KunststoffXtra 11/2020

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

November 2020

KUNSTSTOFF XTRA

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

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EDITORIAL

Kreativität ist gefragt Umweltschutz und da vor allem der Ressourcenverbrauch ist ein drängendes Thema. In der Schweiz konsumieren wir 2,8-mal mehr Ressourcen als

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global verfügbar sind pro Person. Wir konsumieren also nicht nachhaltig und leben auf Kosten künftiger Generationen und anderer Erdteile. Selbstverständlich gilt das nicht nur für die Schweiz, sondern für die meisten westlichen Industrienationen.

Nun gibt es aber Gegentrends. Zahlreiche Wissenschaftler beschäftigen sich damit, wie wir nachhaltiger Leben können. Auch in der Industrie werden viele Projekte umgesetzt, um den Ressourcenverbrauch zu verringern. Bei all den düsteren Aussichten gibt es immer auch viele Menschen, die etwas für den Schutz der Umwelt unternehmen.

In der Kunststoffindustrie laufen aktuell viele Bestrebungen hin zu einer Kreislaufwirtschaft. Dabei werden Energie- und Materialkreisläufe geschlossen, was den Ressourceneinsatz und die Abfallproduktion verringert.

Gängige Methoden dazu sind langlebige Konstruktionen, Instandhaltung, Reparatur oder Recycling.

Das derzeit noch vorherrschende Prinzip der industriellen Produktion ist die Linearwirtschaft. Ein Grossteil der eingesetzten Rohstoffe werden dabei am Ende des Produktlebenszyklus deponiert oder verbrannt und nur ein kleiner Anteil wird wiederverwendet.

Denkt man aus heutiger Sicht an die wirtschaftlichen Interessen von Unternehmen, wird sofort klar, dass der Umbau der aktuellen Wirtschaftsweise hin zu einer Kreislaufwirtschaft kein einfacher ist. Das lässt sich auch daran danke bereits in der Richtlinie des Rates der Europäischen Gemeinschaft 1975 formuliert wurde.

Solche tiefgreifenden Umwälzungen brauchen Zeit. Nun ist es aber soweit und es gibt viele kreative Ideen und Innovationen, an denen Menschen arbeiten, um in Zukunft kreislauffähige Stoffströme zu etablieren. Beispielsweise wurden 2019 in Deutschland knapp 14 % der verarbeiteten Kunststoffmenge durch Rezyklate gedeckt, Tendenz steigend.

Thomas Meier, Redaktor 11/2020

Masterbatch

erkennen, dass das aktuelle Trendthema Kreislaufwirtschaft als Grundge-

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INHALTSVERZEICHNIS

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FOKUS Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft

Kunststoffrecycling ist ein komplexes Thema. Das lässt sich allein daran erkennen, wie vielfältig die technischen und logistischen Innovationen aus der Branche sind.

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WERKSTOFFE

EXTRUSION Innovation in der Profil Co-Extrusion

Mittels Co-Extrusion lassen sich in einem Profil recycelter Kunststoff als Füllmaterial einbringen oder mechanische Eigenschaften mit einer verstärkten Kernschicht verbessern.

Additive Fertigungsverfahren bieten nun in Kombination mit einer automatisierten, simulationsgetriebenen Konstruktion neue Potenziale.

Aerogel – der Mikro-Baustoff der Zukunft

Aerogel ist ein hervorragender Wärmeisolator. Bislang wird es jedoch vor allem im Grossmassstab eingesetzt. Im Kleinmassstab waren Aerogele bislang kaum anwendbar.

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Für das Fügen von Kunststoffbauteilen stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Laserschweissen wird vor allem bei hohen Ansprüchen eingesetzt.

IMPRESSUM

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Die Fachzeitschrift für Werkstoffe – Verarbeitung – Anwendung

Jahrgang 10. Jahrgang (2020) 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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Das Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland liefert ein umfassendes Bild zu Produktion, Verarbeitung, Verbrauch, Abfallaufkommen und Verwertung des Werkstoffs. Kunststoff-Recycling und -Rezyklateinsatz haben sich als wesentlicher Bestandteil der Kunststoffbranche und der Rohstoffversorgung etabliert.

