KunststoffXrea 4_2021

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

April 2021

KUNSTSTOFF XTRA

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

engelglobal.com/performance.boost

VIRTUELL 20. – 22.

APRIL 2021

CONNECT MedtecSUMMIT Kongress, Internationale Community, ausgefeiltes Matchmaking

INNOVATE Wegweisende Fortschritte, Weiterentwicklungen, neueste Trends

Ideeller Träger

DO BUSINESS Geschäftskontakte knüpfen, Know-How nutzen, Lösungen finden Im Verbund mit

EDITORIAL

Das digitale Ökosystem Gerade findet in der Schweiz eine Diskussion zum Thema Digitalisierung statt. Der Anlass dazu ist das kürzlich erschienene «IMD World Digital Competi­

www.granula.ch www.granula.eu

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tiveness Ranking 2020». Die Studie des in Lausanne ansässigen IMD World Competitiveness Center (WCC) untersuchte am Beispiel der Corona-Pande­ mie, wie die Volkswirtschaften von über 60 ver­ schiedenen Ländern zur Bewältigung der Krise digitale Technologien einsetzen. Das Ergebnis, das nun für Gesprächsstoff sorgt: Die Schweiz ist aus den Top 5 gefallen und belegt hinter Hong Kong den sechsten Platz. Ganz vorne dabei: Die USA, Singapur und Dänemark.

In diesem Zusammenhang hört man oft von der Tracing-App oder dem bisher vergeblichen Versuch, eine digitale Impfplattform zu schaffen. Auch die E-ID, über die wir kürzlich abstimmen durften, sorgt mancherorts für rote Köpfe. Zu langsam seien die Dienstwege, zu träge der Föderalismus oder zu unentschlossen die Politik, lassen sich Experten gerne zitieren.

Dabei gilt es doch, keine Zeit zu verlieren. Marcel Salathé formulierte es in einer Diskussionsrunde bei SRF folgendermassen: «Die Digitalisierung findet statt, mit uns oder ohne uns. Wenn sie ohne uns stattfindet, werden wir von aussen digitalisiert. Dann können wir unsere Werte nicht mehr einbringen.»

All diese Beispiele zielen auf technische Lösungen ab. Bei deren Ausgestal­ tung müsse man von Anfang an dabei sein, um mitbestimmen zu können.

Aber ist das tatsächlich so? Geht es nicht eher um eine Änderung der Denk­ weise? Die Digitalisierung ist eine tiefgreifende Umwälzung. Da werden nicht einfach bekannte Prozesse digital abgebildet. Vielmehr entstehen völlig neue man solch disruptiven Veränderungen mit althergebrachten Denkmustern, wird man komplett überrollt.

Angesichts der fortschreitenden Digitalisierung geht es doch darum, Prozesse neu zu denken, vielleicht auch einmal etablierte Abläufe zu hinterfragen und Visionen zu entwickeln. Kurz: Wir müssen uns an ein neues digitales Ökosys­ tem anpassen. Und was diese Anpassungsfähigkeit betrifft: Darin sind wir Menschen wahre Meister.

Thomas Meier, Redaktor 4/2021

Masterbatch

Abläufe. Bekanntes wird stark umgebaut oder ersatzlos gestrichen. Begegnet

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INHALTSVERZEICHNIS

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FOKUS 3D-gedruckte bioresorbierbare Atemwegstents

Ein ETH-Forschungsteam stellt mittels eines 3D-Druckverfahres einen neuartigen bioresorbierbaren Atemwegsstent her.

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Sintratec unterstützt Bau einer Überschallrakete

Ein Schweizer Studentenprojekt will ganz hoch hinaus: Im Rahmen der Akademischen Raumfahrt Initiative (Aris) baut das Team um Projekt Euler die erste Überschallrakete der Schweiz.

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MASCHINEN/ PERIPHERIE Das volle Potenzial ausschöpfen

Wie lässt sich bei Schwankungen im Rohmaterial eine durchgehend hohe Produktqualität erhalten? Wie kann selbst bei Reiserestriktionen eine hohe Anlagenverfügbarkeit gesichert werden? – Antworten dazu liefert Engel.

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Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen aus Deutschland und Südafrika kooperieren im Rahmen des M-era.Net-Programms der Europäischen Union in dem neuen Projekt MultiMat³.

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Hoch hinaus mit dem SKZ

IMPRESSUM

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Die Fachzeitschrift für Werkstoffe – Verarbeitung – Anwendung Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 11. Jahrgang (2021) Druckauflage 4600 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2020 4175 Exemplare total verbreitete Auflage 1394 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-3933 Internet www.kunststoffxtra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

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Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Alte Bahnhofstrasse 9a CH-5610 Wohlen Telefon +41 56 619 52 52 Telefax +41 56 619 52 50 info@sigimedia.ch Redaktion Thomas Meier Telefon +41 79 310 01 59 thomas.meier@sigwerb.com Marianne Flury (Senior Editor) Telefon +41 32 623 90 17 m.flury@sigwerb.com

COMPOSITES Ultraleichtes Abschirmmaterial

Empa-Forschern ist es gelungen, Aerogele für die Mikroelek­ tronik nutzbar zu machen: Aerogele auf Basis von Zellulose-Nanofasern können elektromagnetische Strahlung in weiten Frequenzbereichen wirksam abschirmen.

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug Telefon +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com, www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

FORSCHUNG/ ENTWICKLUNG Neue Materialien für 3D-Druck

ADDITIVE FERTIGUNG

Im Rahmen ihres Pflichtpraktikums der Fortbildung zum staatlich geprüften Maschinenbau-Techniker haben Schülerinnen und Schüler in Würzburg ein Werkzeug für eine Thermoformmaschine erarbeitet.

ADDITIVE FERTIGUNG

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

Druck Procom SA Via Industria Casella postale 104 CH-6934 Bioggio Telefon +41 91 605 19 82 www.procom-sa.ch

Abonnemente Telefon +41 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 2021 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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INHALTSVERZEICHNIS

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COMPOSITES Weltweit erstes Carbon-Smartphone

Es ist ultradünn und extrem leicht. Die Rede ist vom weltweit ersten Smartphone aus carbonbasierten Verbundwerkstoffen.

Das Gehäuse ist in Monocoque-Bauweise konstruiert.

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25 Prozent Materialeinsparung bei Impfspritzen Die Werkzeugbau Ruhla GmbH realisierte mit Ewikon als Partner in kurzer Zeit zwei hochfachige Werkzeuge zur Fertigung einer dreiteiligen Sicherheits-Impfspritze.

FÜGEN Das Laserschweissen zeigt sein Potenzial

Seit Januar 2020 steht dem Bereich Verbindungstechnik des IWK eine neue Laserschweissanlage für Kunststoffe zur Verfügung. Die hier vorgestellten Projekte basieren auf internen Projekten sowie auf Arbeiten von Studierenden, in deren Rahmen verschiedene Produkte hergestellt wurden.

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Steigern Sie Ihre Performance mit unserem Anwendungstechnik-Team.

Sie kennen jedes Detail Ihres Produkts – unsere ENGEL Anwendungstechniker kennen jedes Detail Ihrer Spritzgiessmaschine. Mit performance.boost, unserem neuen Service für Prozessoptimierung, können wir gemeinsam Ihre Effizienz steigern. Durch die Kombination unseres Know-hows, können Sie mit performance.boost optimale Qualität und Verfügbarkeit erreichen. Wir besuchen Sie entweder vor Ort, um Sie durch den Analy4/2021

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Noch haben fahrerlose Transportsysteme für den Reinraum Exoten-Status. Doch der Markt wächst.

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VERBAND

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WIRTSCHAFT

Der Schweizer Euler Hermes Export Forecast sagt eine deutliche Erholung der Schweizer Exportindustrie im Verlauf des Jahres voraus.

FTS für ReinraumAnwendungen

Schöpfen Sie das volle Potential Ihrer Maschine aus!

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Schweizer Export verharrt auf hohem Niveau

LOGISTIK

ZUM TITELBILD

WERKZEUG-/ FORMENBAU

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

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NEWS

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PRODUKTE

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LIEFERANTEN­ VERZEICHNIS

se- und Optimierungsprozess zu führen, oder wir verbinden uns über das ENGEL Online-Support-Tool, e-connect.24 mit Ihrer Maschine. Sie erhalten Anwender Support nicht nur bei der Implementierung, unsere Anwendungstechniker erklären Ihnen die detaillierten Prozessschritte, damit Sie zukünftige Optimierungsprojekte auch selbstständig durchführen können.

ENGEL (Schweiz) AG Hungerbüelstrasse 17 CH-8500 Frauenfeld +41 52 725 07 57 sales.ch@engel.at www.engelglobal.com 3

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Bildrer: ETHZ

Fokus

Silikon- und Metallstents sind nicht an die Anatomie der Patienten angepasst.

Massgeschneidert an den Patienten angepasst

3D-gedruckte bioresorbierbare Atemwegstents Ein ETH-Forschungsteam stellt mittels eines 3D-Druckverfahres einen neuartigen bioresorbierbaren Atemwegsstent her. Das könnte künftig die Behandlung von Verengungen der oberen Atemwege massiv vereinfachen.

Lina Ehlert ¹ Eine krankhafte oder verletzungsbedingte Verengung der Luftröhre oder der Hauptbronchien kann böse enden. Patienten bekommen zu wenig Luft, sie drohen zu ersticken und brauchen oft schnellstens medizinische Hilfe.

Um solche Verengungen zu beheben, setzen Chirurginnen und Chirurgen den Betroffenen röhrenförmige Implantate, sogenannte Stents, aus medizinisch verwendbarem Silikon oder Metall ein. Diese verschaffen den Patienten zwar rasch Besserung, doch die Implantate haben Nachteile: Metallstents müssen mit einigem Aufwand operativ wieder entfernt werden, was Patienten erneut belastet.

Silikon­s tents wiederum wandern weg von der Stelle des Einsetzens. Der Grund dafür ist, dass die Implantate nicht an die 1 Lina Ehlert, Hochschulkommunikation Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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Anatomie eines Patienten angepasst sind.

Stents aus dem 3D-Drucker Ein ETH-Forschungsteam, zusammengesetzt aus Mitgliedern der Gruppen Komplexe Materialien und Drug Formulation & Delivery, hat nun gemeinsam mit Forschenden des Universitätsspitals und der Universität Zürich einen Atemwegsstent entwickelt; dieser ist auf einen Patienten zugeschnitten und bioresorbierbar, baut sich also nach dem Einpflanzen nach und nach ab. Hergestellt werden diese Stents mit einem 3D-Druckverfahren («Digital Light Processing», DLP) und eigens zu diesem Zweck angepassten, lichtempfindlichen Harzen.

Zuerst erstellen die Forschenden eine Computertomografie eines spezifischen Abschnitts der Atemwege. Darauf basierend entwickeln sie ein digitales 3D-Modell des Stents. Die Daten werden an den DLP-Drucker weitergegeben, der den

massgeschneiderten Stent Schicht für Schicht herstellt.

Beim DLP-Verfahren wird eine Bauplattform in eine Wanne voller Harz getaucht.

Die Plattform wird dann gemäss dem digitalen Modell an den gewollten Stellen mit UV-Licht belichtet. Dort, wo Licht aufs Harz auftrifft, wird es hart. Die Plattform wird ein wenig gesenkt und die nächste Schicht belichtet. So entsteht das gewünschte Objekt Schicht für Schicht.

Spezielles Harz entwickelt Bislang konnten mit der DLP-Technik und bioabbaubaren Materialien nur steife und spröde Objekte hergestellt werden. Die ETH-Forschenden entwickelten deshalb ein spezielles Harz, welches nach der Belichtung elastisch wird.

Dieses Harz basiert auf zwei verschiedenen Makro-Monomeren. Die Materialeigenschaften des damit erzeugten Objekts lassen sich über die Länge (Molekulargewicht) der eingesetzten Monomere sowie über 4/2021

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Fokus

deren Mischverhältnis steuern, wie die Forscherinnen und Forscher in ihrer jüngsten Studie in «Science Advances» aufzeigen.

Sobald UV-Licht auf das Harz trifft, verknüpfen sich die Monomere untereinander und bilden ein Polymer-Netzwerk. Da das neu entwickelte Harz bei Raumtemperatur zu zähflüssig ist, mussten die Forschenden es bei Temperaturen von 70 bis 90 Grad verarbeiten.

Abbaubares Material Die Forschenden stellten mehrere Harze mit unterschiedlichen Monomeren her und testeten daraus gefertigte Prototypen, ob das Material zellverträglich und biologisch abbaubar ist. Auch prüften sie die Prototypen auf ihre Elastizität und auf mechanische Belastung wie Druck und Zug. Das Material mit den gewünschten Eigenschaften verwendeten die Wissenschaftler schliesslich für die Herstellung von Stents, welche an Kaninchen getestet wurden.

Das Einsetzen der Stents erforderte zudem ein spezielles Instrument, da die 3Dgedruckten Objekte gefaltet eingebracht werden müssen. Dies setzt voraus, dass sich die Implantate weder knicken noch quetschen lassen und dass sie sich an ihrem Einsatzort perfekt entfalten.

Um mithilfe medizinischer Bildgebung nachverfolgen zu können, wo sich der Stent beim Einsetzen befindet, bauten die Forschenden Gold in dessen Struktur ein.

Das macht die Stents stabil, ändert aber nichts an deren Biokompatibilität.

Erfolgreiche Tests, gute Aussichten Die Tests an den Kaninchen, welche die Forschungsgruppe von Daniel Franzen, Leitender Arzt an der Klinik für Pneumologie am Universitätsspital Zürich, zusam-

Drei Prototypen der Atemwegsstents mit unterschiedlichen Designs.

men mit Veterinärmedizinern durchführte, verliefen erfolgreich. Die Forschenden konnten zeigen, dass die Implantate biokompatibel sind und dass sie nach sechs bis sieben Wochen vom Körper resorbiert werden. Zehn Wochen nach der Implantierung war der Stent auf Röntgenaufnahmen nicht mehr sichtbar. Zudem bewegten sich die eingesetzten Stents in der Regel nicht von der Stelle, an der sie eingepflanzt wurden.

«Diese vielversprechende Entwicklung eröffnet Aussichten für die rasche Herstellung von massgeschneiderten medizinischen Implantaten und Hilfsmitteln, die sehr genau, elastisch und im Körper abbaubar sein müssen», sagt Jean-Christophe Leroux. Weitere Forschung werde darauf konzentriert, das Einsetzen der Stents so schonend wie möglich zu gestalten.

Weiter sollen die Prozesse so gestaltet werden, dass die Herstellung am Ort der Verwendung möglich wird oder zumindest

kurze Lieferketten umfasst. Noch steckt das Verfahren im Labormassstab. «Solche Stents in grossem Massstab herzustellen, ist allerdings ein komplexes Unterfangen, das wir noch besser untersuchen müssen», sagt Prof. André Studart, Department of Materials, ETHZ. Die Technik lasse sich jedoch relativ leicht auf ähnliche medizinische Anwendungen übertragen. «Es ist daher hoffentlich nur eine Frage der Zeit, bis unsere Lösung ihren Weg in die Klinik findet», so der ETH-Professor.

Kontakt ETH Zürich Prof. André Studart Rämistrasse 101 CH-8092 Zürich +41 44 632 11 11 andre.studart@mat.ethz.ch www.ethz.ch

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HAUG BIEL AG Johann-Renfer-Str. 60 Postfach CH-2500 Biel/Bienne 6 Tel.: +41 (0) 32 344 96 96 Fax: +41 (0) 32 344 96 97

info@haug.swiss

www.haug.swiss

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Maschinen/Peripherie

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Smart Service und intelligente Assistenz im Fokus

Das volle Potenzial ausschöpfen

«Covid-19 hat die Digitalisierung in der Kunststoffindustrie beschleunigt», sagt Gero Willmeroth, President East Asia and Oceania von Engel. «Unsere Kunden investieren zunehmend in digitale Lösungen. smart service und intelligente Assistenz sind in den letzten zwölf Monaten noch stärker in den Fokus gerückt.» Diese Trends spiegeln sich im Engel Exponat wider. Die vollelektrische und holmlose e motion 80 TL Spritzgiessmaschine ist mit zahlreichen digitalen Produkten aus dem inject 4.0 Programm ausgerüstet.

Während intelligente Assistenzsysteme der iQ-Serie die Kunststoffverarbeiter unterstützen, das volle Potenzial der Spritzgiessmaschine auszuschöpfen, selbst wenn nicht durchgehend qualifiziertes Personal anwesend ist, geht es bei digitalen Serviceprodukten darum, eine hohe Produktivität zu sichern, um auch im Fall von Krisen lieferfähig zu bleiben.

Sich selbst optimierende Spritzgiessmaschine Die Mensch-Maschine-Schnittstelle spielt in der Fabrik der Zukunft eine grosse Rolle.

Werden die Produktionsprozesse durch Verfahrensintegration und Automatisierung komplexer, muss ihre Steuerung und Kontrolle umso einfacher und intuitiver werden. Hier steigern intelligente Assistenzsysteme die Prozessfähigkeit und Qualität, ohne dass sich der Maschinenbediener zusätzliches Spezialwissen aneignen muss.

Während der vier Messetage lassen sich in der CC300 Steuerung der e-motion 80 TL Maschine schwankende Prozessbedingungen simulieren, um das automatische Nachregeln durch die Assistenzsysteme auf dem Maschinendisplay zu verfolgen. So hält beispielsweise iQ weight control das eingespritzte Schmelzevolumen über den gesam6

Bilder: Engel

Wie lässt sich bei Schwankungen im Rohmaterial eine durchgehend hohe Produktqualität erhalten? Wie kann selbst bei Reiserestriktionen eine hohe Anlagenverfügbarkeit und Produktivität gesichert werden? – Antworten auf diese brennenden Fragen liefert Engel während der Chinaplas 2021 vom 13. bis 16. April in Shenzhen, China.

Digitale Serviceprodukte erhöhen die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen und sichern auch im Fall von Krisen eine hohe Produktivität und durchgehende Lieferfähigkeit ab.

ten Spritzgiessprozess konstant, und iQ clamp control ermittelt auf Basis der Werkzeugatmung die optimale Schliesskraft.

Mehrere hundert Prozessparameter im Blick Engel entwickelt sein Angebot an intelligenten Assistenzsystemen kontinuierlich weiter. Zu den jüngsten Produkten, die in Shenzhen präsentiert werden, gehören iQ process observer und iQ melt control.

Lassen sich mit Assistenzsystemen bislang einzelne Arbeitsschritte des Spritzgiessprozesses optimieren, analysiert der neue iQ process observer über alle vier Phasen des Spritzgiessprozesses – Plastifizieren, Einspritzen, Kühlen und Entformen – kontinuierlich mehrere hundert Prozessparameter, um Drifts automatisch zu erkennen. In Form von Klartextmeldungen weist das System auf ungünstige Prozesseinstellungen und -zustände sowie dafür mögliche Ursachen hin. «Dies hilft dem Anwender, die Stabilität über den Gesamtprozess zu optimieren und Fehler schnell zu beheben», sagt Willmeroth.

Ziel von iQ melt control ist es, sowohl das zu verarbeitende Material als auch die mechanischen Komponenten der Plastifiziereinheit zu schonen. In der Praxis wird oft schneller dosiert, als es der Zyklus erfordert, was sich auf die Produktqualität, aber auch die Lebensdauer der Schnecke auswirken kann. iQ melt control ermittelt deshalb die optimale Dosierzeit. Statt mit maximal möglicher Geschwindigkeit zu dosieren, nutzt das System die Kühlzeit des Bauteils im Werkzeug vollständig zum Dosieren aus und sichert dabei eine sehr gute Schmelzehomogenität.

Wie sich das Potenzial der Digitalisierung ausschöpfen lässt, demonstriert Engel mit der Herstellung von inject 4.0 Logos auf einer e-motion 80 TL Spritzgiessmaschine

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Maschinen/Peripherie

Simulation und reale Welt vereint Neu ist auch sim link, eine gemeinsame Entwicklung von Engel und Autodesk, dem Anbieter der Simulationssoftware Moldflow. «Bis heute bleiben viele Erkenntnisse aus der Simulation von Spritzgiessprozessen an der Maschine ungenutzt», erklärt Willmeroth die Motivation. Mithilfe der Software lassen sich jetzt nicht nur die mittels Moldflow optimierten Parameter in einen Einstelldatensatz umformen und direkt in der Spritzgiessmaschine verwenden, sondern umgekehrt auch Prozessparameter und Messergebnisse aus der Spritzgiessmaschine in das Simulationsprogramm von Autodesk importieren. «Wir öffnen damit einer neuen Herangehensweise bei der Optimierung laufender Produktionsprozesse die Tür», so Willmeroth.

«Die Simulation beschleunigt die Einstellung, die Rüstprozesse und die Prozessoptimierung und steigert damit deutlich die Produktivität. Simulation wird zunehmend auch für kleinere spritzgiessverarbeitende Betriebe zu einem leistbaren Wettbewerbsvorteil.»

Produktivität auch im Krisenfall absichern Um die Verfügbarkeit von Maschinen und Fertigungszellen zu steigern, setzt smart service auf Onlineunterstützung und die

Der iQ process observer analysiert über alle Phasen des Spritzgiessprozesses mehrere hundert Prozessparameter und weist auf ungünstige Prozesseinstellungen und -zustände hin.

Mit sim link lassen sich Simulationsdaten direkt in die Spritzgiessmaschine übertragen und umgekehrt Messdatensätze aus der Maschinensteuerung in das Simulationsprogramm importieren.

zustandsbasierte, vorausschauende Instandhaltung. Durch Covid-19 ist vor allem e connect.24 noch stärker in den Fokus der Kunststoffverarbeiter gerückt. Über das Onlinesupport- und Fernwartungstool kann sich der Engel-Servicemitarbeiter von extern auf die jeweilige Spritzgiessmaschine aufschalten, um in allen Supportfällen ohne Zeitverlust zu reagieren. Die Bildschirmseiten der Maschinensteuerung werden über eine sichere Internetverbindung übertragen. Da der Datenzugriff in Echtzeit erfolgt, wird der aktuelle Maschinenzustand abgebildet. So sehen sowohl die Maschinenbediener vor Ort im Betrieb als auch der externe Support dieselben Produktionsdaten, sie können sich beraten und gegenseitig anleiten. Bei Bedarf lässt sich die Fertigungszelle aus der Entfernung steuern. Ein weiterer Nutzen ist, dass der

Anwender bei einer Störung per E-Mail informiert wird. Mit diesen Möglichkeiten sichert e connect.24 eine sehr hohe Anlagenverfügbarkeit, auch wenn Reisen nicht möglich sind oder die Produktion zeitweise mannlos läuft.

Engel arbeitet im Service nicht mit externen Kräften, sondern setzt ausschliesslich auf eigene Servicetechniker. «Wir haben hier in China umfangreiche Ressourcen und unterstützen unsere Kunden in der Landessprache», betont Willmeroth.

