit der gleichen Dynamik wie bei SFT-Lastzellen von Coperion K-Tron werden hochgenaue Dosierresultate erzielt, selbst in Systemen mit ausgeprägten Druckschwankungen. Für die Beurteilung von potenziellen Problemen aufgrund von Druckschwankungen in bestehenden Installationen ist ein separates Feldtestpaket erhältlich. Coperion K-Tron (Schweiz) GmbH Lenzhardweg 43/45 CH-5702 Niederlenz Telefon +41 62 885 71 71 info@ktron.com www.ktron.com

Rohstoffland Schweiz InnoRecycling fördert Ressourcen

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PRODUKTE

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Ins Trockene gebracht Kunststoffgranulat aus Säcken. Werden diese in der laufenden Produktion nicht zügig geleert, absorbiert das Granulat je nach Sorte relativ schnell Feuchtigkeit aus der Luft und verändert damit seine Verarbeitungseigenschaften. Das lässt sich mit Einsatz des mobilen Beschleierungsbehälters von motan verhindern: Der neue Typ BB 60, passend für 25 Kilogramm Säcke, benötigt nur minimale öl- und wasserfreie Luftmengen (materialabhängig einstellbar zwischen 0,06 und 0,6 m³/h) aus dem normalen Druckluftnetz, um die Ware langfristig im Anlieferungszustand zu halten. Ein Absaugkasten dient dem einfachen, staubfreien Anschluss an die Materialförderung der Maschine. Die optionale Füllstandüberwachung löst einen optischen Alarm bei Erreichen des Minimum-Füllstands aus. Dank Rollgestell ist der Beschleierungsbehälter einfach zu handhaben und flexibel einsetzbar. Gerade im Kleinteile- und Mikrospritzguss, der häufig sehr eng tolerierte Materialkennwerte voraussetzt, können stabile Verarbeitungsparameter mit minimalem Energieaufwand sichergestellt werden.

Um empfindliche Materialien im Betrieb vor Feuchteaufnahme und gegen Verunreinigungen zu schützen, hat motan praxisgerechte, einfach zu handhabende Systeme entwickelt. Vor allem in der Kleinteileproduktion nutzen Anwender typischerweise vorgetrocknetes

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Ultrapolymers erweitert Portfolio um Trirex

Der Kunststoff-Distributor Ultrapolymers Deutsch­land hat sein Portfolio an technischen Kunststoffen um die Trirex Polycarbonat-Standardtypen von Samyang Corporation erweitert. Deren Viskositäten (MFI 300 °C, 1,2 kg) reichen von 34 g/10 min bei den ultraleicht fliessenden 3017er-Typen für den Dünnwand-Spritzguss bis zu 3 g/10 min bei den hochviskosen 3030er-Extrusionstypen. Je nach Typenfamilie sind spezielle Additivierungen, zum Beispiel zur Erhöhung der Hitze- und/oder UV-Stabilität, sowie Ausführungen in optischer Qualität verfügbar.

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Alle Trirex Standardtypen sind nach UL94 in die Brennbarkeitsklasse V-2 bei 1,5 mm eingeordnet und erfüllen die Anforderungen der EU sowie der FDA für den Kontakt mit Lebensmitteln. Dank ihrer hohen Transparenz und Dimensionsstabilität, Schlagzähigkeit und Temperaturbeständigkeit sowie ihrer sehr guten mechanischen und dielektrischen Eigenschaften eignen sich Trirex PC-Typen für vielfältige Anwendungen, zu denen Gehäuse für elektrische und elektronische Geräte ebenso gehören wie Fahrzeugleuchten, Steckverbinder, optische Bauteile und Behälter für Industrie, Gewerbe und Haushalt. Ultrapolymers vertreibt die Trirex PC-Typen in Deutschland, Österreich und der Schweiz.

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