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

CIRCULAR ECONOMY Mehr Rezyklate und Kreislaufführung

VERFAHRENSTECHNIK Medizintechnische Geräte laserschweissen

Erscheinungsweise 10 × jährlich

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

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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 2020 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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INHALTSVERZEICHNIS

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FORSCHUNG/ ENTWICKLUNG

WIRTSCHAFT CIOs in der Zwickmühle

Kunststoff kann nachhaltig sein

Nachhaltige Kunststoffe, die sich selbst heilen, intelligente Eigenschaften aufweisen und bei Bedarf recycelt werden können, werden künftig an der Friedrich-Schiller-Universität Jena erforscht. Ein entsprechendes Projekt wird dazu mit zwei Mio. Euro von der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert.

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CIOs setzen auf Automatisierung und Künstliche Intelligenz (KI), um die wachsende Kluft zwischen begrenzten IT-Ressourcen und rapide steigender Cloud-Komplexität zu überbrücken.

SOFTWARE/ SIMULATION Digital first

Rico bildet mittels Simulationen einen kompletten Prozess im Vorhinein digital ab. Erst wenn ein Produkt digital ausgereift ist, wird ein Werkzeug gebaut und die Produktion gestartet.

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PUBLIREPORTAGE Chancen in der Logistik

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DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

gwk Temperiergeräte – Effizient und nachhaltig!

Unverzichtbar für eine CO2-neutrale Produktion

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VERANSTALTUNGEN

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MESSEN

Am Event der Schweizer Instandhaltungsbranche vom 10. und 11. Februar 2021 in Zürich zeigen führende Unternehmen und Verbände ihre Innovationen und branchenspezifischen Lösungen rund um die Fokusthemen «Predictive Maintenance» und «Data Management».

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Schon seit über 50 Jahren bietet gwk seinen Kunden besonders effiziente Lösungen zur Kühlung und Temperierung von industriellen Prozessen an und ist damit äusserst erfolgreich am Markt.

Gerade kompakte Temperiergeräte rücken bei der energetischen Betrachtung der Anwender immer mehr in den Focus mit dem Ziel, den CO²-Ausstoss zu senken wo immer möglich und wirtschaftlich vertretbar. In diesem Segment bietet gwk innovative Lösungen mit hocheffizienten Pumpeneffizienzmodulen, Longlife-Heizung mit Langzeitgarantie und intuitivem logotherm Bedienkonzept. gwk bietet seinen Kunden ein breites Portfolio an Temperiergeräten an. Dabei kann der

NEWS

Maintenance Schweiz – mehr als Instandhaltung

Das Logistikunternehmen Dachser unterstützt seine Mitarbeiter nicht nur in fachlicher Hinsicht, sondern bietet ihnen auch Zukunftsperspektiven.

ZUM TITELBILD

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06.10.20 10:50

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PRODUKTE

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LIEFERANTEN­ VERZEICHNIS

Anwender zwischen preiswerter Standardtechnologie oder hocheffizienter Technologie wählen. Zur Erleichterung der Auswahl hat gwk seine kompakten Temperiergeräte in Produktlinien gebündelt und stellt die Informationen hierzu auf der Landingpage zur Verfügung: www.temperiergeraete.com. gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH Vertreten durch: INGENIEURBUREAU DR. BREHM AG Lettenstrasse 2/4 CH-6343 Rotkreuz Telefon +41 41 790 41 64 info@brehm.ch www.brehm.ch 3

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Fokus

Innovationen für eine bessere Zukunft

Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft

Studien zeigen, dass 2019 Recyclingkunststoffe häufiger zum Einsatz kamen als zuvor und als Rohstoff für neue Kunststoffprodukte immer wichtiger werden. Wie Plastics Europe berichtet, wurden in Deutschland 13,7 Prozent der Kunststoffverarbeitungsmenge durch Rezyklate gedeckt; zwei Jahre zuvor lag der Anteil noch bei 12,3 Prozent. Die Rezyklatmenge stieg seit der letzten Erhebung 2017 pro Jahr um rund fünf Prozent, was wiederum einen Rückgang bei der Einsatzmenge neuer Kunststoffe zur Folge hatte. Diese verringerte sich im selben Zeitraum um 2,5 Prozent.