Kontakt Engel (Schweiz) AG Hungerbüelstrasse 17 CH-8500 Frauenfeld +41 52 725 07 57 info.ch@engel.at www.engelglobal.com

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Ihr zuverlässiger Partner, wenn es um Peripherie in der Kunststoffverarbeitung geht!

Bedienung so einfach wie ein Smartphone Kein Handbuch und keine Schulung notwendig Kürzeste Stillstandzeiten Schritt-für-Schritt-Anleitung in Wort und Bild Integriertes Fernwartungstool Einfachste und schnelle Unterstützung bei Unklarheiten Modernste Kommunikation mit OPC-UA zur Plug-and-Play Anbindung an die Spritzgießmaschinen KUMA Solution GmbH | Neuweg 31A | CH-4852 Rothrist | Tel +41 62 794 37 41 | info@kuma-solution.ch | www.kuma-solution.ch

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Maschinen/Peripherie

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Neue Fertigungszelle für Hochleistungspolymere

Breites Spektrum unterschiedlicher Prüfkörper Die Entwicklung der Polymere von morgen beginnt mit dem Verständnis der chemischen und mechanischen Eigenschaften sowie des Verarbeitungsverhaltens der Materialien. Im Technikum für Spritzguss und Extrusion bei BASF in Ludwigshafen produziert eine neue vollautomatisierte Spritzgiesszelle von Sumitomo (SHI) Demag mehr als 4000 verschiedene Versuchseinstellungen pro Jahr..

Im Mittelpunkt der Zelle steht eine hochpräzise, vollelektrische IntElect mit 1000 kN Schliesskraft. Neben den wichtigsten Entscheidungskriterien wie kompakter Bauweise, Energieeffizienz und Wiederholgenauigkeit schätzt das 30-köpfige Team im Technikum die verbesserte Komfortund Sicherheitsausstattung, wie den nie­ drigen Geräuschpegel aber auch voll digitalisierte Lösungen für den automatischen Werkzeugwechsel und die Robotersteuerung.

Der Linear-Roboter SDR 5-35S erfüllt dabei zwei Aufgaben. Zum einen sorgt er für die vollautomatische Platzierung von 12 unterschiedlichen Wechsel­einsätzen aus einem Magazin in die Spritzgiessmaschine.

Zum anderen entnimmt derselbe Roboter mit seinem multifunktionalen Greifer den Prüfkörper aus dem Werkzeug und gibt ihn an einen kleinen Yaskawa GP8 6-AchsGelenkarmroboter weiter, der die Teile auf einer spindelangetriebenen Stanze ablegt, die den Anguss abtrennt.

Das vorhandene Werkzeugeinsatz-Konzept und die weitere, Sonderfunktionen enthaltende Spritzeinheit wurden in die neue Fertigungszelle integriert. Erweiterungen erfuhr die Zelle durch die Einbindung der Temperiergeräte-Steuerung und die Anbindung an das neu eingeführte Manufacturing Execution System (MES).

Werkzeugwechsel Viele der Prüfkörper, die im BASF Technikum verarbeitet werden, sind glasfaserverstärkte, oft auch mit Flammschutz ausgerüstete Hochtemperatur-Thermoplaste.

Infolgedessen erreichen die Schmelzetemperaturen bis zu 400 °C und die Werkzeugtemperaturen bis zu 180 °C. Das Werkzeugmagazin kann über den Roboter 8

mit 12 Wechseleinsätzen bestückt werden. Dank der Integration von HB-Therm Temperiergeräten in die Sumitomo (SHI) Demag Maschinensteuerung erfolgen die Wechsel der Einsätze in die Spritzgiessmaschine auch bei hohen Werkzeugtemperaturen automatisiert und damit sicher und effizient. Markus Hausmann, leitender Ingenieur für Automationssysteme bei Sumitomo (SHI) Demag, erklärt: «Um eine sichere Werkzeugentnahme durch den SDR-Roboter zu garantieren, wird die Temperatur auf 80 °C gesenkt und der Druck im Einsatz herabgesetzt. Dafür muss unsere Maschinensteuerung nahtlos mit dem MES von BASF kommunizieren.»

Das MES der BASF benachrichtigt die Zelle, wann das Ende der aktuellen Versuchseinstellung ansteht und übergibt den Befehl zum nächsten Werkzeugwechsel an die Fertigungszelle. Unmittelbar im Anschluss an die Herstellung des letzten Probekörpers wird der Wechseleinsatz von dem integrierten Temperiergerät geregelt abgekühlt. Als nächstes wird der Einsatzwechsel über Ausgangs- und Eingangssignale mit der Zellensteuerung synchronisiert und der neue Werkzeugdatensatz über die Roboterschnittstelle übertragen.

Nach dem Einsatzwechsel heizen die Temperiergeräte wieder auf. Der automatische Betrieb läuft an und sobald die Werkzeugtemperatur erreicht ist, wird die Produktion einer neuen Versuchseinstellung gestartet.

Für BASF stellt die Problemlösung für die anspruchsvollen Stanzaufgaben eine herausragende Ingenieursleistung innerhalb des gesamten Projekts dar. Aufgrund des umfassenden Einsatzgebietes testet BASF ein breites Spektrum an Materialien – von weichen und zähen bis steifen und spröden Polymeren. Darüber hinaus gibt es

viele unterschiedliche Probengeometrien.

So variieren die Wanddicken zwischen 0,5 und 4 mm. Viele BASF Prüfkörper werden gemäss ISO 294 produziert. Die Norm definiert die Anforderungen an das Angusssystem und die Geometrie der Proben.

«Die Formteiltrennung mittels Stanzen ist Voraussetzung, denn es verändert die Materialeigenschaften nicht und es bilden sich keine Staubpartikel», erklärt Hausmann.

Digitale Integration Das BASF Team fährt jeden Tag eine Vielzahl unterschiedlicher Versuchseinstellungen auf der Fertigungszelle. Dies bedeutet, dass das MES der Zelle jeweils verschiedene Material- und Prozessparameter, Prüfteilgeometrien und Temperaturen vorgibt.

Jeder einzelne Spritzgusszyklus wird anschliessend digital erfasst und dokumentiert. Angelika Homes, leitende Projektingenieurin bei BASF, erläutert: «Das neue System zeichnet aus, dass jeder einzelne Zyklus und eine Vielzahl von Daten aufgenommen werden, was uns vertiefte Einblicke ermöglicht. Diese Daten sind ungemein wertvoll, da sie den kompletten Bearbeitungsablauf repräsentieren und wir tiefgreifende Rückschlüsse ziehen können, wie sich das Material unter bestimmten Bedingungen verhält und wie ein Kunde es später verarbeiten kann.»

Kontakt Sumitomo-Vertretung CH: Mapag Maschinen AG Weissensteinstrasse 2B CH-3000 Bern 5 +41 31 380 86 00 info@mapag.ch www.mapag.ch

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Flexibel automatisieren mit Robotern

Maschinenbau für Spezialisten Die Robotec Solutions AG wurde 1983 gegründet. Das Unternehmen mit Sitz in Seon hat sich auf Industrierobotik und Sondermaschinenbau spezialisiert. In den letzten Jahren verschob sich der Schwerpunkt in Richtung Medizinaltechnik und Pharmaindustrie. Aktuell steht in der Produktionshalle die grösste Anlage der Firmengeschichte. Robotec automatisiert damit die Reinraumproduktion für Pipetten und Verbrauchsmaterial für PCR-Test.

Robotertechnologie ist gefragt «Wir achten darauf, dass wir das gesamte Knowhow unserer Anlagen im Haus behalten können. Das mechanische Engineering sowie die Entwicklung der Software und der Elektronik findet alles intern statt», sagt Koch. Die Roboterarme selbst stammen hauptsächlich von Fanuc oder Stäubli.

Aktuell beschäftigt Robotec rund 30 Mitarbeitende und ab Sommer drei Lernende. Koch: «Wir konnten im vergangenen Jahr um sechs Vollzeitstellen aufstocken, allein durch das Wachstum des Marktes.»

Die Robotertechnologie bietet Vorteile gerade auch für die Reinraumproduktion.

Die Ingenieure achten auf aufgeräumte Konzepte und bauen mit möglichst wenigen bewegten Teilen. Das heisst, die Anlage ist später einfach zu reinigen und zu warten.

Platz für frische Ideen Vor zwei Jahren hat Robotec ein neues Gebäude gebaut, «alles aus Holz und mit einer Solaranlage auf dem Dach», sagt Koch und fügt an: «Nachhaltigkeit und eine 4/2021

Bilder: Robotec

Nick Koch erklärt: «In der Vergangenheit lag ein Schwerpunkt unserer Projekte bei der Beschickung von Fräs- und Drehmaschinen, hauptsächlich in der Uhrenindustrie.» Koch ist Gründer und Geschäftsführer seit Beginn.

Heute geht es bei vielen Projekten um die automatisierte Entnahme von Spritzgussteilen. Auch nachgelagerte Prozesse wie Qualitätskontrolle, Verpackung oder Palettierung bieten die Roboterspezialisten an.

Die Produktpalette umfasst sechsachsige Roboterarme, kollaborative Roboter bis hin zur mobilen Robotik.

Aktuell produziert Robotec viele Anlagen für die Kunststofffertigung im Reinraum.

angenehme Arbeitsatmosphäre sind uns wichtig.» Der Neubau ist die logische Konsequenz aus dem Wachstum des Unternehmens. Die helle Produktionshalle verfügt über einen Kran und LKW können auf einer Ebene be- und entladen werden. So grosse Anlagen wie sie heute hier stehen, hätten am alten Standort nicht realisiert werden können.

Sieht man sich in der Halle um, wird schnell klar, dass es sich um Sondermaschinenbau handelt. Koch: «Der grösste Teil sind kundenspezifische Anlagen.

Wenn wir 3 bis 4 gleiche Maschinen pro Jahr machen können, ist das für uns schon eine Serie.»

Der Geschäftsführer formuliert es so: «Wir sind keine Firma mit einem Produktkatalog. Bei uns steht immer die Lösung im Vordergrund.» Es geht um den Dialog mit dem Kunden und um Projekte. Die Spanne reicht dabei von kleinen Anlagen ab ca.

80 000 EUR und geht hinauf bis zu Projekten mit einem Budget weit über 1 Mio. EUR.

Die grösste Anlage der Firmengeschichte Aktuell produziert Robotec viele Anlagen für die Kunststofffertigung im Reinraum.

Eine davon automatisiert die nachgelagerten Prozesse bei der Herstellung von Pipettenspitzen für PCR-Tests. 7 Scara-Roboter sind für das Teilehandling installiert.

Träger mit jeweils 96 Spitzen gelangen über Förderbänder in die Maschine. Der erste Roboter verteilt die Träger auf ein Magnet-Shuttlesystem. Danach fahren die Spitzen nacheinander die verschiedenen Roboterstation ab. Bei einer ersten Kon­ trolle wird mit Kameras Innen-, Aussendurchmesser und die Braue der Kunststoffteile überprüft. Eine Station weiter werden Filter in die Spitzen eingepresst.

Dann überprüft ein Laserscanner ob die Filter richtig sitzen. Anschliessend folgen zwei Roboter von denen der eine Schlechtteile aussortiert und der andere Gutteile einsortiert, sodass in jedem Rahmen 96 korrekt montierte Spitzen in der geforderten Qualität stecken. Schliesslich 9

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werden die Pipettenspitzen in die Verpackung eingelegt, mit einem Label versehen und verlassen die Anlage.

Es ist die grösste Maschine, die Robotec je gebaut hat. Sie läuft im Mehrschichtbetrieb und verarbeitet in wenigen Sekunden 96 Spitzen. Die Techniker bauten diese Anlage in der Rekordzeit von 6 Monaten.

Die erste wurde in Deutschland bereits in Betrieb genommen, und drei weitere werden in der Schweiz ausgeliefert. Koch: «Es ist nicht alltäglich, dass wir die Entwicklung so schnell vorantreiben. Aber mit Corona befinden wir uns in einer besonderen Situation, und wir wollten unseren Beitrag zum Gesundheitssystem leisten.»

Flexible Lösungen Ein wichtiger Pfeiler der Unternehmensstrategie ist die Kunststoffbranche. «Wir machen schon lange Spritzgussentnahme.

Robotec kommt immer dann ins Spiel wenn es etwas mehr braucht, z. B. Einlegeteile, Inspektion oder nachgelagerte Montageschritte», erklärt Koch. Projekte aus der Kunststoffindustrie haben in den letzten Jahren stark zugenommen. Gerade im Medtech-Bereich oder in der Fertigung von technisch anspruchsvollen Spritzgussteilen.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind sehr breit. Koch: «Früher war ein Roboterarm neben einer Spritzgussmaschine viel zu teuer. Aber heute drängt sich eine solche Lösung auf, gerade wenn man mehr als nur die reine Entnahme machen möchte.

Hier punkten Roboterlösungen vor allem mit ihrer Flexibilität.»

Smart Manufacturing Days & Robotik Workshops Robotec organisiert Workshops für Robotik. Interessierte, die noch wenig Erfahrung auf dem Gebiet haben, können die Grundlagen kennen lernen und an aktuellen Projekten erleben, was machbar ist. Ende April finden die Smart Manufacturing Days statt, eine grosse Hausmesse mit den neusten Technologien, sofern es die Covid-Situation sowie die Vorgaben des BAG erlauben.

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fer konstruieren, die Anlage umprogrammieren und erweitern.» Koch ergänzt: «Das ist ein grosses Plus der Robotec. Wir kennen unsere Maschinen genau. Die ersten, die wir gebaut haben werden bald 20 Jahre alt und laufen heute noch.»

Automatisierung als Chance Handling von Pipettenspitzen.

Einfache Bedienung Im Spritzguss müssen grosse Serien gleicher Teile verarbeitet werden. Eine Maschine liefert vielleicht 16 Kavitäten im 12-Sekunden-Takt. «Das ist eine hohe Kadenz, die die Anlage beherrschen muss. Gerade bei nachgelagerten Prozessen ist es aber oft so, dass der Kunde alle paar Tage auf ein anderes Produkt umrüstet. Da kommt wieder die Flexibilität der Industrieroboter zum Zug», sagt Koch.

Die Umrüstung funktioniert heute oft menügeführt über ein Front-End. Der Bediener kann über die Oberfläche die Umrüstung vornehmen und wird von der Software dabei unterstützt. In der Entwicklung solcher Front-Ends stecken viele Stunden Entwicklungsaufwand, die sich aber lohnen. Koch: «Das ist eine unserer Stärken, dass wir komplexe Anlagen einfach bedienbar machen.»

Enge Kundenbeziehung Bei der Anlagensteuerung gibt es heute zwei Trends. Entweder sie läuft über eine SPS, dann meistens von Siemens, oder sie läuft proprietär, auf der Roboter-Software selbst. Koch erklärt: «Die Hälfte unserer Anlagen besitzen keine SPS mehr. Ein gros­ser Vorteil dabei ist die Langlebigkeit.»

Robotec arbeitet eng mit den Roboterlieferanten zusammen und bietet eine Ersatzteilverfügbarkeit von bis zu 20 Jahren.

Im Sondermaschinenbau sind langfristige Beziehungen wichtig. «Wir haben eine intensive Kundenbindung auch wegen dem Service», sagt Koch. Bis eine Anlage sauber läuft braucht es ein gewisses Feintuning vor Ort. Danach betreut das Aftersales Team den Kunden weiter und oft folgen weitere Projekte in denen z. B. die Anlage auf neue Teile angepasst wird.

Koch: «Durch die Flexibilität der Robotik können wir für neue Teile passende Grei-

Automatisierung ist eines der grossen Trendthemen. Das liegt nicht zuletzt daran, dass produzierende Unternehmen an Schweizer Standorten einen hohen Automationsgrad anstreben müssen, um im internationalen Umfeld mithalten zu können. Koch: «In der Schweiz gibt es viele Beispiele, die zeigen, wenn man weitgehend automatisiert, kann man im internationalen Wettbewerb mithalten. Damit ist der Standort Schweiz gut gewählt, weil er ein stabiles Umfeld bietet.»

Diese Entwicklung schlägt auch auf die Projekte bei Robotec durch. Koch: «Die Anlagenkomplexität nimmt zu, speziell was die Software betrifft. Das liegt an der immer dichteren Vernetzung der verschiedenen Maschinen.» Dabei müssen Benutzerschnittstellen einfach und verständlich bleiben. Ausserdem legen Kunden immer mehr Wert auf die Dokumentation der Anlage und gerade was Projekte in der Medizintechnik betrifft, müssen viele Regularien eingehalten werden. «Konnten wir früher noch Projekte mit 200 Stunden durchführen, so starten die Zeitbudgets heute erst bei etwa 400 bis 500 Stunden», sagt Koch.

Robotec unterstützt seine Kunden, damit sie in der Schweiz hoch automatisiert produzieren können. Nick Koch: «Man darf nicht vergessen, die Automation kommt erst im Nachhinein, wenn der Prozess der Produktion klar ist. Es ist nicht so, dass die Robotik die Schweizer Wirtschaft rettet. Es ist umgekehrt: wenn wir keine produzierenden Unternehmen haben, können wir keine Robotik anbieten. Deshalb ist es wichtig, dass die Produktion in der Schweiz bleibt.»

Kontakt Robotec Solutions AG Birren 16 CH-5703 Seon +41 62 775 90 00 www.robotec-ag.com

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KUNSTSTOFF XTRA

Additive Fertigung

Werkzeug für eine Thermoformmaschine

Hoch hinaus mit dem SKZ

Das Projekt wurde gemeinsam mit dem SKZ und der Firma Headmade Materials durchgeführt. Laut Richtlinien der Schule mussten Maschinenbauteile konstruiert, gefertigt und zu einem Komplettsystem montiert werden. Das Projekt hatte einen Umfang von 200 Stunden pro Person.

Betreut wurde die Projektgruppe seitens der Materialentwicklung sowie Aus- und Weiterbildung der SKZ – KFE gGmbH durch Mathias Ruckdeschel und Dr.-Ing. Michael Bosse. Für ihr Projekt konnten die Schüler das 3D-Druck-Unternehmen Headmade Materials GmbH gewinnen.

Als Projekt wurde am SKZ die Erstellung eines neuen Werkzeugs für den Thermoformprozess gewählt. Unter Anwendung eines formalen Projektmanagement-Prozesses wurde das Werkzeug konstruiert, durch Headmade Materials mithilfe deren neuem innovativen 3D-Druck-Verfahren Cold Metal Fusion (´Metal SLS´) gefertigt und anschliessend auf einer Thermoformmaschine installiert. Die Funktionsweise der Thermoformmaschine besteht darin, dünne Platten aus Kunststoff zu erwärmen und diese auf dem Werkzeug abzuformen.

Die Anforderungen an das Werkzeug stellten sich als vielfältig heraus: Prozessbedingt mussten zahlreiche Faktoren berücksichtigt werden, wie zum Beispiel die Grösse der Entlüftungsbohrungen und die Oberflächenrauheit. Ausserdem mussten bestimmte funktionelle Vorgaben erfüllt werden: festgelegte Messflächen an der Oberfläche, unterschiedliche Umformgrade und nicht zuletzt die Möglichkeit, die fertigen Produkte als Give away Besuchern mitzugeben.

Daraus entstand die Form eines «Gebirges», das auf einem Sockel steht, das Logo des SKZ zeigt und die ganz praktische Zusatzfunktion einer Handyhalterung aufweist. Da die Werkzeugkonstruktion nicht 4/2021

Bilder: SK Z

Im Rahmen ihres sechsmonatigen Pflichtpraktikums der Fortbildung zum staatlich geprüften MaschinenbauTechniker an der Franz-Oberthür-Schule in Würzburg haben Schülerinnen und Schüler ein Werkzeug für eine Thermoformmaschine erarbeitet.

Die SchülerInnen der Franz-Oberthür-Schule haben ein Werkzeug für eine Thermoformmaschine erarbeitet (v.l.): Johannes Schmitt, Leonie Maier, Julius Feser, Dominic Hessdörfer und Rainer Emrich.

durch die verfügbaren Fräsverfahren hergestellt werden konnte, wurde sie über das 3D-Druckverfahren von Headmade Materials hergestellt. Mit der Hilfe von Christian Fischer (einer der Gründer von Headmade Materials) konnte das Projektteam noch den letzten Feinschliff an der Konstruktion vornehmen. Das Werkzeug wurde dann bei Headmade Materials aus dem widerstandsfähigen Titanwerkstoff

Eine Kleinserie von «Gebirgen» mit der Zusatzfunktion einer Smartphone-Halterung machte den Abschluss der Projektarbeit.

Ti6Al4V 3D-gedruckt und anschliessend vom Projektteam mit Rahmen, Grundplatte und dem sogenannten Vorstrecker in der bestehenden Maschine installiert.

Zum Projektabschluss konnte die Gruppe erfolgreich eine Kleinserie von «Gebirgen» abformen und an die beteiligten und interessierten Kolleginnen und Kollegen ausgeben. Das entstandene Werkzeug kann in laufenden Forschungsprojekten am SKZ sehr gut verwendet werden, da es auch die Abformung von Folien erlaubt, die mit 100 mm Breite zwar schmal, jedoch gerade für teure Materialien und Vorentwicklungen bestens geeignet sind.

Kontakt SKZ – Das Kunststoffzentrum Frankfurter Strasse 15-17 D-97082 Würzburg +49 931 4104-192 anmeldung@skz.de www.skz.de

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Additive Fertigung

KUNSTSTOFF XTRA

Das Druckbett muss stimmen

Tuning für den 3D-Drucker Der 3D-Druck revolutioniert gerade die Produktionswelt, nicht nur in der Industrie. Erlaubten die Drucker bis vor kurzem einen schnellen «Designüberblick», so können die heutigen Modelle schon komplizierte und voll funktionsfähige Objekte produzieren.

Selbst 3D-Drucker für Heimanwender können heute Kleinserien mit hoher Qualität fertigen. Viele preiswerte Druckermodelle sind bei den beweglichen Komponenten für die Düsenführung sehr präzise, haben jedoch bei der wichtigsten Komponente, dem Druckbett, noch deutliche Einschränkungen. Beim Druck ist es wie beim Hausbau: es kommt auf das Fundament an. Nur wenn die Grundlage stimmt, kann auch der Rest des Objektes optimal gefertigt werden. Als Druckbett für den 3D-Druck bietet einer der ersten Kunststoffe der Welt, das Pertinax, beste Voraussetzungen.

Die Summe der Eigenschaften dieses Werkstoffes verbessert oft die für den Druck essentielle Haftung des gedruckten Modells auf der Grundplatte – selbst bei hochmodernen 3D-Druckern – und damit die Druckqualität deutlich.

Pertinax, ein bewährter Werkstoff Welche Eigenschaften machen Pertinax nun für den 3D-Druck so interessant? Der gelbbraune Kunststoff ist bekannt als ein gerne genutzter Werkstoff für die Produktion von Leiterplatten oder robusten Isolierteilen gegen elektrische und thermische Leitung. Er besteht aus papierverstärktem Kunstharz, ist biegefest und zäh, relativ leicht, nimmt praktisch kein Wasser auf und ist in Form dünner Platten recht einfach zu bearbeiten. Seine geringe Wärmeleitfähigkeit zusammen mit der Temperaturbeständigkeit von bis zu 130 °C prädestinieren ihn für den Einsatz mit den gängigen, heiss gedruckten Kunststoffen wie ABS (Acrylni­ ¹ Dipl. Chem. Andreas Zeiff, Redaktionsbüro Stutensee

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Bilder: Dietrich Müller

Dipl. Chem. Andreas Zeiff ¹

Pertinax ist bekannt als ein gerne genutzter Werkstoff für die Produktion von Leiterplatten oder robusten Isolierteilen gegen elektrische und thermische Leitung .

tril-Butadien-Styrol-Copolymer), Nylon, Polymilchsäuren etc. Die Wärmebeständigkeit und geringe Wärmeleitung erlauben zudem eine gute Verbindung der flüssigen Kunststoffe mit der Oberfläche, etwa so wie man z. B. Keramikplatten im Bad für die bessere Haftung von Schmelzkleber vorwärmt, um die Erstarrung zu verzögern und damit die Oberflächenadhäsion zu verbessern.

In drei Schritten zum Druckertuning Um den Drucker aufzurüsten wird als erstes das Druckbett vermessen und eine Pertinaxplatte mit etwas grösseren Abmessungen besorgt. Dabei muss auf eventuelle Nieten oder Befestigungsteile geachtet werden, die über das Druckbett selbst hinausreichen und das eigentliche Plattenmass bestimmen. Als Plattenstärke haben sich 0,5 bis 1 mm, in seltenen Fällen auch bis zu 5 mm bewährt. Zur Bearbeitung der dünnen Platten reicht ein scharfes Teppich- oder Cuttermesser sowie ein Lineal und Schleifpapier unterschiedlicher Körnung aus. Zunächst muss die alte Druckplatte vom Drucker entfernt und die tragende Oberfläche darunter gereinigt werden. Das Ablösen gelingt am besten

mit einer dünnen stabilen Schnur z. B. Angelschnur oder feinstem Stahldraht auch bei komplizierteren Formen. Reste der alten Klebfolie werden mit Isopropanol rückstandsfrei entfernt, je nach Untergrund kann ein Ceranfeld-Schaber dabei helfen.

Auf die Haftung kommt es an Die neue Platte lässt sich sehr einfach mit einem doppelseitigen Klebeband, z. B. 3M Transferklebeband 467MP, befestigen. Die Pertinaxplatte und die Transferfolie werden passend zugeschnitten und die Folie blasenfrei auf die Rückseite der Platte aufgeklebt. Je nach Druckbettgeometrie oder Zugänglichkeit wird nun die neue Platte direkt auf das Druckbett geklebt und danach die Oberfläche bearbeitet. Alternativ schleift man die Oberfläche zuerst auf die gewünschte Rauigkeit und klebt danach die Platte auf. Letzteres kann erhebliche Zeitvorteile bringen, wenn das Druckbett schlecht zugänglich ist. Bei beiden Verfahren ist es wichtig, eine möglichst exakt horizontale und bei jeder Körnung gleichmässige Oberfläche zu erzielen. Angefangen mit Körnung 80 arbeitet man sich bis etwa Körnung 400 voran, der Abrieb wird mit einem fusselfreien Tuch oder reinem 4/2021

KUNSTSTOFF XTRA

Um den Drucker aufzurüsten, wird das Druckbett vermessen und eine Pertinaxplatte benötigt.

Zellstoffpapier, eventuell mit Isopropanol (IPA) getränkt, entfernt. Wichtig ist, hier kein normales Kosmetiktuch zu verwenden, denn viele Tücher sind mit oberflächenaktiven Stoffen ausgerüstet, die die Oberflächenbeschaffenheit minimal verändern und so die spätere Haftung beeinflussen können. Bei eventuellen Haftungsproblemen sollte man daher zuerst versuchen mit anderen Tüchern nachzureinigen. Bereits aufgeklebte Platten werden mit Schleifpapier und Schleifklotz in kreisenden Bewegungen geglättet. Bei noch unbefestigten Platten dagegen wird das Schleifpapier auf eine grosse ebene Fläche wie eine Glasplatte aufgelegt und die Pertinaxplatte als Ganzes leicht kreisend mit wenig Druck darüber geführt. Für ein gutes Ergebnis muss der Schleifstaub regelmässig entfernt werden. Bei der Endkörnung kann man je nach Geometrie und Material des Objektes durch Ausprobieren die beste Lösung finden.

Additive Fertigung

che lösen lassen, bei einer grossen Grundfläche kann es sinnvoll sein, das Druckteil mit einem Tuch zu schützen und mit einer Zange leicht zu drehen, um es loszubrechen.

Diese relativ einfache Aufrüstung des Druckbetts kann im Einzelfall zu drastisch verbesserten Druckergebnissen führen. Bei den meisten Anwendungen ergibt sich aber mindestens ein deutlich einfacheres Handling. Das gilt sowohl für Einzelstücke als auch für Kleinserien wie bei den momentan beliebten Grundgerüsten für Filtermasken. In allen Anwendungen ist bei richtig vorbereiteter Pertinax-Oberfläche keine

Nachbearbeitung der Objekt-Grundfläche notwendig. Damit hat sich der altbewährte Werkstoff Pertinax auch in der zukunftsträchtigen 3D-Drucktechnik eine weitere Nische erschlossen und gezeigt, dass auch altbewährtes neue Massstäbe setzen kann.

Kontakt Dr. Dietrich Müller GmbH Zeppelinring 18 D-26197 Ahlhorn +49 4435 9710-210 info@mueller-ahlhorn.com www.mueller-ahlhorn.com

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Nische für altbewährten Werkstoff Ist die Platte «poliert» und aufgeklebt, wird sie auf dem Druckbett nivelliert und gegebenenfalls mit IPA von letzten Schleifpartikeln sowie Fettresten durch Fingerabdrücke gereinigt. Die Platte bzw. das Druckbett sollten dabei kalt sein. IPA verdampft schon bei Zimmertemperatur recht schnell, ein warmes Druckbett würde daher die Reinigungsleistung vermindern und brennbare Dämpfe erzeugen. Nun kann der erste Probedruck beginnen. Haftet dabei das Objekt nicht wie gewünscht, muss gegebenenfalls erneut leicht angeschliffen (mit der zuletzt verwendeten Körnung) und nachgereinigt werden.

Idealerweise sollte das Druckobjekt sich nach dem Abkühlen leicht von der Oberflä4/2021

DRYMAX ATON Segmentrad-Trockner

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Additive Fertigung

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Schweizer Studentenprojekt hebt ab

Sintratec unterstützt Bau einer Überschallrakete Ein Schweizer Studentenprojekt will ganz hoch hinaus: Im Rahmen der Akademischen Raumfahrt Initiative (Aris) baut das Team um Projekt Euler die erste Überschallrakete der Schweiz. Für die Konstruktion greifen die Studierenden auch auf 3D-Druck-Technologien wie das Selektive Lasersintern (SLS) zurück.

Die Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz – kurz Aris – ist ein Studentenverein, der sich für mehr Aerospace-Themen an Schweizer Akademien einsetzt. Dieser Bereich sei in den Curricula der Universitäten und Hochschulen unterrepräsentiert.

Der Verein bietet deshalb mehr als 120 Studierenden in der Deutschschweiz die einzigartige Möglichkeit, Raketen und Raketenmotoren zu entwickeln, zu konstruieren und zu testen. Dabei beschränkt man sich jedoch keineswegs auf die Naturwissenschaften: Es werden Studierende aus diversen Fachrichtungen wie Maschinenbau, Elektrotechnik oder auch Management zu interdisziplinären Teams zusammengeführt. In Zukunft will man so technisch als auch wissenschaftlich zu den Schweizer Main Players im Bereich der Raumfahrt zählen.

Mit Projekt Euler zur ersten Überschallrakete Ein konkretes Ziel von Aris ist es, den jährlich stattfindenden Spaceport America Cup (Spac) zu gewinnen. Dieser Wettbewerb zieht jedes Jahr mehrere hundert Studententeams aus aller Welt in die Wüste New Mexicos, um dort in verschiedenen Kategorien Raketen gegeneinander antreten zu lassen. Für 2020 trägt das entsprechende Raketenprojekt von Aris den Namen Euler – benannt nach dem Schweizer Mathematiker und Astronomen Leonhard Euler – und steht unter der technischen Leitung des Physikstudenten Michael Kerschbaum. «Ziel des Projekts ist es, Aris’ erste Überschallrakete zu entwi¹ Janek Huschke, Creative Director Sintratec

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Bild: Aris

Janek Huschke ¹

Die Akademische Raumfahrt Initiative Schweiz (Aris) erlaubt es Schweizer Studierenden Erfahrungen im Aerospace-Bereich zu sammeln.

ckeln und diese auf eine Höhe von fast 10 000 Meter zu fliegen», so Michael. Und auch wenn der Cup letztes Jahr aufgrund der Covid-19-Pandemie nicht durchgeführt werden konnte, hält Michaels Team aus 35 motivierten Studierenden weiterhin an diesem Vorhaben fest.

«Die Sintratec Technologie ermöglicht eine hohe Flexibilität in der Herstellung bei gleichzeitig geringem Gewicht – beides wichtige Vorteile für die Luft- und Raumfahrt.»

Flexibler Konstruieren dank 3D-Druck Die Entwicklung einer Überschallrakete ist kein leichtes Unterfangen. Für ein Studentenprojekt kommt erschwerend hinzu, dass der Zugang zu industriellen Fertigungsmethoden eingeschränkt ist und nur begrenzte finanzielle Mittel vorhanden sind. Deswegen greifen die Studierenden bei der Konstruktion ihrer Prototypen oft auf kosteneffiziente 3D-Druck-Technologien zurück – sowohl mit den hauseigenen FDM-Druckern («Fused Deposition Mode-

ling»), als auch durch gesponserte SLSDruckteile («Selektives Lasersintern»). Für das Team liegt der Hauptvorteil dieser additiven Fertigung in der grossen Flexibilität während der Designphase. «Der 3D-Druck erlaubt es uns, bei der Entwicklung von Ideen äusserst kreativ zu sein und neue Funktionen schnell zu integrieren», erklärt

Mehr zur Launch Lug Die Launch Lug ist dazu da, die Rakete beim Start entlang der Launch Rail sicher vom Launch Pad zu leiten. Man kann sich die Launch Rail wie eine Schiene vorstellen, in welchem der Launch Lug geleitet wird. Die starke Belastung während des Launches (der Launch Lug reibt entlang der Schiene mit Geschwindigkeiten von bis zu 200 km/h), stellt hohe Anforderungen an die Robustheit des verwendeten Materials. Mittels SLS-3D-Druck konnte die Launch Lug von Team Euler aerodynamisch optimiert und perfekt an die Launch Rail angepasst werden.

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KUNSTSTOFF XTRA

Additive Fertigung

Michael Kerschbaum. So konnte beispielsweise eine Halterung eines neuen Bordcomputers rasch designt, 3D-gedruckt und nur wenige Tage vor einem Testlauf in die Rakete verbaut werden.

Sintratec sponsert lasergesinterte Bauteile 3D-Druckteile befinden sich bei Aris in der Regel im Inneren der Raketen, denn dort sind die Materialanforderungen vergleichsweise gering. Komponenten an der Aussenseite des Flugkörpers hingegen müssen aerodynamisch optimiert werden, da sie den Luftwiderstand beeinflussen, und gleichzeitig robust genug sein, um den extremen Kräften beim Start standzuhalten. Bei solchen Anwendungen stossen FDM-Drucker schnell an ihre Grenzen, weshalb sich Team Euler nach Sponsoren im Bereich des selektiven Lasersinterns umschaute. Als einziger Schweizer Hersteller von SLS-3DDruckern war mit Sintratec bald der passende Ansprechpartner gefunden, der den Studierenden die benötigten Bauteile kostenfrei auf dem Sintratec-S2-System produzierte. Bei den aus stabilem Nylon (Sintratec PA12) gesinterten Parts handelt es sich um sogenannte Launch Lugs (siehe Kasten). «Dies ist ein ganz entscheidender Teil für den Flug der Rakete – wenn die Launch Lug in den ersten Augenblicken nicht hält, kann die Rakete nicht sicher von der Abschussschiene starten», betont Michael Kerschbaum.

Praktischer kleine Mengen fördern

Erst Überschall – dann Orbit?

Nach über 9 Monaten Entwicklung, Herstellung und Testing war das Team Euler im Juli 2020 dann bereit für den Jungfernflug. In den Schweizer Bergen nahe Luzern musste sich die Rakete mit den Sintratec-Teilen unter Beweis stellen – mit Erfolg: Der Start verlief fehlerfrei, und die Launch Lugs hielten den Belastungen problemlos stand. Michael Kerschbaum haben die Materialeigenschaften der SLS-Komponenten überzeugt: «Die Sintratec-Technologie ermöglicht eine hohe Flexibilität in der Herstellung bei gleichzeitig geringem Gewicht – beides Vorteile, welche für den Aerospace-Bereich wichtig sind. Ich kann mir viele Anwendungen vorstellen, wo solche Teile bei der Herstellung von Raketen oder Raketentriebwerken zum Zuge kommen könnten.»

Für den ersten Überschallflug ihrer Rakete müssen die Studierenden nun einen geeigneteren Ort mit mehr freiem Luftraum als die kleine Schweiz finden. Doch auch wenn man sich bei Aris bis zum Durchbrechen der Schallmauer vorerst gedulden muss, bleiben die Ambitionen hoch: «Bis 2029 erhoffen wir uns zudem, als erstes Studententeam etwas wie eine Rakete, Satellit, Rover oder ähnlichem in die Umlaufbahn der Erde zu schicken!», betont Michael.

Sintratec drückt dem Team die Daumen – und wer weiss, vielleicht werden wir dann nicht nur die erste Schweizer Rakete, sondern auch die ersten Schweizer SLS-Teile im Orbit bestaunen dürfen.

Kontakt Sintratec AG Badenerstrasse 13 CH-5200 Brugg +41 56 552 00 22 www.sintratec.com und www.aris-space.ch 4/2021

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METRO SG HES Einphasen-Fördergeräte für Granulat motan-colortronic ag info@motan-colortronic.ch - Tel. +41 62 889 29 29 www.motan-colortronic.com 15

Forschung/Entwicklung

KUNSTSTOFF XTRA

EU-Projekt MultiMat³

Neue Materialien für 3D-Druck

Die additive Fertigung (AF) – häufig als 3D-Druck bezeichnet – hat sich in sehr kurzer Zeit zu einer viel versprechenden, aufstrebenden Fertigungstechnologie entwickelt. Dies verdankt sie vor allem den Möglichkeiten zur freien Bauteilgestaltung ohne spezielle Formwerkzeuge, wodurch sich Prototypen, Kleinserien und sogar individuell angepasste einzelne Formkörper – z. B . für die personalisierte Medizin – kostengünstig herstellen lassen.

Technologien und Geräte für die additive Fertigung sind bereits in einer Reihe von Varianten verfügbar. Gegenwärtig sind jedoch nur ausgewählte Polymerwerkstoffe im 3D-Druck einsetzbar. Zudem existiert nur eine unzureichende Wissens- und Datenbasis zu den spezifischen Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, was Auswahl geeigneter Materialien und Verfahren sowie die Zuverlässigkeit der Produktqualität behindert. Besondere Herausforderungen sind darüber hinaus das erfolgreiche Verarbeiten von teilkristallinen Polymeren, die Vermeidung von Formänderungen (Verzug) und die ausreichende Grenzschichtanbindung innerhalb additiv gefertigter Bauteile.

Schnittstelle zwischen Chemie und Verarbeitungstechnik Diesen Fragestellungen widmen sich in dem auf drei Jahre angelegten Projekt MultiMat³ Wissenschaftler aus dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) und von der Universität Pretoria, Südafrika, gemeinsam mit Partnern aus der Industrie: Arburg GmbH & Co. KG, Allod Werkstoff GmbH & Co. KG, Microfol Compounding GmbH & Co. KG (alle Deutschland) und Greenfield Innovation (Pty) Ltd (Südafrika). Koordinatorin des Projektes ist Dr.-Ing. Ines Kühnert aus dem IPF, und gefördert werden die Teilprojekte 16

Bild: Arburg

Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen aus Deutschland und Südafrika kooperieren im Rahmen des M-era.Net-Programms der Europäischen Union in dem neuen Projekt MultiMat³. Gemeinsam entwickeln sie optimierte und neue Materialien für den Einsatz in Technologien der additiven Fertigung.

Arburg freeformer 300-3X

in Deutschland mit Mitteln des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK) und in Südafrika durch das Department of Science and Innovation (DSI).

«Ich freue mich», sagt die Projektleiterin, «dass wir in dem neuen Projekt unsere langjährige erfolgreiche Zusammenarbeit mit den Partnern in Südafrika vor allem zu neuen Nanokompositen fortsetzen und gemeinsam mit starken Industriepartnern unsere speziellen Kompetenzen an der Schnittstelle von Chemie und Verarbeitungstechnik in das rasant wachsende und sehr zukunftsträchtige Gebiet der additiven Fertigung einbringen können.»

Zwei Verfahren ausgewählt Von den bereits verfügbaren Verfahren der additiven Fertigung wurden für das Projekt zwei Technologien ausgewählt: zum einen die Schmelzestrangschichtung (Fused Filament Fabrication, FFF), die zu den kostengünstigsten additiven Verfahren gehört und sich deshalb auch im privaten, nichtwirtschaftlichen Anwendungsumfeld bereits etabliert hat.

Zum anderen wird das vom Projektpartner Arburg entwickelte neuere «Arburg Kunststoff-Freiformen» (AKF) genutzt, das durch die Anwendbarkeit von handelsüblichen Kunststoffen und den direkten Weg vom Granulat zum Schmelzetropfenschichtauf4/2021

Forschung/Entwicklung

und technologischen Randbedingungen zu erhalten. Gleichzeitig wird gemeinsam mit den südafrikanischen Partnern die Entwicklung sogenannter LDH-Nanokomposite vorangetrieben, um solche mit Nanoteilchen optimierte Kunststoffe (z. B. mit reduziertem Verzugspotenzial) mittels additiver Verfahren verarbeiten zu können. Schwerpunkt im Projekt ist es, neue Materialkombinationen für FFF und AKF zu entwickeln und deren Anwendungspotenzial für additiv gefertigte Produkte aufzuzeigen. Die Entwicklung neuer Polymerwerkstoffe lehnt sich zwar zunächst an die Anforderungen für bestehende AF-Prozesse an; es ist jedoch vorgesehen, im Verlauf der Arbeiten im Projekt auch die Prozesse und Anlagentechnik für die neuen Materialien und Materialkombinationen weiter zu optimieren, wofür die Einbindung von Maschinenherstellern von grossem Nutzen sein wird. Abschliessend ist geplant, Demonstratoren zu fertigen und die daraus gewonnenen Erkenntnisse mit neuen Polymerwerkstoffen auf reale Bauteile übertragbar zu machen.

Bild: IPF Dresden/R. Fechter

KUNSTSTOFF XTRA

Mittels AKF am IPF gefertigte Prüfkörper

bau Vorteile insbesondere für die Kombination von Polymerwerkstoffen zeigt. Für das Projekt wurde deshalb einer der ersten Freeformer mit drei sogenannten «print heads» für die Schmelzebereitstellung am IPF installiert.

Neue Materialkombinationen In der ersten Projektphase werden ausgewählte, auf dem Markt etablierte Polymerwerkstoffe für beide Verfahren FFF und AKF getestet, um wichtige Basisdaten für die Auslegung von neuen Materialkonzepten

Kontakt Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. Hohe Strasse 6 D-01069 Dresden www.ipfdd.de

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NEXT LEVEL SOLUTIONS TE X T

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

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Forschung/Entwicklung

KUNSTSTOFF XTRA

Gestensteuerung von Schwerlastrobotern

Roboter ohne Berührung kontrollieren

Wer zukünftig in Fabriken geht, in denen Produktionsroboter arbeiten, wird Menschen sehen, die ihre Arme und Hände vor sich in der Luft bewegen, ohne dass sie mit Kolleginnen oder Kollegen kommunizieren. Sie steuern mit diesen Gesten ihre Roboterkollegen. «Uns hat das bei der Entwicklung immer ans Dirigieren eines Chors oder Orchesters erinnert. Auch bei unserer Gestensteuerung achten die Mitglieder des ‹Ensembles›, nämlich die Roboter, sehr genau auf Arm- und Handbewegungen», sagt Paul Eichler, Projektleiter in der Abteilung für Robotertechnik am Fraunhofer IWU. «Konventionelle Bedien­ elemente wie Knöpfe und Schalter werden überflüssig. Die Beschäftigten können sich ganz natürlich bewegen, um mit den Robotern zu interagieren – als würden sie einem anderen Menschen in der Fabrik per Handzeichen ein ‹Stopp› oder eine Richtung anzeigen.»

Damit die berührungsfreie Robotersteuerung funktioniert, haben die FraunhoferForschenden eigens entwickelte Bahnplanungs-Algorithmen, smarte optische Sensoren, schnelle und stabile Bildverarbeitungsverfahren sowie frei platzierbare Bedieninterfaces aufeinander abgestimmt.

«Unsere Technologie holt die Gestensteuerung in den Industriebereich. Viele Menschen kennen sie von zu Hause, wo sie bisher hauptsächlich bei Computerspielen angewendet wird, etwa bei Konsolen für den Heimgebrauch. Die Bewegungen der Spielenden werden erfasst und sofort in Spielmanöver auf dem Bildschirm umgesetzt. Wir steuern hier jedoch keine Spielfiguren, sondern Maschinen und Anlagen», erklärt Dr.-Ing. Mohamad Bdiwi, Leiter der Abteilung für Robotertechnik am Fraunhofer IWU. «Zur unmittelbaren Steuerung sind Programmierkenntnisse nicht mehr 18

Bild: Fraunhofer IWU

Die industrielle Gestensteuerung ist marktreif. Entwickelt haben sie Forscherinnen und Forscher des FraunhoferInstituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Sie basiert auf der intelligenten Kopplung optischer Sensoren, innovativer Bildverarbeitungsverfahren und berührungsloser Bedieninterfaces. Die direkte Zusammenarbeit von Menschen und Robotern in der Produktion wird damit intuitiver, effizienter und ergonomischer.

Berührungsfreie Gestensteuerung von Schwerlastrobotern im Anwendungstest.

nötig. Die Beschäftigten steuern die Roboter intuitiv.»

Marktreife im Karosseriebau bewiesen Die Gestensteuerung von Industrierobotern ist technisch ausgereift und zuverlässig. Sie hält die geltenden Sicherheitsvorgaben für die Zertifizierung im Sinne der EU-Maschinenrichtlinie ein. Integriert sind auch Verfahren zur Anonymisierung. Da anfallende Daten zudem nicht in einer Cloud gespeichert, sondern vor Ort in der Fabrik verarbeitet werden, ist auch der Datenschutz nach der DSGVO gesichert.

Ihre Marktreife hat die Gestensteuerung im Automobilbau schon bewiesen – bei der Volkswagen Sachsen GmbH. Dort sieht man klare Vorteile bei der Herstellung des hochmodernen Modularen EAntrieb-Baukastens (MEB). IWU-Projektleiter Paul Eichler: «Antrieb für unseren Partner war, die Ergonomie für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Prüfund Arbeitsstation am Ende der Aus-

schweisslinie im Karosseriebau zu verbessern. Wir haben gezeigt, dass unser System gestengesteuerter Schwerlastroboter in der Fertigung viele Vorteile bringt.

Die Gestensteuerung ermöglicht es den Beschäftigten, die Position und Ausrichtung des Roboters individuell und in feinen Abstufungen einzustellen. Die Produktion wird dadurch effizienter und flexibler.»

Die Gestensteuerung erleichtert ausserdem grundsätzlich die Kollaboration von Mensch und Roboter. Sie arbeiten mittlerweile zwar schon oft ohne Schutzzaun nebeneinander, aber eine direkte Interaktion war bisher nicht möglich. In unmittelbarer Nähe zu Menschen schalten sich Industrieroboter aus Sicherheitsgründen ab. Jetzt können beide gefahrlos direkt zusammenarbeiten.

Kontakt Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU M.Sc. Paul Eichler, +49 371 5397-1533 D-09126 Chemnitz www.iwu.fraunhofer.de n 4/2021

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Composites

Schutz vor elektromagnetischen Störfeldern

Ultraleichtes Abschirmmaterial Empa-Forschern ist es gelungen, Aerogele für die Mikroelektronik nutzbar zu machen: Aerogele auf Basis von Zellulose-Nanofasern können elektromagnetische Strahlung in weiten Frequenzbereichen wirksam abschirmen – und sind bezüglich Gewicht konkurrenzlos.

Elektromotoren und elektronische Geräte erzeugen elektromagnetische Felder, die bisweilen abgeschirmt werden müssen, um benachbarte Elektronikbauteile oder die Übertragung von Signalen nicht zu beeinflussen. Hochfrequente elektromagnetische Felder können nur mit allseitig geschlossenen, leitfähigen Hüllen abgeschirmt werden. Oft werden dafür dünne Bleche oder metallbedampfte Folien verwendet. Doch für viele Anwendungen ist eine solche Abschirmung zu schwierig oder zu schlecht auf die gegebene Geometrie adaptierbar. Ideal wäre ein leichtes, flexibles und langlebiges Material mit extrem hoher Abschirmwirkung.

Aerogele gegen elektromagnetische Strahlung Ein Durchbruch in diesem Bereich gelang nun einem Forscherteam um Zhihui Zeng und Gustav Nyström an der Empa. Die Forscher nutzen Nanofasern aus Zellulose als Basis für ein Aerogel, ein leichtes, hochporöses Material. Entscheidend bei der Verarbeitung und Modifikation dieser Zellulose-Nanofasern ist, dass man bestimmte Mikrostrukturen definiert herstellen kann und die dadurch erzielten Effekte zu interpretieren weiss. Diese Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften sind genau das Forschungsgebiet von Nyströms Team an der Empa. Den Forschern gelang es, eine Mixtur aus Zellulose-Nanofasern und Silber-Nanodrähten herzustellen und damit ultraleichte Feinstrukturen zu erzeugen, die elektromagnetische Strahlung hervorragend abschirmen.

Beeindruckend ist dabei die schiere Wir¹ Rainer Klose, Kommunikation, Empa

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Bild: Empa

Rainer Klose ¹

Eine Probe des an der Empa hergestellten elektromagnetischen Abschirmmaterials – ein Kompositwerkstoff aus Zellulose-Nanofasern und Silber-Nanodrähten.

kung des Materials: Bei einer Dichte von nur 1,7 Milligramm pro Kubikzentimeter erzielt das silberverstärkte Zellulose-Aerogel im Frequenzbereich von hochauflösender Radarstrahlung (8 bis 12 GHz) mehr als 40 dB Abschirmung – mit anderen Worten: Nahezu die gesamte Strahlung in diesem Frequenzbereich wird vom Material abgefangen.

gelangen, giessen die Forscher das Material in vorgekühlte Formen und lassen es langsam ausfrieren. Das Wachstum der Eiskristalle erzeugt die für die Dämpfung der Felder optimale Porenstruktur.

Mit dieser Herstellungsmethode lässt sich die Dämpfungswirkung sogar in verschiedene Raumrichtungen spezifizieren: Wenn das Material von unten nach oben in der Gussform ausfriert, fällt die elektromagnetische Dämpfung in vertikaler Richtung geringer aus. In horizontaler Richtung – also rechtwinklig zur Gefrier-Richtung – wird die Dämpfung optimiert. Die so gegossenen Abschirm-Strukturen sind höchst flexibel: Selbst nach tausendfachem hinund herbiegen ist die dämpfende Wirkung praktisch gleich gross wie beim Neumaterial. Die gewünschte Absorption kann sogar noch leicht angepasst werden durch eine Zugabe von mehr oder weniger Silber-Nanodrähten in die Mixtur, durch die Porosität des gegossenen Aerogels und die Dicke der gegossenen Schicht.

Literatur Z Zeng, T Wu, D Han, Q Ren, G Siqueira, G Nyström; Ultralight, Flexible, and Biomimetic Nanocellulose/Silver Nanowire Aerogels for Electromagnetic Interference Shielding; ACS Nano (2020); doi: 10.1021/acsnano.9b07452 Z Zeng, C Wang, G Siqueira, D Han, A Huch, S

Eiskristalle steuern die Form Entscheidend für die abschirmende Wirkung ist nicht nur die korrekte Mischung aus Zellulose und Silberdrähtchen, sondern auch die Porenstruktur des Materials. Innerhalb der Poren werden die elektromagnetischen Felder hin und her reflektiert und lösen zusätzlich im Composite-Material elektromagnetische Felder aus, die dem eingestrahlten Feld entgegenwirken. Um zu Poren mit optimaler Grösse und Form zu

Abdolhosseinzadeh, J Heier, F Nüesch, CJ Zhang, G Nyström; Nanocellulose-MXene Biomimetic Aerogels with Orientation-Tunable Electromagnetic Interference Shielding Performance; Advanced Science (2020); doi: 10.1002/advs.202000979

Empa Dr. Gustav Nyström Überlandstr. 129, CH-8600 Dübendorf +41 58 765 45 83 gustav.nystroem@empa.ch www.empa.ch n 19

KUNSTSTOFF XTRA

Composites

Wie das Chassis von Formel-1-Wagen

Weltweit erstes Carbon-Smartphone

Seit März dieses Jahres feiert ein Smartphone Marktpremiere, das in puncto Leichtigkeit, schlankem Design und Nachhaltigkeit Massstäbe setzt: das «Carbon 1 Mark II» des Berliner Start-up-Unternehmens Carbon Mobile. «Das in Deutschland designte und entwickelte Carbon 1 MK II treibt die Miniaturisierung und Nachhaltigkeit bei vernetzten Geräten voran, indem es erstmals Kunststoffe und Aluminium durch fortschrittliche Verbundwerkstoffe ersetzt», erklärt Firas Khalifeh, Geschäftsführer von Carbon Mobile. Ausgangsmaterial zur Herstellung des Gehäuses ist ein thermoplastischer Verbundwerkstoff der Produktreihe Tepex dynalite von Lanxess. Er ist mit Gewebe aus sehr feinen, sogenannten 1KEndloscarbonfilamenten verstärkt.

«Unser Verbundmaterial, das wir für den Extremleichtbau von hochbelasteten Bauteilen entwickelt haben, ermöglicht nicht nur sehr dünne Wanddicken. Vielmehr trägt es mit seiner hohen Steifigkeit und Festigkeit gleichzeitig dazu bei, dass das Gehäuse im täglichen Gebrauch sehr robust ist», erläutert Philipp Genders, TepexExperte in der Anwendungsentwicklung von Lanxess. «Ausserdem verleihen die mattschwarzen Carbonfasern dem Smartphone einen edlen Hightech-Look.»

HyRECM-Technologie – physikalische Grenzüberschreitung Kohlefasern bringen zwar für die Herstellung von robusten und dennoch leichten Gehäusestrukturen hochwertige Eigenschaften mit, verhalten sich aber elektromagnetisch abschirmend. Das bedeutet, dass sie beim Einsatz als Gehäusewerkstoff einen Faradayschen Käfig bilden und Funksignale blockieren. Deshalb galten vernetzte Geräte mit Carbonfasergehäuse in der Tech-Branche bislang als nicht machbar.

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Bilder: Carbon Mobile

Es ist ultradünn und extrem leicht dank eines Verbundwerkstoffs von Lanxess. Die Rede ist vom weltweit ersten Smartphone aus carbonbasierten Verbundwerkstoffen. Das Gehäuse ist in Monocoque-Bauweise konstruiert.

Das «Carbon 1 Mark II» ist weltweit das erste Smartphone, das mit Kohlefasertechnologie hergestellt wird.

Nach vier Jahren Forschung und Entwicklung konnten die Ingenieure von Carbon Mobile einen bahnbrechenden Prozess aufbauen, der das Potenzial von Carbonfasern nun für vernetzte Geräte erschliesst.

Die patentierte HyRECM-Technologie (Hybrid Radio Enabled Composite Material) vereint Carbonfasern und ein zugehöriges Composite-Material, das Radiofrequenzsig­ nale hindurchlässt. Um die Gerätekonnektivität weiter zu verbessern, ist eine spezielle 3D-Bedruckung aus leitfähiger Tinte in die Carbonfaserstruktur integriert. Das Resultat ist ein «funkfähiges» Carbonfaserbasiertes Material. Die neue Technologie kommt erstmals im Carbon 1 MK II zum Einsatz. Sie ermöglicht eine robuste Gehäusestruktur auf Kohlefaserbasis, die nicht nur unglaublich dünn und leicht ist, sondern auch aus weniger als fünf Prozent Kunststoff besteht.

Eric Chan, Composite-Experte vom TepexVerarbeiter Modern Composites Ltd aus

Hongkong, sagt: «Lanxess war mit der Tepex-Produktfamilie der perfekte Partner bei der Entwicklung der HyRECM-Technologie. Die Möglichkeit, mit einem herausragenden Material aus Deutschland arbeiten zu können, hat direkt von Anfang an

Um die Gerätekonnektivität weiter zu verbessern, ist eine spezielle 3D-Bedruckung aus leitfähiger Tinte in die Carbonfaserstruktur integriert.

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die bestmögliche Umsetzung dieser revolutionären Technologie erleichtert.»

Leichter als eine Tüte Kartoffelchips Das Gehäuse ist – im Prinzip wie das lasttragende Chassis von Formel-1-Wagen – in Monocoque-Bauweise als einteilige Schale konstruiert. Auf diese Weise wird die extreme Steifigkeit des Carbonverbundwerkstoffs optimal genutzt. Dies leistet einen entscheidenden Beitrag zu den dünnen Wanddicken und dem niedrigen Gewicht des Smartphones und ermöglicht zudem Miniaturisierungen. Denn die Gehäuseinnenseite kommt ohne sperrige, platzraubende Verstärkungen aus. Khalifeh: «Unser hochinnovatives MonocoqueDesign ergibt ein Gerät, das nur 125 Gramm wiegt und damit ein Drittel leichter ist als herkömmliche Smartphones. Mit nur 6,3 Millimetern ist es ausserdem 25 Prozent dünner.»

die Formteilqualität Formteilqualität die

Energiekosten Energiekosten

Das Gehäuse ist in Monocoque-Bauweise als einteilige Schale konstruiert. Auf diese Weise wird die extreme Steifigkeit der verstärkenden Carbonfaserstruktur optimal genutzt.

Für eine Welt mit weniger Elektronikschrott Carbon Mobile hat sich den Prinzipien der Nachhaltigkeit verpflichtet. Im neuen Smartphone kommen überall dort, wo es möglich ist, ausschliesslich rezyklierbare

Materialien zum Einsatz. «Wir wollen damit unseren Beitrag zu weniger Elektronikschrott und mehr Nachhaltigkeit in der Welt leisten», so Khalifeh. Auch der für das Gehäuse verwendete Verbundwerkstoff lässt sich problemlos rezyklieren und für neue Anwendungen nutzen. «Er kann wie alle Produkte der Tepex dynalite-Produktfamilie geschreddert und dann allein – oder vermischt mit entsprechender Neuware – auf Standard-Spritzgiessmaschinen zu qualitativ hochwertigen Bauteilen verarbeitet werden», so Genders. Um die Lebensdauer des Smartphones zu erhöhen, sind alle seine Komponenten so ausgelegt, dass sie für Reparaturen ausgetauscht werden können. Dies vermeidet ebenfalls das Entstehen von Elektroschrott.

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Die Entwicklung des Composites-Marktes

GFK-Produktionsmenge dominiert weiterhin Das Jahr 2020 war ein Jahr, das gesellschaftlich und auch wirtschaftlich stark geprägt war von dem sich neu und weltweit ausbreitenden Corona-Virus. Für die Wirtschaft generell und die Composites-Industrie im Speziellen war das vergangene Jahr ein sehr schwieriges, von den Auswirkungen her durchaus vergleichbar mit den Jahren der Weltwirtschaftskrise 2008/2009.

Bereits 2019 zeigten sich viele Bereiche der Composites-Industrie verunsichert. Der Composites-Markt ist trotz seiner relativ bescheidenen Grösse durch enge internationale Vernetzungen gekennzeichnet. Der Brexit, um nur eines der massivsten Beispiele zu nennen, sorgte bereits 2019 für massive Unsicherheit in vielen Industriezweigen. Der innereuropäische Handel wurde durch zunehmende Unwägbarkeiten und den verstärkt aufflammenden nationalen Protektionismus sowie nationalen Bestrebungen einzelner Länder massgeblich geschwächt und behindert. Hinzu kamen die ersten Handelsstreitigkeiten zwischen den USA und China sowie anderen Ländern, die negative Auswirkungen auf den Welthandel hatten. Ein Rückgang der Investitionsbereitschaft und ein sehr vorsichtiges Agieren zeichneten sich bereits 2019 ab.

Rückgänge wie in der Finanzkrise Seit dem 27. Januar 2020 begann sich das neuartige Coronavirus nach Asien auch in Europa und weltweit auszubreiten. Ab dem 11. März 2020 stufte die WHO die Verbreitung der Krankheit als Pandemie ein. Der Lockdown in Europa und Deutschland folgte und mit ihm massive Einschnitte für die Bevölkerung, die Industrie und die Wirtschaft generell. Die Auswirkungen sind die schwersten seit der Wirtschaftsund Finanzkrise 2008/2009. Abbildung 1 zeigt die Entwicklung der gesamten europäischen Menge von Glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK). Der Rückgang der eu¹ Volker Mathes, Business Development, AVK

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Grafiken: AVK

Volker Mathes ¹

Abb. 1: GFK-Produktionsmenge in Europa seit 1999 (kt = Kilotonnen)

ropäischen GFK-Produktionsmenge beträgt 12,7 %. Der gesamte europäische GFK-Markt umfasst damit ein Volumen von 996 Kilotonnen (kt).

Die Composites-Produktionsmenge besteht nach wie vor zu etwa 95 % aus glasfaserverstärkten Kunststoffen. Die beiden Hauptanwendungsbereiche bilden der Transport- und der Bau-/Infrastrukturbereich, die zusammen mehr als 70 % des Produktionsvolumens ausmachen. Die hohe, auch gesamtwirtschaftliche Bedeutung der beiden Haupteinsatzgebiete von GFK ist auch ein Grund für eine starke Abhängigkeit der Composites-Industrie von der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung.

Abbildung 2 stellt wesentliche Wirt-

schaftsindikatoren der Composites-Marktentwicklung gegenüber. Es ist klar ersichtlich, dass die GFK-Produktion in der langfristigen Betrachtung tendenziell der Entwicklung des Bruttoinlandsproduktes und der gesamten Industrieproduktion folgt.

Generell sind von diesem Rückgang alle europäischen Regionen und alle erfassten Anwendungs-/Nutzungsbereiche betroffen. Im Detail stellen sich die Rückgänge jedoch höchst unterschiedlich, sowohl regional als auch anwendungs-/produktionsseitig dar. Während der Gesamtmarkt gegenüber dem Vorjahr um 12,7 % auf ein Niveau von 996 Kilotonnen (kt) absackte, lag die Entwicklung in den betrachteten

Abb. 2: Zusammenhang GFK-Produktion und Gesamtwirtschaft (Quelle: Eurostat Traiding Economics und eigene Erhebung

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Tabelle 1: GFK-Produktionsmengen in Europa nach Ländern/Ländergruppen (kt = Kilotonnen, Osteuropa* = Polen, Tschechien, Ungarn, Rumänien, Serbien, Kroatien, Mazedonien, Lettland, Litauen, Slowakei und Slowenien)

Ländern zwischen -8 % und -17,4 %. Tabelle 1 zeigt die Entwicklungen der einzelnen Länder/Regionen im Detail.

Südeuropa härter betroffen Besonders dramatisch erscheint die Entwicklung in UK/Ireland, wo der Markt um 17,4 % eingebrochen ist, sowie in Spanien/Portugal mit einem Rückgang von 16,1 %. Wie auch bereits in der Wirtschafts- und Finanzkrise scheint sich derzeit die deutsche Industrie weitaus besser gegen die schwierige Situation zu stemmen. Mit einem Rückgang von «nur» 8,0 % steht das Land deutlich positiver da als der Durchschnitt. In ähnlicher Weise behaupten sich auch die osteuropäischen Länder mit Rückgängen von 8,8 %. Insge-

samt scheint die Krise die südeuropäischen Länder erneut deutlich härter zu treffen als die mittel- und osteuropäischen Regionen.

Anwendungsseitig ist der Transportbereich derzeit deutlich am stärksten betroffen.

Hier sind vor allem der Automotive und der Luftfahrtbereich zu nennen. Die Automobilindustrie war auch schon vor der Corona-Krise geschwächt und muss sich entsprechenden strukturellen Änderungen stellen. Nach anfänglich erheblichen Einbrüchen scheint das Produktionsniveau mittlerweile aber wieder anzuziehen. Die Luftfahrtindustrie wird sich, allen Prognosen nach, auch mittelfristig nicht von den Auswirkungen erholen. Der Bau-/Infrastrukturbereich erlebte deutlich weniger Einbrüche und reagiert insgesamt weniger

Tabelle 2: GFK-Produktionsmengen in Europa nach Verfahren/Teilen – 2020 und die vier Vorjahre (kt = Kilotonnen)

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schnell und heftig auf entsprechende volkswirtschaftliche Schwankungen. Dieses Phänomen zeigt sich aktuell auch in den Composites Marktzahlen.

Tabelle 2 stellt die mengenmässige Entwicklung der wesentlichen Prozesse/Teile zur GFK-Herstellung in den vergangenen Jahren dar (Auswahl). Über die genannten Verfahren hinaus gibt es zahlreiche weitere Produktionsverfahren/-technologien, die sich im Wesentlichen aber einem der genannten Bereiche zuordnen lassen. Besonders betroffen von den Rückgängen (in der Tabelle rot hinterlegt) waren die Bereiche SMC/BMC (-15 %) sowie die thermoplastischen Verfahren GMT/LFT (-15,4 %). Beide Materialgruppen fliessen zu grossen Teilen in den Automotive und generell Transportbereich. Demgegenüber fielen die Rückgänge im Bereich Rohre und Tanks (-11 %) und bei den kontinuierlichen Verfahren (-10 %) deutlich geringer aus. In beiden letztgenannten Bereichen finden sich zahlreiche Bau- und Infrastrukturanwendungen.

Wie auch die Gesamtwirtschaft, ist die Composites-Industrie in starkem Masse von den aktuellen Entwicklungen betroffen. Die damit verbundenen Rückgänge des Produktionsvolumens sind in allen Bereichen spürbar, unterscheiden sich aber sowohl regional als auch prozess-/ produktionsseitig deutlich. Entscheidend für die weitere Entwicklung der Composites-Industrie ist zunächst die gesamtwirtschaftliche Entwicklung der nächsten Monate/Jahre. Darüber hinaus gilt es aber auch die sich bietenden Möglichkeiten zu nutzen und aktiv Alternativen zu etablierten Materialien aufzuzeigen. Composites als Konstruktionswerkstoff sind in einzelnen Teilbereichen fest etabliert, sind aber mit ihren hervorragenden Eigenschaften immer noch zu wenig bekannt. Hier gilt es weiterhin Überzeugungsarbeit zu leisten und gemeinsam die Vorteile der Materialien herauszustellen.

Kontakt AVK-TV GmbH Am Hauptbahnhof 10 D-60329 Frankfurt a/M +49 69 27 1077-0 info@avk-tv.de www.avk-tv.de

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Bild: aXpel

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Made by aXpel composites: Cockpit des Expresszugs EC250, Gehäuse eines Nierensteinzertrümmerers, Verschalung eines Elektrodreirads.

Hightech Zentrum Aargau begleitet KMU bei strategischen Projekten

Für aXpel ist Innovation ein Schlüsselfaktor Die aXpel composites AG ist spezialisiert auf die Verarbeitung von glasfaserverstärkten Kunststoffen zu technischen Formteilen für Kunden aus diversen Branchen. Das KMU aus Hottwil setzt auf eine hohe Innovationskraft, um der internationalen Konkurrenz die Stirn zu bieten.

Die aXpel composites AG ging aus dem früheren Familienunternehmen Wernli AG Kunststoffwerk hervor. Dieses hatte sich seit 1962 auf die Verarbeitung von Polyu­ rethan und anderen Kunststoffen zu spe­ zialisieren begonnen. Seit 2018 gehört die Firma zur aXpel group, die mehr als ein halbes Dutzend rechtlich selbstständiger Unternehmen umfasst, die alle eigenstän­ dig in unterschiedlichen Märkten agieren.

Seit Mitte 2020 tritt das Aargauer KMU als aXpel composites AG auf.

Folge der Corona-Pandemie wurden von Kunden gewisse Projekte gestoppt. Aktuell zählt aXpel composites 25 Beschäftigte und ist «gut unterwegs». Eine wichtige Rol­ le für die Entwicklung des KMU spielt das Hightech Zentrum Aargau (HTZ), dessen zentrale Mission die Unterstützung von Aargauer KMU bei Innovationsprojekten ist. In jüngerer Vergangenheit war HTZTechnik- und Innovationsexperte Leendert den Haan in mehreren strategischen Pro­ jekten involviert.

Innovativ sein und effizient arbeiten

Klemmen anstatt kleben

Die aXpel composites AG offeriert eine vollständige Palette an Kompetenzen für die Entwicklung und Realisierung von Pro­ jekten im Bereich Faserverbundwerkstoffe, von der Idee bis zum fertigen Serienteil.

Bei den hochwertigen Formteilen handelt es sich um Verschalungen, Gehäuse oder Fahrzeugteile. Die Kunden sind beispiels­ weise im Maschinen-, Fahrzeug- oder An­ lagenbau zuhause, in der Medizintechnik oder im Elektroapparatebau.

«Wir müssen innovativ sein, klug und effi­ zient arbeiten, nur so nutzen wir unsere Chancen in einem immer kompetitiveren Umfeld», betont Manfred Lang, der das Unternehmen seit 2010 als CEO führt. Als 24

In einem grösseren Projekt wurde unter­ sucht, wie sich ein bestehendes Wechsel­ rahmensystem für die Scheiben von Schienenfahrzeugen weiterentwickeln lies­se. Geprüft wurde der Ansatz, die Scheiben nicht mehr viskoelastisch mit dem Rahmen zu verkleben, sondern über eine Klemme im Rahmen zu halten. Da­ von versprach man sich im Reparaturfall letztlich eine substantielle Zeit- und Kos­ teneinsparung. Am Projekt war als For­ schungspartner die Fachgruppe Faserver­ bundkunststof f des Depar tements Architektur, Gestaltung und Bauingenieur­ wesen der ZHAW (Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften) betei­ ligt.

Der HTZ-Experte verfügt über Expertise im Schienenfahrzeugbau und konnte somit «auf Augenhöhe» mitdiskutieren. Seine Pa­ tentrecherche und umfassende Marktab­ klärungen zeigten, dass bereits ein ent­ sprechendes Konkurrenzprodukt ent­wickelt war. «Diese Erkenntnisse waren für uns enorm wichtig», resümiert Lang. Eine Fehlinvestition wurde vermieden, zudem gewann aXpel composites nützliches Know-how für andere, laufende Projekte, teilweise erneut mit dem HTZ. Dessen Ex­ perte übernahm zudem den Part als Spar­ ring-Partner für das KMU im Prozess der Zertifizierung nach der Qualitätssiche­ rungsnorm 9001. Unternehmer Lang weist neben der «hochprofessionellen und an­ genehmen Betreuung» auf einen weiteren Nutzeffekt des HTZ hin: «Ich kann die Fachvorträge im Rahmen der Praxiszirkel des Hightech Zentrums Aargau nur em­ pfehlen.»

Kontakt Hightech Zentrum Aargau AG Badenerstrasse 13 CH-5200 Brugg +41 56 560 50 50 www.hightechzentrum.ch

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Verbindung von thermoplastischen Kunststoffen und Textilien

Das Laserschweissen zeigt sein Potenzial Seit Januar 2020 steht dem Bereich Verbindungstechnik des IWK eine neue Laserschweissanlage für Kunststoffe zur Verfügung. Die hier vorgestellten Projekte basieren auf internen Projekten sowie auf Arbeiten von Studierenden, in deren Rahmen verschiedene Produkte hergestellt wurden. Das Ziel der Arbeiten ist es, verschiedene Typen von thermoplastischen Kunststoffen und verschiedene Laserschweissverfahren zu untersuchen. Damit soll das Potenzial dieser Schweissprozesse für die Kunststoffindustrie exemplarisch aufgezeigt werden.

Stephan Deola, Jennifer Schmid,

Beim Laserschweissen von thermoplasti­ schen Kunststoffen werden ein transpa­ rentes und ein absorbierendes Bauteil miteinander verbunden. Dabei durchdringt der Laserstrahl den transparenten Füge­ partner und wird im absorbierenden Füge­ partner in Wärme umgewandelt. Dadurch plastifiziert der absorbierende Kunststoff.

Durch die Wärmeleitung wird auch das transparente Bauteil an der Fügestelle plastifiziert, wodurch eine feste Verbin­ dung an der Schweissstelle entsteht. Eine von aussen aufgebrachte Kraft und die thermische Ausdehnung des erwärmten Materials gewährleisten einen guten Kon­ takt der Bauteile. Der dadurch entstehen­ de Fügedruck ermöglicht eine gute Wär­ meleitung vom absorbierenden in den transparenten Fügepartner und trägt ent­ scheidend zu einem guten Schweissergeb­ nis bei.

Kunststoffauswahl Die richtige Materialwahl und Wahl der Füllstoffe und Additive ist beim Laser­ schweissen entscheidend. Prozessbedingt müssen beim Laserschweissen, oder ge­ nauer beim Laserdurchstrahlschweissen, ein transparentes und ein absorbierendes Bauteil miteinander verbunden werden.

An dieser Stelle muss betont werden, dass ¹ Stephan Deola, Jennifer Schmid, Stefan Popovic, Stefan Rutzer, Prof. Dr. Pierre Jousset, IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung, OST Ostschweizer Fachhochschule, Rapperswil-Jona

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Bilder: IWK

Stefan Popovic, Stefan Rutzer, Prof. Dr. Pierre Jousset ¹

Bild 1: Prinzip des Laserschweissens für thermoplastische Kunststoffe.

ein Kunststoff für das menschliche Auge transparent aussehen kann, aber gleichzei­ tig nicht lasertransparent ist. Das Gleiche gilt für laserabsorbierende Kunststoffe.

Die Laserschweissanlage am IWK ist mit einem 100 W Diodenlaser ausgestattet und arbeitet mit einer Wellenlänge von 975 nm. Die Anlage kann mit zwei Optiken ausgerüstet werden, die eine hat einen Fokusdurchmesser von 0,85 mm bei ei­ nem Bearbeitungsfeld von 100x100 mm, die zweite hat einen Spotdurchmesser von 2,2 mm bei einem Arbeitsfeld von 250x250 mm. Ohne Füllstoffe und Additi­ ve weisen viele thermoplastische Kunst­ stoffe bei einer Wellenlänge des Lichts von 975 nm eine relativ geringe Absorption auf. Ausserdem liegt die Wellenlänge des Lasers im Infrarotbereich und damit aus­ serhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Bereichs. Diese Tatsache kann bei der Farbgebung der Fügeteile ausge­ nutzt werden. Mit speziellen Additiven

kann eine Absorption im Wellenlängenbe­ reich des Lasers erreicht werden. Diese Additive werden typischerweise als Mas­ terbatch, in Form von Granulaten, beim Spritzguss- oder Extrusionsprozess von Kunststoffbauteilen oder Halbzeugen hin­ zugefügt. Dies führt dazu, dass beide Fü­ gepartner für das menschliche Auge trans­ parent erscheinen, eines der Bauteile aber die Energie des Lasers absorbiert und so aufschmelzen kann. Bei transparenten Bauteilen kann ausserdem mit absorbie­ renden Tinten gearbeitet werden. Diese Tinte wird vor dem Schweissprozess auf die Fügestelle aufgetragen. Während des Schweissprozesses absorbiert die Tinte die Energie des Laserstrahls und wandelt die­ se in Wärme um, wodurch die Kunststoffe plastifiziert werden.

Die oben beschriebenen Verfahren geben die Möglichkeit, lasertransparente thermo­ plastische Kunststoffe anzupassen, damit diese den Laserstrahl absorbieren und so 25

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Bild 2: Aufbau einer wiederverwendbaren Atemschutzmaske der Schutzklasse FFP2 (eigene Darstellung).

mittels Laserschweissverfahren verbunden werden können.

Auf der anderen Seite können auch zwei Bauteile miteinander verschweisst werden, welche für das menschliche Auge schwarz und damit absorbierend erscheinen, eines der Bauteile aber für die Wellenlänge des Lasers transparent ist. Das Laserschweissen von Kunststoffen hat gegenüber anderen Fügeverfahren die folgenden Vorteile: – Das Laserschweissen ist ein sehr flexi­ bel einsetzbares Fügeverfahren. So können beispielsweise komplexe drei­ dimensionale Schweisskonturen mittels Roboter und einem geeigneten Laser­ kopf geschweisst werden.

– Das Laserschweissen ist ein berüh­ rungsloses und dadurch verschleissfrei­ es Verfahren.

– Durch die unterschiedlichen Schweiss­ konzepte auf dem Markt, wie beispiels­ weise Konturschweissen, Simultanoder Quasisimultanschweissen, Maskenschweissen oder Radialschwei­ ssen, kann für fast jede Anwendung ein passendes Laserschweisssystem gefun­ den werden.

– Die resultierenden Schweissnähte sind optisch einwandfrei und weisen eine hohe Festigkeit auf.

– Die Schweissnaht ist sehr genau defi­ niert und führt zu einer sehr guten Wie­ derholbarkeit der Schweissnaht und deren mechanischen Eigenschaften.

– Die Schweisszone ist sehr klein und der thermische Einfluss auf das Bauteil ist minimal.

Nachfolgend werden zwei Projekte vorge­ stellt, welche im Rahmen von internen Projekten und Studentenarbeiten am IWK/OST im Jahr 2020 durchgeführt wur­ den.

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Herstellung einer Atemschutzmaske Im Rahmen der Covid-19-Situation sind Atemschutzmasken innerhalb von kurzer Zeit ein wichtiger Bestandteil des täglichen Lebens und von Schutzkonzepten in Un­ ternehmen, Geschäften sowie in Schulen, Universitäten und Fachhochschulen ge­ worden. Die grosse Nachfrage an Atem­ schutzmasken hat neue Fragen zur Erhö­ hung des Produktionstempos gestellt.

Dabei versuchte der Fachbereich Verbin­ dungstechnik des IWK, seinen eigenen Beitrag zu leisten. Schutzmasken bestehen aus verschiedene Schichten von Kunst­ stofftextilien, die verbunden werden.

Im Rahmen einer Semesterarbeit wurden geeignete Kunststofftextilien und Verbin­ dungsprozesse erforscht und identifiziert, welche sich zur Herstellung von Atem­ schutzmasken eignen. Diese Prozesse sol­ len sich automatisieren lassen, um danach das Produktionstempo dieser Maske be­ schleunigen zu können. Mit einem um­ fangreichen Versuchsplan und der an­ schliessenden Auswertung konnten die verschiedenen Stärken und Schwächen

Bild 3: Die reaktive Schmelzklebefolie hält die gefaltete Atemschutzmaske für einen optimalen Tragkomfort zusammen (Semesterarbeit S. Deola HS 20)

der genutzten Fügeverfahren in Kombina­ tion mit dem Fügematerial aufgezeigt wer­ den. Als Ergebnis konnte eine Einweg- und eine Mehrwegschutzmaske entwickelt werden, die mittels einer Kombination von verschiedenen Kleb- und Schweissverfah­ ren hergestellt werden kann. Dabei spielt das Laserschweissverfahren eine zentrale Rolle. Zur Herstellung der Mehrwegmaske konnte komplett auf das üblicherweise eingesetzte Nähen verzichtet werden. Mit einer Filterleistung der Schutzklasse FFP2, sichergestellter Biokompatibilität (Norm EN ISO 10993-2009), Tragekomfort und der Fähigkeit, mindestens 20-mal gewa­ schen zu werden, überzeugt das wieder­ verwendbare Endprodukt.

Die wiederverwendbare Atemschutzmaske ist mehrschichtig aufgebaut (Bild 2) und beinhaltet ein Filtervlies, welches die Schutzklasse FFP2 erfüllt. Die Konturen der Aussenschicht, das Filtervlies in der Mitte und die Aussenschicht werden mit­ tels Laserschweissen verbunden. Da so­ wohl die Aussenschicht als auch das Fil­ tervlies lasertransparent sind, musste die Aussenschicht auf dem Schweisspfad des Laserstrahls zuerst mit einer laserabsorbie­ renden Tinte behandelt werden. Die ge­ brauchte Tinte ist hautfreundlich und ent­ spricht den Anforderungen der Biokompatibilität und der Norm EN ISO 10993-2009. Die zusammengesetzte Atemschutzmaske aus den Aussenschich­ ten, dem Filtervlies und dem dazwischen­ liegenden Nasenbügel, wird in die Spann­ vorrichtung der Laserschweissmaschine gelegt und mittels Konturschweissen in­ nerhalb von exakt zwei Sekunden verbun­ den. Beim Konturschweissen fährt ein fo­ kussierter Laserstrahl (Durchmesser des Strahls liegt bei 2,2 mm) die Schweissnaht sequenziell ab und schmilzt diese lokal auf. Die Schweissnaht ist präzis definiert und sauber. Dabei bleibt das Schweissvo­ lumen aufgrund der geometrischen Ver­ hältnisse klein, und der Austritt von Schmelze wird vermieden. Die Bewegung des Laserstrahls erfolgt durch eine Scan­ ner-Optik in der Anlage.

Um den Tragkomfort zu verbessern, ist die wiederverwendbare Atemschutzmaske mittig gefaltet. Durch den Falt entstehen drei Schichten (Bild 3), und der Aufbau wird lokal dicker. Mit einem reinen Laser­ schweissprozess ist es nicht möglich, die 4/2021

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Bild 4: Einzelteile des Geduldspiels und fertig geschweisstes Geduldspiel (Semesterarbeit J. Schmid HS 20)

drei Schichten zu verschweissen. Um die drei gefalteten Schichten zusammen zu halten und um die Festigkeit der Verbin­ dung lokal zu erhöhen, wurde hier ein Hybrid-Schweissverfahren angewendet.

Dabei werden die zwei Prozesse Laser­ schweis­sen und Kleben kombiniert. Zwi­ schen den drei Schichten wird in der Falt­ region eine reaktive Schmelzklebefolie platziert, die mittels Laserschweissen auf­ geschmolzen wird. Durch den Druck der Spannvorrichtung wird eine Verbindung der Schmelzklebefolie und der Aussen­ schicht der wiederverwendbaren Atem­ schutzmaske realisiert. Diese Verbindung weist eine optimale Festigkeit auf.

Herstellung eines Geduldspiels Im Rahmen dieses zweiten Projekts wurde ein Geduldsspiel aus Kunststoff konstru­ iert. Das Bauteil besteht aus mehrere Tei­ len, die mittels Laserschweissen verbun­ den werden. Ziel des Projekts ist es, dass verschiedene Aspekte des Laserschweiss­ prozesses in einem einzigen Produkt ver­ anschaulicht werden können. Dieses Bau­ teil kann in der Zukunft exemplarisch im Rahmen der Ausbildung, beispielsweise für Praktika mit den Studierenden der OST, verwendet werden, um die Grundlagen des Laserschweissprozesses zu vermitteln.

Das Geduldsspiel (Bild 4) besteht aus vier Bauteilen, einem transparenten Rohr, zwei

transparenten, kreisförmigen Deckplatten und einer schwarzen, absorbierenden, kreisförmigen Mittelplatte. Ziel des entwi­ ckelten Spiels ist es, die drei Stahlkugeln im Innern des Bauteils in drei dafür vorge­ sehene Vertiefungen in der Mittelplatte zu balancieren.

Mit einem Radialschweissprozess (Bild 5) werden in einem ersten Arbeitsschritt das transparente Rohr und die absorbierende Mittelplatte verbunden. Beim Radial­ schweissen (oder Spiegelschweissen) wird der Laserstrahl über einen ringförmigen, 45 ° geneigten Spiegel umgelenkt. Da­ durch wird es möglich, auf der Mantelflä­ che von rotationssymmetrischen Bautei­ len, Schweissungen zu erstellen. Der nötige Anpressdruck für eine gute Schweissverbindung wird über eine Press­ passung zwischen dem Rohr und der Mit­ telplatte erreicht.

In einem zweiten Arbeitsschritt werden die beiden transparenten Deckplatten mit dem Rohr verbunden. Damit ein Energie­ eintrag in der Verbindungsstelle der bei­ den transparenten Bauteile möglich ist, wird eine absorbierende Tinte (Clearweld) verwendet, welche vor dem Schweisspro­ zess mit einem Stift auf die Verbindungs­ stelle aufgetragen wird.

Am fertiggestellten Geduldspiel kann die optische Qualität der Schweissverbindung sehr gut gezeigt werden, und den Studie­ renden der OST kann der Prozess des La­ serschweissens nähergebracht werden.

Ausserdem kann damit auch das Potenzial für industrielle Anwendungen aufgezeigt werden.

Fazit Es wurde exemplarisch gezeigt, dass La­ serschweissen sehr interessante Eigen­ schaften für das Schweissen von festen Thermoplasten sowie Textilien aufweist.

Kontakt IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Prof. Dr. Pierre Jousset OST Ostschweizer Fachhochschule Eichwiesstrasse 18b CH-8645 Rapperswil-Jona pierre.jousset@ost.ch www.ost.ch

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Bild 5: Prinzip des Radialschweissens

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Ultraschallschweissen in der Maskenproduktion

Sicher mit Ultraschall

Derzeit wird weltweit kaum ein Produkt in so hohen Stückzahlen produziert wie der Mund-Nasen-Schutz. Einige Arbeitsschritte sind nötig, um ein kleines Stück Sicherheit für die menschliche Gesundheit fertigzustellen: Stoffe oder Vliese zuschneiden und sicher verschweissen, Gummibänder anschweissen. Eine automatisierte Maskenproduktion mit dem neuen Ultraschallgenerator AGM Pro des Ultraschallspezialisten Rinco Ultrasonics vereinfacht es den Unternehmen, den Markt schnell und effizient mit sicheren Produkten zu beliefern.

Dabei kann der neue digitale Ultraschallgenerator seine besonderen Eigenschaften zum Vorteil der Anwender ausspielen. Der AGM Pro ist voll Industrie-4.0-fähig. Er lässt sich mit Wechselmodulen in beliebige Systeme in jede Umgebung integrieren und kommuniziert dann sicher über die gängigen Feldbus-Schnittstellen: Profinet, Profibus, DeviceNet, EtherNet/IP, EtherCAT und CANopen. Eine RS485-Schnittstelle und digitale sowie analoge Ein- und Ausgänge stehen zusätzlich zur Verfügung.

Echtzeitüberwachung Den flexiblen und schnellen Einsatz unterstützt eine intuitive Bedienung via 3,5-ZollTouchdisplay oder der neuen WebApplication ProConnect – ein unschätzbarer Vorteil in Zeiten, die häufig Remote-Arbeiten notwendig machen. So können über die Distanz Parameter geändert, Daten exportiert oder Statusmeldungen in Echtzeit überwacht werden. Für eine optimierte Qualitätssicherung sorgt hier eine mehrstufige Benutzerverwaltung, und mit ProConnect ist sogar eine Fernwartung möglich. Doch auch über die anlageneigene SPS vor Ort lässt sich der neue kleine 28

Bilder: Rinco

Warum leistet zuverlässiges Ultraschallschweissen einen wichtigen Beitrag im Gesundheitsschutz? Das zeigt der neue Ultraschallgenerator AGM Pro von Rinco Ultrasonics aktuell in der Maskenproduktion. Hier sorgt er für eine hohe Produktionseffizienz und für qualitativ hochwertige Produkte. Konzipiert ist der Ultraschallgenerator für das Schneiden und Schweissen thermoplastischer Materialien in Automationslinien oder Sondermaschinen. Und dabei ist er äusserst flexibel einsetzbar.

Ultraschall-Generator AGM Pro mit wechselbaren Feldbus-Schnittstellen.

Ultraschallgenerator AGM Pro jederzeit bedienen.

In der Datenbank lassen sich acht Parameterdatensätze speichern, und der Anwender kann zwischen sechs Schweissmodi auswählen. Über einen USB-Port können

Atemschutzmaske FFP2.

kontinuierlich Schweissdaten aufgezeichnet und so zurückverfolgt werden, denn jeder Datensatz ist mit einem Zeitstempel versehen.

Diesen beachtlichen Funktionsumfang präsentiert der AGM Pro in einem kleinen Gehäuse. Der neue Ultraschallgenerator ist deutlich kleiner gebaut als sein Vorgänger und ist um die Hälfte leichter. Er lässt sich gut im Schaltschrank montieren. Dabei verfügt er über zwei Montagemöglichkeiten, eine geschützte Kabelführung und ein optimiertes Kühlmanagement.

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Logistik

Fahrerlose Transportsysteme erobern neue Einsatzfelder

FTS für Reinraum-Anwendungen Noch haben fahrerlose Transportsysteme für den Reinraum Exoten-Status. Doch der Markt wächst. Ob in der Halbleiterproduktion, im Pharmabereich oder der Medizintechnik – FTS können den Materialtransport in sensiblem Produktionsumfeld revolutionieren, wie erste Anwendungsbeispiele zeigen.

Ralf Högel ¹

Bilder: Stäubli

Staub, Pollen, Schwebstoffe, Aerosole: In einem einzigen Kubikmeter gesunder und vermeintlich sauberer Bergluft kann man rund 10 Millionen Fremdpartikel messen.

In der Halbleiterfertigung sowie in der Pharmaproduktion hingegen sind es je nach ISO-Reinraumklasse nur 20 oder 30 Teilchen in µm-Grösse. Nötig ist das, weil jeder einzelne Partikel die Funktion eines Mikrochips oder die Wirkung einer Medikamentendosis beeinträchtigen kann – was nicht überrascht, wenn Strukturgrös­ sen von unter 100 nm – das ist etwa ein Tausendstel des Durchmesser eines menschlichen Haars – das «Mass der Dinge» bei der Halbleiterfertigung sind.

Stäubli WFT verfügt über ausgewiesene Expertise im Bereich Reinraum-FTS.

Der Reinraum-Markt wächst Dabei wächst der Markt für zahlreiche Produkte, die im Reinraum gefertigt werden – man denke nur an Wafer und Mikrochips, die in jedem Smartphone, jedem Auto und fast jedem Haushaltgerät zum Einsatz kommen, oft in Kombination mit weiteren sensiblen Bauteilen wie Displays oder Touchscreens.

Weil die Sauberkeit in diesem Bereich so wichtig ist, werden bereits die Anlagen für die Produktion der Halbleiter im Reinraum gefertigt. Und da die kompletten Anlagen zum Beispiel für das Bedrucken der Wafer (Lithographie) mehr als 100 Tonnen wiegen können, muss auch ein «sauberer» innerbetrieblicher Transport der Anlagenkomponenten gewährleistet sein. Für diese Aufgabe hat Stäubli WFT in Kooperation mit zwei namhaften Herstellern von Halbleiter-Produktionsanlagen Schwerlast-FTS mit Tragkräften bis 24 Tonnen entwickelt. ¹ Ralf Högel, freier Journalist

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Der Hauptgrund für den Einsatz von FTS ist ein anderer als in der Automobilindustrie und weiteren Bereichen, die diese Technologie schon intensiv nutzen. Es geht hier nicht um eine Kontinuität und Automatisierung der Prozesse. Vielmehr reduziert man mit den FTS den Einsatz von Personal, das im Reinraum immer eine potenzielle Kontaminationsquelle darstellt. Weil das FTS niemals den Produktionsbereich verlässt, trägt es keine noch so feinen Verschmutzungen ein. Und: Hallenkrane sind aufgrund des möglichen Abriebs keine Option in der Reinraumproduktion. Deshalb müssen schwere Anlagen und ihre Komponenten flurgebunden transportiert werden – zum Beispiel mit fahrerlosen Plattformwagen.

Eigener Produktionsbereich für Reinraum-FTS Stäubli WFT hat für dieses wachsende Geschäftsfeld einen eigenen Produktions-

bereich aufgebaut – zunächst als einfaches Zelt in der Fertigung, jetzt als eigenständige «Sauberraum-Produktion» in einer separaten Halle. Dabei war die Schaffung der räumlichen Voraussetzungen noch relativ überschaubar im Vergleich zu dem intensiven Konstruktionsaufwand, der in der Entwicklung reinraumtauglicher FTS samt Auswahl und Qualifizierung geeigneter Materialien und Komponenten steckt.

Wie tief die Prüfungen ins Detail gehen, zeigen zwei Beispiele. Dazu Elena Baunoch, Projektleiterin Stäubli WFT: «Die Ummantelungen von elektrischen Leitungen müssen oberflächenbehandelt, das heisst getempert oder aber abgedeckt werden, zum Beispiel durch reinraumgeeignete Faltenbälge oder Schrumpfschläuche. Und weil beim Lösen und Verbinden jeder Schraubverbindung Abrieb entstehen kann, müssen wir auch hier zugelassene Werkstoffe verwenden oder jede Materialkombination aufwändig prüfen.»

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KUNSTSTOFF XTRA

Logistik

teile. Der Beweis: Beide Kunden haben bereits weitere Schwerlast-FTS bei Stäubli WFT bestellt.

Neue Anwendungsbereiche erschliessen

Stäubli produziert die reinraumtauglichen Fahrzeuge in einer separaten Halle unter Sauberraumbedingungen.

Mit diesen Prüfungen sowie den zugehörigen Dokumentations- und Abstimmungsarbeiten war bei den ersten beiden Reinraum-FTS-Projekten ein Mitarbeiter sechs Monate lang beschäftigt – für die komplette Arbeitszeit. Dass sich dieser Aufwand auszahlen wird, davon ist Jan Louwen, Global Head of AGV bei Stäubli WFT überzeugt: «Wir sind jetzt nicht nur fertigungstechnisch, sondern auch von der Organisation und vom 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf Know-how her so weit, dass wir Folgeprojekte mit sehr viel geringerem Aufwand und kürzeren Durchlaufzeiten abarbeiten 1 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf können.»

Auch die Mitarbeiter in der separaten, durch eine Personen- und Materialschleuse abgetrennten Sauberraum-Fertigung haben die Routine entwickelt, unter den 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf sehr speziellen Bedingungen diese anspruchsvollen FTS zu bauen – in Sauber-

raum-Bekleidung und mit sauberraumtauglichen Werkzeugen.

Folgeaufträge für die ersten Reinraum-FTS Die ersten Reinraum-FTS von Stäubli WFT werden dazu genutzt, bis zu 24 Tonnen schwere Anlagenkomponenten und -segmente im Reinraum der Klasse ISO 7 zu verfahren bzw. von11:06 der Komponenten- zur 1 11.10.12 Endmontage zu transportieren – mit hoher Zuverlässigkeit, erschütterungsfrei und vor allem ohne 11:06 den Eintrag von Verschmut11.10.12 zungen. Die FTS werden per Funkfernsteuerung bedient. Bei einem der beiden Kunden können die Steuerungen von zwei FTS im Master-Slave-Modus kombiniert werden, so dass ein Fahrzeug dem ande1 11.10.12 11:06 ren folgt. Aus Anwendersicht bringt das neue Materialflusskonzept deutliche Vor-

Im nächsten Schritt wird das Unternehmen neben der Halbleiterproduktion neue Einsatzfelder für Reinraum-FTS erschlies­sen.

Jan Louwen: «Wir haben hier spezielles Know-how und eine Alleinstellungsposition erworben, die wir in andere Anwenderbranchen transferieren werden.» Im Fokus steht dabei auch die Pharmaindustrie. Hier sind allerdings weniger Schwerlast-FTS gefragt als vielmehr FTS-Flotten für den Paletten- und Behältertransport.

Stäubli WFT hat in dieser Branche aber auch eine andere, nochmals anspruchsvollere Applikation im Blick. Das mobile Robotersystem HelMo, für das Stäubli WFT die Fahr- und Dreheinheit an die RoboticsKollegen in Bayreuth liefert, könnte Handling-Aufgaben in ganz verschiedenen Bereichen der Pharmaproduktion übernehmen. Auch hier vermeidet die ´mannlose´ Produktion unnötige Partikelemissionen und vereinfacht die Prozesse im Reinraum. Dieses Konzept wird Stäubli WFT der Branche vorstellen. Dazu muss der Mobilroboter HelMo nur noch reinraumtauglich ausgestattet werden, aber diese Kompetenz ist bei Stäubli WFT ja bereits vorhanden.

Kontakt Stäubli AG Robotics Seestrasse 280 CH-8810 Horgen +41 43 244 22 66 robot.ch@staubli.com www.staubli.com

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Rohstoffland Schweiz InnoRecycling fördert Ressourcen

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InnoRecycling AG AG Rohstoffe aus Abfällen InnoRecycling Rohstoffe aus Abfällen Hörnlistrasse 1, CH-8360 Eschlikon, TelefonTelefon +41 71 973 80,973 info@innorecycling.ch Hörnlistrasse 1, CH-8360 Eschlikon, +417071 70 80, info@innorecycling.ch 4/2021

KUNSTSTOFF XTRA

Bilder: Dachser

Publireportage

Dachser: eine Partnerschaft mit Weitsicht.

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Die Schweiz verfügt über einen vielfältigen Dienstleistungssektor von hoher Qualität.

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Rechtssicherheit im grenzüberschreitenden Verkehr Zollkompetenz ist eine absolute Grundvoraussetzung, um Sendungen reibungslos und regelkonform europa- und weltweit verkaufen zu können – für Dachser eine Selbstverständlichkeit in der täglichen Arbeit.

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eigenentwickelten Transport- und Ware­ house-Systemen ermöglichen eine nutzerfreundliche, interaktive Überwachung von Lieferketten.

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Werkzeug-/Formenbau

KUNSTSTOFF XTRA

Modulares Werkzeugkonzept

25 Prozent Materialeinsparung bei Impfspritzen Der weltweite Bedarf an Einweg-Impfspritzen steigt, nicht zuletzt aufgrund der Corona-Pandemie, stetig. Die Werkzeugbau Ruhla GmbH, Anbieter von modularen Werkzeuglösungen für den Bereich Medizintechnik, realisierte mit Ewikon als Partner in kurzer Zeit zwei hochfachige Werkzeuge zur Fertigung einer dreiteiligen Sicherheits-Impfspritze.

Einweg-Impfspritzen für Standardimpfungen werden in Milliardenstückzahlen benötigt. Mit Beginn der Impfkampagnen gegen Covid-19 steigt der Bedarf zusätzlich, sodass die Produktionskapazitäten weltweit weiter hochgefahren werden müssen. Gefragt sind daher möglichst schnell verfügbare Spritzgiesswerkzeuge, die Impfspritzen schnell, effizient und mit minimalem Materialeinsatz produzieren können.

Vor diesem Hintergrund konzipierte die Werkzeugbau Ruhla GmbH im thüringischen Seebach zwei 64-fach Vollheisskanalwerkzeuge zur Fertigung von Zylinder und Kolben einer dreiteiligen 0,5 ml Sicherheits-Impfspritze aus PP für den Einsatz bei Erstimpfungen. Für viele Länder gelten hier für Impfspritzen zusätzliche strikte Vorgaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Die Impfspritzen müssen so konstruiert sein, dass eine Mehrfachverwendung ausgeschlossen ist.

Modulares Konzept

Bilder: Werk zeugbau Ruhla

Henning Becker ¹

Heisskanalseitig setzt man auf seitliche Direktanbindung mit dem leistungsfähigen HPS III-MH Mehrfachdüsenkonzept, das in zwei Düsenvarianten verbaut wird und die bei medizintechnischen Bauteilen gefor-

angepasst werden kann. «Bei dieser Düsenvariante ist genug Bauraum zwischen Düsenkörper und Artikelkontur vorhanden, um unsere Formeinsätze mit einer umlaufenden Kavitätenkühlung zu versehen», erklärt Udo Köllner, Geschäftsführer bei Ruhla, «diese Bauart ist bei allen unseren Spritzenwerkzeugen Standard und erlaubt in Verbindung mit ebenfalls gekühlten Innenkernen sehr kurze Zykluszeiten. Durch die Auslegung der Formeinsätze können diese zudem sehr einfach ausgetauscht werden.» Für die Fertigung der Spritzenkolben, die in Reihe im Werkzeug angeordnet sind, wird die Linearvariante der Düse mit rechteckigem Körper verbaut.

0,5 ml Sicherheits-Impfspritze.

Einfache Wartung

derte hohe Anschnittqualität garantiert. Für die Fertigung der Spritzenzylinder kommt eine speziell für die Spritzenfertigung entwickelte Radialdüse mit verlängerten Spitzeneinsätzen und besonders schlankem Düsenkörper zum Einsatz, deren Eintauchtiefe flexibel an verschiedene Artikellängen

Alle Werkzeuglösungen von Ruhla werden mit besonderem Augenmerk auf eine hohe Wartungsfreundlichkeit entwickelt, die auch bei weltweitem Einsatz die Durchführung von Routine-Instandhaltungsarbeiten erleichtert. Einen wichtigen Beitrag dazu leistet das Ewikon-Spitzenwechselkonzept, das einen einfachen Aus-

Als Spezialist für medizintechnische Präzisionswerkzeuglösungen setzt Ruhla im Werkzeugbau konsequent auf ein modulares Konzept mit hohem Standardisierungsgrad, welches in langjähriger Partnerschaft mit Heisskanalzulieferer Ewikon entwickelt und perfektioniert wurde. Im Fokus steht dabei ein kompakter und gewichtsoptimierter Werkzeugaufbau mit effizienter Kühlung und hoher Wartungsfreundlichkeit, der auf möglichst kleinen Maschinengrössen eingesetzt werden kann. ¹ Henning Becker, Leiter Marketing, Ewikon Heisskanalsysteme GmbH

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64-fach Werkzeug für die Fertigung des Spritzenzylinders. Die Kavitäten sind kreisförmig um radiale Heisskanaldüsen herum angeordnet

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Werkzeug-/Formenbau

64-faches Werkzeug für die Fertigung des Spritzenkolbens mit Reihenanordnung der Kavitäten zu beiden Seiten der linearen Heisskanaldüsen.

Maximale Materialersparnis In der Wandung des Spritzenzylinders sind zwei ringförmige Hinterschnitte integriert, die definierte Rastpositionen für den Kol4/2021

ben bilden. Beim Aufziehen der Spritze rastet der Kolben in der hinteren Position ein, wenn das Füllvolumen von 0,5 ml erreicht ist. Nach der vollständigen Injektion der Impfdosis wird die vordere Rastposition erreicht. Wird ab jetzt versucht, die Spritze ein zweites Mal zu füllen, reisst der Kolben an zwei definierten Sollbruchstellen ab und die Spritze ist unbrauchbar.

Auch der Spritzenkolben wurde durch eine dreiflügelige Ausführung konsequent auf geringes Gewicht und maximale Materialersparnis ausgelegt. Das Design der dreiteiligen Impfspritze benötigt zudem bei der Entformung keine Schiebermechanik und vereinfacht damit den Werkzeugbau erheblich.

Trotz der extrem hochfachigen Auslegung konnten die Werkzeuge sehr kompakt dimensioniert werden. In beiden Werkzeugen sind jeweils acht Düsen in radialer beziehungsweise linearer Ausführung in zwei vertikalen Viererreihen verbaut. Im Spritzenzylinderwerkzeug mit Abmessungen von

Bild: Ewikon

tausch der Spitzeneinsätze auf der Maschine ermöglicht, ohne das Werkzeug demontieren zu müssen. «Hinzu kommt der modulare Aufbau, bei dem die Düsen inklusive der kompletten Verkabelung in eine separate Werkzeugplatte integriert sind, die im Falle eines Düsenwechsels einfach abgezogen werden kann», führt Udo Köllner aus. «Damit wird die Düse leicht zugänglich und kann besonders zeitsparend demontiert werden. Auch hier unterstützt uns Ewikon optimal durch ein entsprechendes Design der Verdrahtungsboxen mit speziellen Steckverbindungen.»

Das Artikeldesign für beide Komponenten der Spritze wurde in enger Kooperation zwischen Ruhla und dem Endkunden optimiert. Dadurch wurde eine grösstmögliche Materialersparnis durch reduzierte Wandstärke und Länge erreicht. «Mit einem Gewicht von nur 1,1 g für den Spritzenzylinder und 0,35 g für den Kolben konnten wir 25 % Material im Vergleich zu herkömmlichen Impfspritzen gleicher Grös­se einsparen», freut sich Ruhla Geschäftsführerin Lena Lüneburger. «Damit haben wir eine der leichtesten Spritzen, die momentan auf dem Markt verfügbar ist.» Ewikon unterstützte anhand von Füllstudien sowie umfangreichen Berechnungen von Druck und Scherung im Heisskanalsystem, um eine effiziente Massenfertigung mit kurzen Zykluszeiten zu gewährleisten.

Die MH-Düse kommt in einer schlanken Ausführung mit variablen Längen speziell für die Spritzenfertigung zum Einsatz.

446 × 596 mm sind dabei jeweils acht Artikel kreisförmig um eine Düse herum angeordnet. Die Anspritzung erfolgt mit um 60° abgewinkelten Wärmeleitspitzen auf der Seitenwand des Körpers, nahe am Lager des Innenkerns, um den Kernversatz zu minimieren. Im Spritzenkolbenwerkzeug sind pro Düse acht Artikel in zwei Viererreihen auf beiden Seiten des rechteckigen Düsenkörpers platziert. Angespritzt wird auf der Griffplatte des Kolbens. Die Werkzeugabmessungen betragen hier 546 × 596 mm.

Die Heisskanaltechnik für beide Werkzeuge wurde von Ewikon als komplette Heisse Seite mit integrierter elektrischer Verdrahtung und Anschlusstechnik geliefert und bei Ruhla mit den konturgebenden Formplatten sowie der Auswerferseite komplettiert.

Dank der hohen Standardisierung in Verbindung mit moderner Fertigungstechnik – unter anderem mit einer vollautomatisierten Fertigungszelle für Elektroden – konnte Ruhla das gesamte Projekt vom Auftragseingang über die Abmusterung im eigenen Technikum bis zur Auslieferung an den Kunden mit einer sehr kurzen Durchlaufzeit von nur 16 Wochen realisieren. Mit einer Zykluszeit von ca. 10 s für den Spritzenzylinder wurden die Erwartungen voll erfüllt.

Geliefert wird mit einem umfangreichen Servicepaket, das nicht nur die gängigsten Ersatzteile und ein ausführliches Bedienerhandbuch, sondern auch detaillierte Demontage- und Montagevideos für die wichtigsten Wartungsarbeiten beinhaltet.

Das Gesamtkonzept überzeugt. Ein weiterer Werkzeugsatz für die gleiche Spritzengrösse wurde bereits von einem asiatischen Kunden geordert und auch eine 0,3 ml Variante – die gebräuchliche Covid-19 Impfdosis – steht schon in den Startlöchern. «Hier zeigen sich die Vorteile unseres modularen Konzepts», so Lena Lüneburger, «denn auch die kleinere Variante kann durch einfaches Versetzen eines der Hinterschnitte im Spritzenzylinder schnell und einfach realisiert werden.»

Kontakt Werkzeugbau Ruhla GmbH D-99846 Seebach www.werkzeugbau-ruhla.de Ewikon Heisskanalsysteme GmbH D-35066 Frankenberg www.ewikon.com

n 33

Verband

Kunststofffenster

Ökologisch sinnvolle Bauelemente Zur ökologischen Beurteilung von Fenster­elementen hat die Stadt Zürich einen «Fensterrechner» entwickelt, der kostenlos online zur Verfügung steht. Beim rechnerischen Vergleich der heute üblicherweise im Markt verwendeten Fensterelemente erzielten die Kunststoffprofile ausgezeichnete Resultate.

Kurt Röschli

Bild: PVCH

Die Träger dieses Fensterrechners sind die Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, die KBOB Koordinationskonferenz der Bauund Liegenschaftsorgane der öffentlichen Bauherren, Lignum (Holzverband) und energieschweiz (Bundesamt für Energie).

Das System berechnet die «Umweltbelastung über Nutzungsdauer von 30 Jahren», wobei diese in Form der grauen Energie (nicht erneuerbar), der gesamten Primärenergie sowie der Umweltbelastungspunkte dargestellt werden kann.

Berechnung der drei gängig­sten Fenstersysteme Aufgrund der im Schweizer Baubereich seit vielen Jahren regen Diskussion bezüglich der Verwendung von Kunststofffenstern an Stelle von Holz- oder Holz-MetallKonstruktionen wurde dieses neue Werkzeug genutzt, um beispielhaft die drei gängigsten Fenstersysteme zu berechnen und die ökologischen Auswirkungen beim Wechsel der Materialien zu bewerten.

Fensterprofile aus Holz, Holz-Metall und Kunststoff sind mit den im Rechner als Standardwerte dieser Profilarten angegebenen «wärmedurchgangskoeffizienten Profil» berechnet worden. Den unter Einbezug der Verglasung jeweils resultierenden «verwendeten wärmedurchgangskoeffizient Fenster» sowie die Werte für die unterschiedlichen Wärmeverluste für das gesamte Fenster errechnete das Programm automatisch.

Gemäss der Möglichkeiten des «Fensterrechners» wurden unter Anwendung oben beschriebener Basisdaten die Werte für die Umweltbelastung über 30 Jahre Nut34

Kunststofffenster im Einsatz.

zung der grauen Energie (Primärenergie nicht erneuerbar) der gesamten Primärenergie (erneuerbar + nicht erneuerbar) sowie die Umweltbelastungspunkte für die einzelnen Fenstersysteme ermittelt.

Primärenergie nicht erneuerbar – graue Energie Die Graue Energie ist die Summe aller nicht erneuerbaren Energieaufwendungen, die zur Gewinnung aller Rohstoffe, der Herstellung der vollständigen Fenster, deren Entsorgung oder Verwertung sowie der Energieaufwendungen während der Nutzungsphase über 30 Jahre verbraucht werden. Zur besseren Vergleichbarkeit wird die Gesamtenergie in «kWh Öl-Äquivalente» pro Fenster umgerechnet.

Das Kunststofffenster erreicht mit dem sehr guten Wert von 6740 kWh Öl-Eq neben dem Holzfenster mit 6970 kWh Öl-Eq

und dem Holz-Metall-Rahmen mit 7140 kWh Öl-Eq eine ausgezeichnete Klassierung. Entgegen den im Markt häufig zu vernehmenden kritischen Meinungsäusserungen präsentiert sich das KunststoffFenster schon bei diesem Kriterium als gleichwertige ökologische Alternative zu den beiden traditionellen Rahmenmaterialien.

Primärenergie gesamt Unter diesem Kriterium wird neben dem Aufwand an nicht erneuerbaren Energien auch noch der Anteil aller erneuerbaren Energien mitberücksichtigt.

Die vom «Fensterrechner» ermittelten Ergebnisse folgen der gleichen Tendenz wie beim Kriterium der grauen Energie, die Abstände zwischen den drei Profilmaterialien werden jedoch markanter. Kunststoffprofile zeigen mit 6840 kWh Öl-Eq 4/2021

Verband

eine ausgezeichnete ökologische Beurteilung gefolgt von Holz-Profilen mit 7360 kWh Öl-Eq und Holz/Metall-Profilen mit 7600 kWh Öl-Eq.

Umweltbelastungspunkte (UBP) Eine weitere Möglichkeit, den Einfluss von Baumaterialien auf die Umwelt zu definieren, besteht in der Berechnung der sogenannten Umweltbelastungspunkte UBP. Dabei werden neben den reinen Energiedaten zusätzlich umweltkritische Rohstoffe, spezielle Rohstoffabhängigkeiten

und besonders die mit der Herstellung der Baumaterialien erfolgenden CO2-Emissionen in die Bewertungen einbezogen.

Die für die drei Rahmenmaterialien erhaltenen Umweltbelastungspunkte liegen alle auf praktisch gleich gutem Niveau: Kunststoff kommen auf 1 410 000 UBP, Holz auf 1 420 000 UBP und Holz/Metall auf 1 490 000 UBP. Unter ökologischen Gesichtspunkten sind diese drei Rahmenmaterialien als gleichwertig einzustufen.

Diese Berechnungen zeigen, dass Kunststofffenster im ökologischen Vergleich den im Markt vertretenen Alternativen eben-

bürtig und erst noch kostengünstiger sind.

Planer und Entscheidungsträger können so aufgrund der Datenlage auch bei strengen ökologischen Zielsetzungen auf Kunststofffenster zurückgreifen. Unter Einbezug der Pflegeeigenschaften, der vollständigen Rezyklierbarkeit am Ende der Nutzung und des attraktiven Preisniveaus stellen Kunststofffenster für jeden Bauherrn ökologisch sinnvolle Bauprodukte dar.

Die Details der Berechnungen finden Sie auf www.pvch.ch/Fensterrechner

Lernenden-Umfrage 2021 Jedes Jahr führt Kunststoff.swiss eine Umfrage bei den Nachwuchskräften im ersten Semester durch. Diese Umfrage hilft uns, unsere Berufsmarketingaktivitäten zu optimieren und gibt ein allgemeines Stimmungsbild. Für die Kunststofftechnologen/innen und Kunststoffverarbeiter/innen ist es zudem der erste Kontakt mit dem Verband. Wer mitmacht, wird mit einer Powerbank belohnt.

Noel Gilomen

Quelle: kunststof f.swiss / Noel Gilomen

Die Umfrage ergab, dass 51 von 53 Lernenden die Lehre «gut» oder «sehr gut» gefällt. Einer bemängelt, dass er Düsen reinigen muss. Bei den Kunststoffverarbeitern zeigt sich ein ähnliches Bild, dort wer-

den die Belastung und der hohe Chemieanteil bemängelt.

Die Grafik widerspiegelt das Herzstück der Umfrage und zeigt, auf welchem Kanal die Lernenden von den Kunststoffberufen erfahren haben. Die Zahl der Lernenden, die an einer Berufsmesse auf uns aufmerk-

sam geworden sind, ist im Vergleich zum Vorjahr gestiegen und beträgt nun 15 %.

Eltern und Bekannte sind mit 26 % nach wie vor die grössten Beeinflusser auf die Lehrstellensuche ihrer Kinder.

Die kompletten Umfrageresultate finden Sie hier:

Kontakt Kunststoff.swiss Verena Jucker Schachenallee 29C CH-5000 Aarau +41 62 834 00 64 v.jucker@kunststoff.swiss www.kunststoff.swiss 4/2021

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KUNSTSTOFF XTRA

Wirtschaft

Forecast

Schweizer Export verharrt auf hohem Niveau

Anfang 2021 notiert der Euler Hermes Export Forecast auf 0.78 Punkten – demselben Wert, auf dem der revidierte Indikator bereits vor drei Monaten lag. Der Export Forecast liegt über der Null-Punkte-Grenze, die den langjährigen mittleren Wachstumskurs der Schweizer Exportindustrie anzeigt, und sagt damit eine deutliche Erholung der Schweizer Exporte im Verlauf des Jahres voraus. Gestützt wird diese Entwicklung durch den statistischen Basiseffekt: Aufgrund des tiefen Einbruchs des Forecasts im Frühjahr 2020 überraschen hohe Jahresveränderungsraten kaum.

Wirtschaftliche Erholung soll ab 2. Q. 2021 einsetzen Euler Hermes erwartet, dass das Welthandelsvolumen nach einem Rückgang um 10 % im Vorjahr 2021 wieder um 5.8 % wächst. Auch für die Schweiz dürfte 2021 ein Jahr der wirtschaftlichen Erholung werden. Auf kurze Sicht erwartet Euler Hermes jedoch, dass sich die Lage aufgrund der erneuten Pandemiewelle und deren Eindämmungsmassnahmen erst einmal verschlechtern wird. «Mit einer wirtschaftlichen Auferstehung ist frühestens ab Ostern zu rechnen,» so Katharina Utermöhl, EuropaÖkonomin bei Euler Hermes. «Dann sollten Fortschritte an der Impffront und wärmere Temperaturen eine graduelle Lockerung ermöglichen. Die Impfung der Risikogruppen zur Jahresmitte schafft die Voraussetzung für einen kräftigen Konsum-Boom in der zweiten Jahreshälfte. Die zunehmend synchrone Belebung der Weltwirtschaft dürfte auch den Schweizer Exporten Rückenwind verleihen.» Die Rückkehr in eine gewisse wirtschaftliche Normalität hält Utermöhl erst 2022 für möglich. Die wirtschaftlichen Aufräumarbeiten seien dann aber noch lange nicht abgeschlossen – die 36

Bild: Pixabay

Der Schweizer Euler Hermes Export Forecast notiert Ende Januar 2021 auf 0.78 Punkten (vor drei Monaten ebenfalls auf revidiert 0.78 Punkten). Damit sagt der Indikator eine deutliche Erholung der Schweizer Export­ industrie im Verlauf des Jahres voraus.

Euler Hermes erwartet, dass das Welthan­ delsvolumen nach einem Rückgang um 10 % im Vorjahr 2021 wieder um 5.8 % wächst.

Arbeitslosenquote dürfte nach wie vor auf erhöhtem Niveau rangieren und die Insolvenzwelle auch 2022 noch weiterrollen.

Insgesamt rechnet Euler Hermes 2021 mit einem Schweizer Wirtschaftswachstum von 2.6 % (2022: +3.2 %).

Trotz positiver Entwicklung bleibt Konsumentenvertrauen tief Asien und die Schwellenmärkte gelten derzeit als grösste Hoffnungsträger der Schweizer Industrie. Diese positiven Aussichten sind ein wichtiger Faktor für die steigenden Rohstoffpreise, ganz besonders Industriemetalle. Weiter sind die Frachtraten für den Transport von Schiffs­ containern seit Dezember 2020 explodiert, wofür ein Rückstau an asiatischen Häfen aufgrund der unerwartet schnellen Erholung der Weltwirtschaft verantwortlich ist. Ausserdem verkehren aufgrund der tiefen Passagierzahlen vermehrt reine Frachtflugzeuge, was die Attraktivität der Luftfracht für Exporteure und Importeure erhöht. So lag das Volumen des weltweiten Luftfrachtverkehrs im Dezember 2020 wieder auf dem Niveau des Vorjahres. Im Gegensatz zur positiven Entwicklung die-

ser Indikatoren wird das Konsumentenvertrauen weiterhin schwer von der Covid19-Pandemie belastet, was den Export Forecast negativ beeinflusst. Lässt eine Besserung länger auf sich warten, so dürfte dies Folgen für den Industriesektor haben, weswegen die Pandemie ein gewichtiger Faktor bleibt.

Aussenhandel mit China auf neuem Höchststand Nachdem die Schweizer Exporte im dritten Quartal 2020 real und saisonbereinigt gegenüber dem Vorquartal um 9.2 % gestiegen waren, haben sie im vierten Quartal stagniert. Die Importe sanken um 1.9 %.

Dennoch ist das zweite Halbjahr insgesamt erheblich erfreulicher verlaufen als das erste. Gesamthaft sanken die Exporte 2020 um 7.1% auf 225.1 Milliarden Franken, während die Importe um 11.2 % auf 182.1 Milliarden Franken zurückgingen.

Stefan Ruf, CEO Euler Hermes Schweiz, kommentiert: «Bemerkenswert ist, dass der Aussenhandel mit China in beiden Verkehrsrichtungen auf einen neuen Rekordstand notiert. Der Schweizer Exportwirtschaft ist es gelungen, den Handel mit China im Jahr 2020 trotz Covid-19 um satte 10 % auf 14.7 Milliarden Franken auszubauen.» Trotz dieser Ausnahme hat die Schweizer Exportindustrie 2020 insgesamt in den drei bedeutenden Wirtschaftsräumen Europa, Nordamerika und Asien weniger Güter abgesetzt.

Kontakt Euler Hermes Schweiz Richtiplatz 1 CH-8304 Wallisellen +41 44 283 65 65 info.ch@eulerhermes.com www.eulerhermes.com

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Wirtschaft

Corona als Sargnagel?

Pandemie erschwert Unternehmensnachfolge Die Pandemie und die damit verbundene wirtschaftliche Unsicherheit erschweren das ohnehin herausfordernde Thema Nachfolge zusätzlich. Dabei kann sich eine Unternehmensübernahme gerade in schwierigen Zeiten lohnen – für beide Seiten. Voraussetzung sind allerdings eine gute Vorbereitung, transparente Verhandlungen und ein solides Finanzierungskonzept. Auch alternative Nachfolgemodelle wie die Übernahme durch ein mehrköpfiges Team sollten bedacht werden.

Gerade in Krisenzeiten kann sich eine Nachfolge lohnen Ist Corona also der Sargnagel für die Unternehmensnachfolge? Die Antwort lautet klar: Nein. Denn gerade in Krisenzeiten kann sich eine Nachfolge für beide Seiten des Unternehmensverkaufs lohnen. Voraussetzung ist allerdings, neben weiteren staatlichen Hilfen, dass der Betrieb stabil aufgestellt ist und dass der Verkaufsprozess strukturiert abläuft. Das belegt auch die erwähnte KfW-Studie: KMU, die gut vorbereitet in die Krise gegangen sind, halten meist an ihren bereits laufenden Nachfolgeprozessen fest. Knapp die Hälfte der ca. 260 000 für die kommenden zwei Jahre vorgesehenen Übergaben seien fertig verhandelt. Bei einem Drittel laufen Gespräche mit Nachfolgeinteressierten.

Eine gute Vorbereitung hat eine wichtige 4/2021

Team-Übernahmen bieten Vorteile

der Hochschule für Ökonomie und Management in Essen gingen 2019 gerade einmal 17,5 Prozent der Unternehmensnachfolgen in Deutschland auf ein zweioder mehrköpfiges Führungsteam über, der Rest entfiel auf Solo-Nachfolger. Dabei können die Beteiligten eindeutig davon profitieren, dass sie die Führungsaufgaben auf mehrere Schultern verteilen. Die Team-Mitglieder sind dann nur für ihre jeweiligen Bereiche verantwortlich, in denen sie auch über ausgewiesene Expertise verfügen. Ein weiterer Vorteil ist der Austausch im Führungsteam. Ein Partner im Rücken, mit dem man Erfahrungen und Probleme teilen und der einen im Notfall vertreten kann, stellt eine enorme Entlastung dar.

«Eine Krise legt oft schonungslos offen, wie es um die wirtschaftliche Situation eines Unternehmens bestellt ist. Potenzielle Nachfolger können daher gerade jetzt wertvolle Einblicke gewinnen. Allerdings sollten sie dem betreffenden Betrieb auch einen Mehrwert bieten – etwa den Zugang zu einer neuen Technologie oder zu neuen digitalen Geschäftsfeldern und Services, ein umfassendes geschäftliches Netzwerk oder besondere Fähigkeiten im Vertrieb. Nachfolger, die frischen Wind und die Offenheit für neue Technologien mitbringen, haben auch in schwierigen Zeiten gute Chancen, die Unternehmensübernahme erfolgreich zu gestalten», sagt Jan Friedrich, Vice President Field Marketing Central Europe bei Sage.

Auch für alternative Nachfolgemodelle – etwa die Partnerschaft mit einem Investor oder die Übernahme im Team – sollten beide Seiten offen sein. Letztere bietet gleich mehrere Vorteile, findet bislang jedoch relativ selten statt: Laut einer Studie

Kontakt Sage Schweiz AG Platz 10, CH-6039 Root D4 +41 58 944 19 19 www.sage.com

Bild: Sage

Die Regelung der Unternehmensnachfolge bedeutet für Firmeninhaber eine grosse Herausforderung. Trennungsschmerz, unterschiedliche Wertvorstellungen von Unternehmer und Nachfolger, zu kurzfristige Planung oder schlecht vorbereitete Prozesse, weil etwa wichtige Unternehmenskennzahlen – zum Beispiel zu Umsatz und Betriebsergebnis – fehlen: An solchen Faktoren scheitert die Übergabe häufig. Auch viele potenzielle Nachfolger unterschätzen die mit dem Kauf eines Unternehmens verbundenen Anforderungen.

Die aktuelle Pandemie erschwert die Nachfolge zusätzlich. Viele Unternehmensübergaben sind im vergangenen Jahr verschoben worden. Gemäss Nachfolge-Monitoring Mittelstand 2020 von KfW Research war im ersten Halbjahr 2020 bei mehr als der Hälfte der KMU unklar, ob und wann ihr Betrieb an einen Nachfolger übergeben werden soll.

Jan Friedrich, Vice President Field Marketing Central Europe bei Sage.

Signalwirkung auf potenzielle Nachfolger und vermeidet den Anschein eines Notverkaufs oder einer Zwangslage. Der Firmeninhaber sollte zudem für einen Wettbewerb auf Käuferseite sorgen und damit zeigen, dass sein Betrieb für mehrere potenzielle Nachfolger attraktiv ist.

Für diese kommt es vor allem darauf an, die Finanzierung so früh wie möglich zu klären. Wer an einer Firmenübernahme interessiert ist, sollte vorgängig mit seiner Hausbank sprechen. Zudem sollte der potenzielle Nachfolger eine Alternative im Blick haben – etwa ein anderes Unternehmen, das sich für eine Übernahme anbietet, oder auch eine attraktive Position im Angestelltenverhältnis. Das verschafft ihm zusätzlichen Entscheidungsspielraum und stärkt seine Verhandlungsposition.

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Wirtschaft

Report über den globalen Markt für bio-basierte Polymere 2020

Starkes Wachstum bei Bio-Polymeren

Mehrere globale Marken weiten ihr Rohstoff-Portfolio bereits aus, um neben fossilen auch erneuerbare Kohlenstoffquellen zu nutzen: CO², Recycling und insbesondere Biomasse, wodurch sich die Nachfrage nach bio-basierten sowie biologisch abbaubaren Polymeren weiter erhöht.

Dennoch mangelt es gleichzeitig an Unterstützung durch die Politik, die nach wie vor nur Biokraftstoffe und Bioenergie fördert.

Der neue Markt- und Trendbericht «Biobased Building Blocks and Polymers – Global Capacities, Production and Trends 2020–2025» der internationalen novaBiopolymer-Expertengruppe zeigt Kapazitäten und Produktionsdaten für alle biobasierten Polymere im Jahr 2020 und eine Prognose für 2025.

Im Jahr 2020 betrug die gesamte Produktionsmenge bio-basierter Polymere 4,2 Mio. Tonnen, was 1 % der gesamten Produktionsmenge der Polymere aus fossilen Quellen entspricht. Zum ersten Mal seit vielen Jahren ist das jährliche Wachstum (CAGR) mit 8 % deutlich höher als das Gesamtwachstum der Polymere (3 – 4 %) – dies wird voraussichtlich bis 2025 anhalten.

Insgesamt beträgt der weltweite Flächenbedarf für bio-basierte Polymere nur 0,006 % der globalen landwirtschaftlichen Nutzfläche. Der wichtigste Biomasse-Rohstoff für die bio-basierte Polymerprodukti-

Bild: Nova-Institut

Das Jahr 2020 war ein vielversprechendes Jahr für bio-basierte Polymere: Ausverkauftes PLA im Jahr 2019 hat zur Aufstockung der Kapazitäten geführt, PE und PP aus bio-basiertem Naphtha sind auf dem Vormarsch und der zukünftige Ausbau der bio-basierten Polyamide sowie für PBAT, PHAs und Casein-Polymere zeichnet sich ab.

Eine geringere Produktion ist nur bei bio-basiertem PET zu beobachten.

CO ² als chemischer Grundstoff für Polymere

on ist Glycerin als biogenes Nebenprodukt (37 %).

Im jährlich aktualisierten Marktbericht werden für das Jahr 2020 insgesamt 17 biobasierte Building-Blocks und 17 Polymere beschrieben, dazu werden umfassende Informationen über die Kapazitätsentwicklung von 2020 bis 2025 sowie Produktionsdaten für das Jahr 2020 pro bio-basiertem Polymer dargestellt. Darüber hinaus enthält die Ausgabe Analysen zu Marktentwicklungen und Produzenten pro Building-

Block und Polymer, sodass Leser sich schnell einen umfassenden Überblick über die aktuellen Entwicklungen verschaffen können, der weit über Kapazitäts- und Produktionszahlen hinausgeht. Als zusätzlichen Bonus bietet der Bericht eine detaillierte, umfassende Expertenmeinung zu bio-basiertem Naphtha. Schliesslich wurde der 2018 eingeführte, vertiefende Einblick in produzierende Unternehmen umfassend aktualisiert und zeigt nun 174 detaillierte Unternehmensprofile – von Start-ups bis hin zu multinationalen Konzernen.

Die jährlich von European Bioplastics (www.european-bioplastics.org/market) veröffentlichten Daten sind dem Marktbericht des nova-Instituts entnommen, allerdings mit einer reduzierten Auswahl an bio-basierten Polymeren.

Der Markt- und Trendbericht wurde von der internationalen nova-Biopolymer-Expertengruppe verfasst. Die Autoren kommen aus Asien, Europa und Nordamerika.

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DIE EINHEIT FÜR ERFOLG

KUNSTSTOFF XTRA

News

Der nachhaltige Umgang mit Kunststoffen gehört zu den entscheidenden Faktoren, um die ambitionierten Klimaziele des Pariser Vertrags zu erreichen. Der Maschinen- und Anlagenbau setzt sich dafür ein, eine echte Kreislaufwirtschaft bei Kunststoffen zu schaffen.

Deshalb spricht sich der VDMA auch für produktspezifische Einsatzquoten für Rezyklate aus. Dadurch würden Kunststoffe mehrfach genutzt und die CO2-Bilanz entlastet. Ziel ist, die Rohstoffmärkte neu

auszurichten und die Verwendung von Rezyklaten preislich attraktiver zu machen. Bisher sind sie teurer als neu hergestellte Kunststoffe, weil deren Herstellung sich an den sehr günstigen Rohölpreisen orientiert.

«Einschränkungen zum Einsatz von Rezyklaten gehören auf den Prüfstand. Es ist nicht nachvollziehbar, warum zum Beispiel in einigen Kommunen Abfalltonnen nicht aus recyceltem Kunststoff bestehen dürfen», sagt Karl Haeusgen, Präsi-

Bild: VDMA

Kreisläufe neu denken

Der VDMA fordert Einsatzquoten für Rezyklate auf EU-Ebene.

dent des VDMA. «Wir brauchen hier Regelungen, die den Einsatz von Rezyklaten flächendeckend fördern oder zumindest nicht unnötig behindern.»

Der VDMA hat seine Argumente nun im Diskussionspapier

«Für den nachhaltigen Umgang mit Kunststoffen – pro Kreislaufwirtschaft» vorgelegt. Das Papier wurde gemeinsam von mehreren Fachverbänden, darunter Abfall- und Recyclingtechnik und Kunststoff- und Gummimaschinen, erarbeitet.

Anlass sind die von der EU im Rahmen des Green Deal definierten ambitionierten Ziele zu Klimaschutz und Ressourcenschonung, mit denen bis zum Jahr 2050 Klimaneutralität erreicht werden soll. www.vdma.org

proAlpha verstärkt seit 2021 seine Aktivitäten in der französischen Schweiz und in Frankreich und erweitert sein Team: Denis Fleury ist neu gestartet und wird sich auf die Westschweiz konzentrieren. Der sehr routinierte Account Manager bringt langjährige Erfahrung im ERP-Markt von KMU-Industriekunden mit. Mit Denis Fleury ist

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Bild: ProAlpha

proAlpha wächst in der Westschweiz

Denis Fleury

der erste Schritt zum Aufbau des Teams von proAlpha in der französischen Schweiz erfolgt.

In den nächsten Monaten und Jahren wird das Team dort weiter wachsen und systematisch auf- und ausgebaut. proAlpha wird in der Westschweiz in einem ersten Schritt in Biel und später im Grossraum Lausanne ansässig werden. «Wir freuen

uns, dass Denis Fleury uns künftig in unseren französischsprachigen Märkten unterstützt», so Martin Bühler, Managing Director bei proApha Schweiz. «Wir sehen hier deutliches Potenzial für uns. Mit der Erfahrung und Kompetenz von Denis Fleury werden wir dieses Potenzial für uns nutzen.» www.proalpha.com

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KUNSTSTOFF XTRA

News

KraussMaffei verkauft Tochter

Erst im Februar 2021 verkündete die Messe Stuttgart zuversichtlich, dass die T4M 2021 vom 8. bis 10. Juni als Präsenzmesse durchgeführt werde. Nun werden die Veranstalter von der Corona-Realität eingeholt. Die T4M – Technology for Medical Devices findet 2021 nicht statt. Diese Entscheidung traf die Messe Stuttgart auf Wunsch der Branche gemeinsam mit dem Messebeirat und den ideellen Trägern Swiss Medtech und VDMA Arbeitsgemeinschaft Medizintechnik.

«Wir bedauern die Entwicklung.

Aufgrund der Risikogebiete in ganz Europa, den damit verbundenen Reisebeschränkungen und Quarantänebestimmungen ist die Durchführung einer Präsenzmesse im Juni für die Medizintechnikbranche mittlerweile leider unrealistisch und das wirtschaftliche Risiko zu hoch», sagt Niklas Kuczaty Geschäftsführer der VDMA Ar-

Bild: Messe Stuttgar t

T4M ist abgesagt

Die nächste T4M ist 2022.

beitsgemeinschaft Medizintechnik. Nach eingehender Prüfung und Rücksprachen mit der Branche hat sich die Messe Stuttgart gegen das digitale Abbilden einer physischen Fachmesse für Medizintechnik im Juni 2021 entschieden.

Die nächste Fachmesse für Medizintechnik ist turnusgemäss in 2022 auf der Messe Stuttgart geplant. www.messe-stuttgart.de/t4 m

Der Münchener Maschinenbaukonzern KraussMaf fei Group verkauft seine Tochtergesellschaft KraussMaffei Austria an das österreichische Familienunternehmen Luger GmbH. Dort wird sie unter dem Namen KMAT Maschinenund Service GmbH weitergeführt. Die acht Mitarbeiter der bisherigen KraussMaffei Austria werden weiterbeschäftigt. Die Transaktion ist zum 1. März 2021 wirksam. Dr. Michael Ruf, CEO der KraussMaffei Group, ist zuversichtlich, dass der Verkauf eine weitere Intensivierung des Vertriebs- und Servicegeschäfts in den Märkten Österreich und Ungarn für Maschinen der Spritzgiess-, Reaktions- und Extrusionstechnik bringt. Auch Luger-CEO Thomas Luger erwartet von der Eingliederung eine deutliche Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit: «Die Integration von KraussMaffei Austria unter dem künftigen Namen KMAT

Maschinen- und Service GmbH wird uns deutlich stärken. Wir wollen die Marke weiterführen und den Pioniergeist der KraussMaffei-Mitarbeiter erhalten. Für die Zukunft planen wir, das gesamte Produktportfolio von KraussMaffei sowie das komplette Peripheriegeräteprogramm aus einer Hand anbieten zu können. Wir werden zudem mit noch mehr Servicetechnikern im Markt agieren und uns damit noch intensiver um unsere Kunden kümmern können.» Luger will in den kommenden Jahren die Marktpräsenz insbesondere in Ungarn ausbauen. Dort soll im Grossraum Budapest ein modernes Technikum entstehen.

Darüber hinaus plant Luger die Einstellung von zusätzlichen ungarischen Fachkräften sowie den weiteren Ausbau seiner Lagerkapazitäten.

mehr als Chemie, es ist eine profunde Vorstellung des Werkstoffs Kunststoff aus chemischer Sicht. So behandelt es nach den Grundlagen vertieft die Ver- und Bearbeitungstechnologien der Kunststoffe, die Kunststoffklassen mit ihren hauptsächlichen Vertretern und der Sonderwerkstoffe sowie wichtige Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltaspekte. Fundierte, aber verständlich dargebotene Fachinformation mit einem Minimum an chemischen Formeln, viele visuell ansprechende Grafiken und gut lesbare Texte zeichnen dieses Werk aus. Der Autor Wolfgang

Kaiser, hierzulande bestbekannt als Wegbereiter der Kunststofftechnik in der Hochschulbildung, weiss um die Bedürfnisse aktiver und künftiger Ingenieure aus eigener Erfahrung. Er hat das Buch mit viel Wissenswertem angereichert und mit Esprit und seinem Flair für die wesentlichen Aspekte geprägt. Damit spricht er Leser an, für die nicht die Chemie an sich im Vordergrund steht, sondern das Verständnis für die Grundlagen der Polymerwerkstoffe und den Umgang mit ihnen in Verarbeitung und Anwendung.

Prof. Johannes Kunz www.hanser.de

www.kraussmaffei.com

Kunststoffchemie als Bestseller

Mit der bereits fünften Auflage in eineinhalb Jahrzehnten liegt das wertvolle Standardwerk «Kunststoffchemie für Ingenieure» wiederum in gründlich überarbeiteter, aktualisierter Form vor. Neben den zahlreichen kleineren Optimierungen stechen zwei Neuerungen besonders heraus: Hinweise auf im Netz verfügbare Animationen zur Veranschaulichung von Verarbeitungsvorgängen sowie die 40

Bild: Hanser

Kaiser, W.: Kunststoffchemie für Ingenieure. Carl Hanser Verlag München, 5. Aufl. 2021.

ISBN 978-3-446-45191-9; EBook ISBN 978-446-46602-9

eingestreuten «Pathologischen Befunde» zu möglichen Fehlern an Kunststoffen und Erzeugnissen. Das Buch vermittelt weit

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KUNSTSTOFF XTRA

News

Seit dem 1. März 2021 hat die AMKmotion GmbH + Co KG mit Stefan Buchner einen neuen Geschäftsführer. Das Unternehmen, das international zu den Technologieführern in den Bereichen elektrische Antriebstechnik, Steuerungstechnik und industrielle Automatisierungstechnik zählt, ist seit der Übernahme durch die Arburg-Unter-

Bild: privat

AMKmotion: Neuer Geschäftsführer

Stefan Buchner

So gelingt Kunststoffrecycling Rund 380 Millionen Tonnen Kunststoff werden weltweit pro Jahr produziert. Das schafft nicht nur wertvolle Arbeitsplätze, sondern auch ein Müllproblem. Die Lösung kann jedoch nicht der Verzicht auf Kunststoffprodukte sein, sondern vielmehr eine funktionierende Kreislaufwirtschaft. Dafür ist viel Aufklärungsarbeit in der Branche notwendig. Erfahrungswerte aus konkreten Umsetzungen und der Kooperation der Abfallwirtschaft mit der Kunststoffbranche sind wichtige Erfolgsbausteine dafür.

Im Projekt Circumat haben Leitbetriebe und Forschungseinrichtungen entlang der gesamten Kunststoff-Wertschöp-

fungsket te verschiedene Anwendungen aus PostConsumer-Rezy­k laten entwickelt. Als Resultat daraus entstand ein Leitfaden, der der gesamten Kunststoffbranche nützen soll. «In einem 20-seitigen Nachschlagewerk klären wir auf, wo und wann der Einsatz von Rezyklaten sinnvoll ist und wo eher nicht. Und das sehr praxisnah. Anhand realisierter Beispiele wird gezeigt, wie vor allem Polyolefin-Rezyklate wieder in qualitativ hochwertigen Anwendungen eingesetzt werden», erklärt Dr. Christoph Burgstaller, Geschäftsführer des TCKT, der den Leitfaden verfasst hat. www.kunststoff-cluster.at

nehmerfamilien Hehl und Keinath «Member of the Arburg Family». An der Spitze von AMKmotion steht damit ein ausgewiesener Branchen-Experte, der über langjährige und internationale Erfahrungen in den entsprechenden Geschäftsfeldern verfügt.

Stefan Buchner hat ein Maschinenbaustudium an der FH Re-

genburg absolviert und danach Erfahrungen im industriellen Produktions- und Planungsumfeld gesammelt. Vor seinem Einstieg bei AMKmotion arbeitete der 39-jährige mehrere Jahre bei einem mittelständischen Unternehmen im Bereich Antriebstechnik, Steuerungstechnik und Automation. www.arburg.com

Wittmann firmiert um Seit Ende Januar 2021 firmiert die Wittmann Kunststoffgeräte GmbH in Wien unter dem neuen internationaleren Firmenwortlaut Wittmann Technology GmbH. Für die beiden Produktionswerke von Wittmann in Wien steht für 2021 neben einem massiven Umbau der Zentrale in der Lichtblaustrasse eine Erweiterung des Gebäudes in der Percostrasse an.

Hier ist ein Ausbau der Entwicklungsabteilungen im Bereich der Mechatronik und Softwareentwicklung geplant.

Es werden zusätzlich 1050 m² an Büro- und Testfläche zur Verfügung stehen.

Eine nennenswerte Investition ist auch bei Wittmann Batten-

feld in Kottingbrunn unmittelbar vor der Umsetzung. Hier soll ein vollautomatisches Palettenregallager mit ca. 1500 Palettenstellplätzen errichtet werden. Zu diesem Zweck wird im Mai mit einem Zubau mit einer Fläche von ca. 3000 m² begonnen. Die Fertigstellung und Inbetriebnahme ist bis 2023 geplant. Zusätzlich zum vollautomatischen Palettenregallager werden mit diesem Zubau ein eigener Lager- und Kommissionierbereich, zusätzlich Montagefläche für Vertikalmaschinen und Grossmaschinen als auch eine neue Elektrowerkstatt zur Verfügung stehen. www.wittmann-group.com

Die Nominierten für den Swiss Packaging Award 2021 stehen fest. 24 Verpackungslösungen in sechs Kategorien und zwei Sonderwertungen dürfen auf eine Auszeichnung mit dem renommierten Schweizer Verpackungspreis hoffen. Die Sieger am 10. Juni bekanntgegeben. Das Schweizerische Verpackungsinstitut SVI als Ausrichter des Wettbewerbs hofft, dass die Preisverleihung 4/2021

Bild: SVI Verpackung

Swiss Packaging Award 2021: Nominierungen

Insgesamt wurden 46 Verpackungslösungen eingereicht.

in diesem Jahr wieder physisch stattfinden kann.

Insgesamt wurden 46 Verpackungslösungen von 34 verschiedenen Teilnehmern eingereicht. Darunter fünf Anmeldungen für den Nachwuchspreis, bei dem Schülerinnen und Schüler sowie Studierende ihre Verpackungsideen präsentieren können. Der erstmals ausgeschriebene Sonderpreis Kreislaufwirtschaft ver-

zeichnete 15 Einreichungen.

Die Kategorie Nachhaltigkeit war mit 26 Einreichungen besonders stark vertreten und spiegelt die Anforderungen der Zeit wider: Die Verpackungsunternehmen stehen unter enormem Druck, rezyklierbare und wiederverwendbare Verpackungen, v.a. im Kunststoffbereich zu entwickeln. www.svi-verpackung.ch 41

KUNSTSTOFF XTRA

News

Verpackungslösungen für Corona-Impfstoffbehälter

Bild: Arburg

Bild: Fischer Söhne

arburgXvision, die Zweite

Studio Talk (v.l.): Guido Marschall, Oliver Giessen, Werner Faulhaber.

Qualitätskontrolle.

Es geht Schlag auf Schlag: Nach der erfolgreichen Premiere im Januar verfolgten am 25. Februar 2021 wieder rund 1000 Teilnehmer die zweite Sendung von arburgXvision.

«Kunststoffteile produzieren – (fast) ohne Limits!» lautete das Thema des interaktiven zweistündigen Live-Internet-TVEvents. Im Arburg-Fernsehstudio waren hochrangige Experten vor Ort: Oliver Giesen, Bereichsleiter Vertrieb Deutschland, und Werner Faulhaber, Bereichsleiter Entwicklung, beleuchteten alle Aspekte des zentralen Themas der Maschinenverfügbarkeit. Wichtige Praxistipps gab Uwe Klumpp, Abteilungsleiter Produktschu-

«Mit der Nachfrage nach Corona-Impfstoffen ist auch der Bedarf an Verpackungslösungen gestiegen», sagt Iwan Tresch, CEO der Fischer Söhne AG. Gefragt sind Unternehmen, die in der Lage sind, die Bedürfnisse der Medizinunternehmen rasch und flexibel abzudecken – und zwar trotz den Corona bedingten Einschränkungen wie Lockdowns und Schutzmassnahmen. «Als typisches KMU verfügen wir über sehr flexible Strukturen», sagt Tresch. «Und wir waren rechtzeitig bereit, unsere Produktion anzupassen.» Zum Beispiel bei der Herstellung von Kanistern zur Lagerung von Desinfektionsmitteln. Aber auch in ei-

lung, bei zwei interessanten Liveschaltung ins Lossburger Schulungscenter.

Dass das Format «arburgXvision» mit dem praxisnahen Thema das Interesse der rund 1000 Teilnehmer voll getroffen hatte, belegten sowohl das Feedback im Chat als auch die interaktiv eingestreuten Umfragen unter der aussagekräftigen Spritzgiess-Community. So antworteten 58 Prozent der deutschen und 75 Prozent der internationalen Zuschauer am Ende der Sendung, dass das Thema «Nutzungsgrad» für sie nachhaltig an Bedeutung gewonnen habe. www.arburg.com

nem anderen Segment gelang dem Schweizer Unternehmen der Start einer vielversprechenden Geschäftsbeziehung: So bezieht heute beispielweise das US-amerikanische Unternehmen SiO2 Medical Products Wannen und Nester von Fischer Söhne AG für die Verpackung von Injektionsfläschchen (Vials). «SiO2 schätzt unser technologisches Know-how und unsere kurzen Lieferfristen», sagt Tresch und präzisiert: «Unsere Reinraumproduktion läuft rund um die Uhr. Deshalb sind wir stets lieferbereit, für kleinere, aber auch für sehr grosse Auflagen.» www.fischersoehne.ch

Vakzine gegen Covid-19 sind sehr komplexe Produkte mit jeweils sehr unterschiedlichen Anforderungen. Das gilt nicht nur für die Herstellung, sondern auch die Logistik. Wirksamkeit, Qualität und Sicherheit sowie die schnelle Versorgung der Bevölkerung mit ausreichend Impfstoff haben dabei oberste Priorität. Die fragilen Covid19-Impfstoffe müssen ohne Unterbrechung der Kühlkette 42

Bild: IK

Corona-Impfstoffe bestens verpackt

M ehr weg t ranspor t verpackung aus EPS.

sicher in alle Teile der Welt transportiert werden. Denn die neuartigen Vakzine müssen im Gegensatz zu herkömmlichen Impfstoffen – zum Beispiel gegen Grippe – meist mit SüdpolMinusgraden tiefgekühlt gelagert und transportiert werden.

Eine Studie von DHL und McKinsey macht die Herausforderungen an den Transport deutlich: Für den Versand von weltweit zehn Milliarden Impf-

stoff-Einheiten müssen 15 Millionen Kühlboxen auf rund 200 000 Paletten und in 15 000 Frachtflügen transportiert werden. An der Logistik wird es bei der schnellen und sicheren Versorgung der Bevölkerung mit Impfstoffen nicht scheitern. Die Verpackungsunternehmen sind gut vorbereitet und spielen eine systemrelevante Rolle in diesem Prozess. www.kunststoffverpackungen.de 4/2021

KUNSTSTOFF XTRA

News

Die Hersteller von Kunststoffverpackungen in Deutschland melden weiter verschärfte Versorgungsengpässe bei verschiedenen Rohstoffen. Eine aktuelle Blitzumfrage unter den Mitgliedern der IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen zeichnet dabei ein zunehmend dramatisches Bild: Dreiviertel der teilnehmenden Firmen berichten von einer schlechten bis sehr schlechten Versorgungslage. Dies betrifft insbesondere die Rohstoffe PP, HDPE, LDPE und PA. Innerhalb von 24 Stunden haben 75 Firmen an der Umfrage ihres Branchenverbandes teilgenommen. «Die Kunststoffverpa-

Bild: IK

Herstellern von Kunststoffverpackungen fehlen wichtige Rohstoffe

Die Kunststoffverpackungshersteller sind alarmiert.

ckungshersteller sind alarmiert und in grosser Sorge», fasst IKHauptgeschäftsführer Dr. Martin Engelmann die aktuelle Situation zusammen. «Die Umfrageergebnisse zeigen eine deutliche Verschlechterung der Rohstoffversorgung gegenüber dem Jahresbeginn.

Und im Moment deutet nichts auf ein Ende dieser Versorgungsengpässe hin. Zusätzlich

www.kunststoffweb.de/stellenmarkt

belasten dramatische Preissprünge die Branche.» Über 80 Prozent der Kunststoffverpackungshersteller geben mittlerweile an, dass ihre Produktion und damit ihre Lieferfähigkeit bereits eingeschränkt sind. Für die nächsten Wochen erwarten ebenfalls vier Fünftel eine Fortsetzung oder sogar Verschärfung dieser Entwicklung. Die steigende Zahl von, zumeist sehr kurzfristig erklärten Force-Majeure-Meldungen durch die Rohstofflieferanten in Deutschland und Europa verschärfen die Situation zusätzlich. Acht von zehn Verpackungsherstellern in Deutschland sind momentan von

einem oder mehreren ForceMajeure-Fällen betroffen.

«Wenn die Produktion von Verpackungen mangels Rohstoffen still steht, gefährdet das auch die systemrelevante Versorgung der Bevölkerung mit sicher verpackten Lebensmitteln und medizinischen Produkten», betont Dr. Engelmann. «Wir appellieren daher eindringlich an unsere Partner in der Kunststofferzeugenden Industrie, die Verpackungshersteller in Deutschland in dieser Krise nicht hängen zu lassen und alle möglichen Hebel in Bewegung zu setzen, um die Situation so schnell wie möglich zu entschärfen.» www.kunststoffverpackungen.de

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15.03.2021 12:34:08

Der Berufsverband der Ingenieure und Architekten in der Schweiz

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News

Das Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg hat mit Beginn des Jahres 2021 seinen PowderBed-Fusion-Bereich um das «Multi-Jet-Fusion»-Verfahren (MJF) ergänzt. Der Druckerhersteller HP Inc. bietet der additiven Fertigung mit seinem Modell «Jet Fusion 580» eine Technologie, mit welcher Bauteile aus weissem PolyamidPulver bereits während der Fertigung mit CMYK-Farbkartuschen schichtweise eingefärbt werden können.

Gegenüber dem LasersinterVerfahren (LS) bedingt die Herstellung farbiger Modelle hier somit keine zusätzlichen Prozessschritte mehr. Durch die enge Zusammenarbeit des SKZ mit der HP Deutschland GmbH und der Solidpro GmbH haben sich drei Firmen gefunden, die es sich zur Aufgabe gemacht haben, die Forschung im 3DDruck entscheidend voranzu-

Bilder: SK Z

Jetzt wirds bunt

Das SKZ erweitert sein 3D-Druck-Portfolio um die MJF-Technologie.

treiben. Während das am SKZ vorhandene LS-System durch seine Offenheit besticht und daher insbesondere aus der Forschung an neuartigen 3DDruck-Materialen nicht wegzudenken ist, verfügt die MJFMaschine über eine deutlich höhere Baugeschwindigkeit, eine feinere Schichtauflösung, eine verbesserte Oberflächenqualität sowie ein durch den

Neues online-Studio am SKZ

Peter Selzam ist vom Digitalunterricht per Videocall überzeugt.

Dass Meisterkurse auch ohne Präsenzunterricht funktionieren, hat das Kunststoff-Zentrum SKZ eindrucksvoll bewiesen: So ist etwa der Industriemeisterkurs «Kunststoff und Kautschuk» auch online ein echter Erfolg. Aufgrund der aktuellen Corona-Pande44

mie stellte das SKZ komplett auf digitalen Unterricht um.

Dafür wurde eigens ein neues Onlinestudio eingerichtet.

Nach anfänglicher Skepsis hat inzwischen auch Peter Selzam, Dozent für den Industriemeisterkurs, Gefallen an der neuen Unterrichtsform gefunden.

Fusing Agent bedingtes homogeneres Verschmelzen der Pulverpartikel, wodurch die für die additive Fertigung typischen Anisotropien in den Bauteilen minimiert werden.

Das Hauptanwendungsgebiet des MJF-Verfahrens besteht analog zum LS hauptsächlich in der Fertigung von Einzelstücken bis hin zur Kleinserie. Durch die fehlende Notwendigkeit von

Stützstrukturen ist auch hier die Herstellung komplexer Geometrien mit umfangreicher Funktionsintegrationen möglich.

Das Einbringen von Farben in 3D-gedruckte Modelle ermöglicht neben dem optischen Aspekt auch bedeutende praktische Anwendungen. So können in der Medizin dreidimensionale, physische Modelle aus Patientendaten wie zum Beispiel MRT-Bildern generiert und gedruckt werden, welche anschliessend patientenspezifisch in der Vorbereitung und Bewertung von Therapiemöglichkeiten ihren Einsatz finden. Ein Tumormodell mit farbig markierten Rändern könnte beispielsweise die Planung einer Resektion erleichtern und in der Durchführung die Operationszeit und das Risiko für den Patienten deutlich minimieren. www.skz.de

SKZ Kaffee-Pause «Die SKZ-Kaffeepause war eines der besten Events der letzten Zeit.» In diese Richtung äusserten sich viele begeisterte Teilnehmer nach dem SKZOnlineevent am 11. Februar 2021. Mit über 350 Teilnehmern konnte die SKZ KaffeePause ihre Teilnehmerzahlen nach dem erfolgreichen Auftakt am 20. November 2020 mehr als verdoppeln.

«Wir sind von dem Zuspruch aus der Branche und dem positiven Feedback überwältigt», freut sich Bettina Dempewolf, Leiterin des Bereichs Netzwerk und Event am SKZ, über den Erfolg.

Bei der zweiten kostenlosen virtuellen Veranstaltung für die

gesamte Kunststoffbranche ging es um das Thema «Digitalisierung in der Kunststoffverarbeitung – Wo stehen wir und wo geht der Weg hin»? Den Impulsvortrag hielt dieses Mal Sebastian Dombos von Engel Deutschland.

3D-Druck ist der Schwerpunkt der nächsten SKZ Kaffee-Pause am 15. April 2021.

Kontakt FSKZ e. V. Frankfurter Strasse 15–17 D-97082 Würzburg +49 931 4104-0 www.skz.de

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KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

Prozesswärme mit Infrarot-Technologie von Leister

Die leistungsstarken Krelus-Infrarotstrahler von Leister eignen sich für kundenspezifische Infrarot-Lösungen in verschiedenen Indus­trieanwendungen.

Immer, wenn es um hohe Strahlungsintensität, leichte Regelbarkeit, kurze Reaktionszeit und massgeschneiderte Lösungen bei optimaler Wirtschaftlichkeit geht, sind Krelus-Infrarot-Lösungen von Leister gefragt und haben sich weltweit bewährt.

Einsatzgebiete: – Automobil-Industrie: Herstellungs- und Verarbei-

tungsprozess für Kunststoffteile und Verbundteile – Bauwesen: Produktion elastischer Fussböden, Tapeten, Arbeitsplatten für Küchen – Luftfahrt: Bearbeitung von Materialien bei hohen Temperaturen – Produktion von Konsumgütern, z. B. Prägen von Fussball-Leder, Laminieren von Hightech-Materialien

für Ski, Bearbeiten von Kunstleder – Medizin und Pharma: Herstellungsprozess von medizinischer Ausrüstung, z. B. Atemschutzmasken Leister Technologies AG Galileo-Strasse 10 CH-6056 Kägiswil +41 41 662 74 74 info@krelus.ch www.leister.com

Extrusionstechnologie für zukunftsorientierten Biowerkstoff RenCom AB hat den Produktionsbeginn von Renol angekündigt, einem auf Lignin basierenden Material. Durch Verwendung der ZSK-Doppelschneckenextruder-Technologie kann Lignin in einen haltbaren, wiederverwendbaren Biowerkstoff umgewandelt werden. Renol kann in Verhältnissen von bis zu 50 % in Anwendungen wie Folien (Einkaufstaschen, Mulchfolien oder Tragetaschen), Spritzguss (Möbel und Automobilteile) und als Füllstoff für KunstrasenFussballplätze dienen. Der Werkstoff kann direkt in vorhandener Produktionsinfrastruktur ohne jegliche Veränderungen an Maschinen oder Methoden verwendet werden.

Mit einem sehr niedrigen CO2Fussabdruck und Wasserverbrauch sowie ausgezeichneten mechanischen und physikali-

schen Eigenschaften ist Renol eine leistungsstarke Lösung, um die Verwendung von Kunststoffen auf fossiler Grundlage zu verringern oder sogar zu ersetzen.

Coperion hat in Zusammenarbeit mit RenCom ein komplettes Extrusionssystem entworfen, das einen gleichsinnig drehenden ZSK Mv Plus Dop-

pelschneckenextruder sowie Zusatzausrüstung umfasst. Die ZSK-Mv-Plus-Baureihe vereint ein optimal aufeinander abgestimmtes grosses freies Schneckenvolumen mit hohen Schneckendrehzahlen und einem hohen spezifischen Drehmoment. Dank der tief geschnittenen Schneckengänge ist die thermische Belastung

des Rohmaterials sehr gering, und die Produktverarbeitung erfolgt sehr schonend. Zum Lieferumfang von Coperion gehören ein ZSK Doppelschneckenextruder, gravimetrische Dosier vorrichtungen, ein Stranggranuliersystem, eine Lignin-Sackentleerstation und eine Big-Bag-Station. Das System wurde kürzlich erfolgreich in Betrieb genommen, und die Produktion begann bereits planmässig. RenCom kann künftig über 1000 Tonnen Renol im Jahr produzieren.

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Masterbatch und Compounds 4/2021

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Produkte

Arburg Turnkey-Anlage setzt neue Massstäbe Zur Hannover Messe Digital Edition 2021 (12.–16.04.) präsentiert Arburg eine neu konzipierte Turnkey-Anlage, die Massstäbe setzt hinsichtlich Digitalisierung, Automation und Circular Economy in der Kunststoffverarbeitung. Der informationstechnisch vernetzte Allrounder 370 A mit 600 kN Schliesskraft fertigt Trinkbecher im Knitter-Look. Das Produkt lässt sich inline optisch veredeln, individuell mit Informationen zum Recycling kennzeichnen und zu 100 Prozent rückverfolgen.

Das Exponat fertigt mit einem 1-fach-Heisskanalwerkzeug einen Knitterbecher aus PP. Die Handhabung übernimmt ein neues vertikales Robot-System

Ettlinger ERF350 HochleistungsSchmelzefilter

Die Maag Group, ein breit diversifizierter, globaler Lösungsanbieter von Pumpen- & Filtrationssystemen, Granulier- und Pulverizingsystemen, Recyclinganlagen sowie Lösungen im Bereich der Digitalisierung für den Einsatz in der Polymerindustrie, zeigt ihre neuesten Innovationen auf der Chinaplas 2021 in Shenzhen vom 13. bis 16. April. Das Highlight am Stand ist der ERF350, ein kontinuierlicher HochleistungsSchmelzefilter für die Filtration von gering bis stark ver46

schmutzten Polymer-Rohmaterialien. Der Filter ist selbstreinigend und mit einer permanent rotierenden, perforierten Siebtrommel ausgestattet, durch die ein Schmelzestrom von aussen nach innen fliesst. Ein Abstreifer entfernt Verunreinigungen, die an der Oberfläche zurückgehalten werden, und führt sie dem Austragssystem zu. So arbeitet der Filter automatisch, ohne Unterbrechungen über lange Zeiträume und ohne dass das Sieb ausgetauscht werden muss. Die Vorteile: geringste Schmelzeverluste sowie gute Durchmischung und Homogenisierung von hochverschmutzten Polymerschmelzen.

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Multilift V 20 mit 20 kg Traglast im Queraufbau. Der aus dem Werkzeug entnommene Becher wird zunächst einer Plasmabehandlung und danach einer Digitaldruck-Station zugeführt. Somit ist die Produktveredelung direkt in die Fertigungszelle integriert. Um die Knitterfläche des Bechers bedrucken zu lassen, kann man per Tablet zwischen drei verschiedenen Bildmotiven auswählen. Zusätzlich wird der Becher auf seiner polierten Fläche mit zwei DM-Codes ergänzt – auf dem einen sind die

Prozessdaten für die Rückverfolgbarkeit hinterlegt und auf dem anderen die Materialinformationen für das Recycling. Bei dieser Anwendung visualisiert das Scada-System Arburg Turnkey Control Module (ATCM) alle relevanten Prozess- und Qualitätsdaten und führt sie teilespezifisch zusammen.

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Neue Hasco Schutzkappen für Anschlussnippel Beim Einsatz von Temperiersystemen in Spritzgiesswerkzeugen ist eine Verunreinigung der Arbeitsumgebung durch das Austreten von Temperiermedien möglichst zu vermeiden. Auch Anschlussnippel sollten vor Verschmutzung und Beschädigungen geschützt werden.

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Durch den Einsatz der Schutzkappen wird zudem eine Verschmutzung der Temperierka-

näle von aussen effektiv vermieden.

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