Kunststoffrezyklate kommen dabei in quasi allen Segmenten des Marktes zum Einsatz: bei hoch technischen Anwendungen wie dem Fahrzeugbau oder Elektrogeräten sowie besonders häufig im Baubereich (ca. 43 Prozent), in Verpackungen (ca. 24 Prozent) und der Landwirtschaft (ca. 11 Prozent). Die Kunststoffwertschöpfungskette trägt somit dazu bei, natürliche Ressourcen mittels Kreislaufführung zu schonen und die Rohstoffversorgung der Zukunft zu sichern. Dies spiegelt sich auch bei den Zahlen zum Recycling generell wider, wo ebenfalls Zuwächse zu verzeichnen sind. Von den in Deutschland angefallenen Kunststoffabfallmengen wurden im Jahr 2019 rund 2,9 Mio. t werkstofflich recycelt. Damit stieg die werkstoffliche Recyclingmenge im Zwei-Jahres-Vergleich um 3,2 Prozent, was vor allem auf den Anstieg bei Post-Consumer-Abfällen zurückzuführen ist.

Mehr Tempo erforderlich Allerdings sieht PlasticsEurope zahlreiche Hürden, die das Kunststoffrecycling erschweren: sei es die fortschreitende Deponierung kunststoffhaltiger Siedlungsab4

Bild: Pixabay

Kunststoffrecycling ist ein komplexes Thema. Das lässt sich allein daran erkennen, wie vielfältig die technischen und logistischen Innovationen aus der Branche sind. Der Weg hin zu einer Kreislaufwirtschaft ist lang und steinig – aber auch spannend.

Recycling ist ein komplexes Thema. Es kommt nicht nur auf die Stoffströme an, sondern auch auf die zahlreichen Verfahren, mit denen Abfälle wieder in den Werkstoffkreislauf überführt werden können.

fälle in einigen Teilen Europas, schwierige Marktbedingungen für Rezyklate oder sich teilweise widersprechende gesetzliche Regularien zum Beispiel beim Verbraucherund Umweltschutz. Dabei braucht es ein schnelles Wachstum bei den Rezyklatmengen, um die Nachhaltigkeitsziele von Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft und die damit einhergehende Marktversorgung mit Sekundärrohstoffen besser erfüllen zu können.

zyklate. Zur Herstellung von Kunststoffprodukten wurden 14 Millionen Tonnen eingesetzt, wovon wiederum 1,9 Mio. t aus Rezyklaten bestanden. Die Kunststoffabfallmenge betrug rund 6,3 Mio. t, wovon 46,4 Prozent werkstofflich, weniger als ein Prozent rohstofflich und 52,8 Prozent energetisch verwertet wurden.

Stoffstrombild auf einen Blick

In der Kunststoffbranche gibt es viele Akteure, die an innovativen Lösungen arbeiten, um diese Zahlen weiter zu verbessern – hin zu einer Kreislaufwirtschaft mit Kunststoffen. Im Rahmen der EU-Kunststoffstrategie hat sich die Europäische

In Deutschland wurden im vergangenen Jahr gut 20 Mio. t Kunststoff erzeugt, darunter etwa zwei Millionen Tonnen Re-

Digitale Plattform für europäisches Recycling

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Kommission verpflichtet, die Verwendung von Recycling-Kunststoffen bis 2025 auf 10 Mio. t zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, hat die Circularise Plastics Group einen «Offenen Standard für Nachhaltigkeit und Transparenz» eingeführt, der auf der Blockchain-Technologie und ZeroKnowledge-Proofs basiert.

EuPC führte das Instrument More ein (Monitoring Recyclates for Europe, Überwachung von Rezyklaten für Europa), um die Verwendung von Rezyklaten durch Verarbeiter zu erfassen. More soll sicherstellen, dass Verarbeiter, die in More die entsprechenden Angaben machen, durch einen gemeinsamen Ansatz eine zuverlässige und konsistente Erfassung der Verwendung von Rezyklaten erzielen. Die in More gemeldeten Mengen nehmen monatlich zu, und in den kommenden Jahren werden neue Kunststoffverarbeitungs-Unternehmen dem System beitreten.

Transparente Materialströme Die EuPC-Strategie steht im Einklang mit der Mission von Circularise, eine Transparenz von Materialströmen zu ermöglichen und gleichzeitig den Datenschutz und die Vertraulichkeit zu wahren. Als Teil des umfassenderen Ziels dieser Zusammenarbeit wollen die Unterzeichner insbesondere die Entwicklung einer digitalen Plattform erleichtern, um die Rate der Kunststoff-Recyclingaktivitäten in Europa zu überwachen und zu testen, wie der «Offene Standard für Nachhaltigkeit und Transparenz» dafür angewendet werden kann.

Dazu wollen sie neue Technologien, wie zum Beispiel Blockchain, in ihr Beobachtungssystem integrieren, um sicherzustellen, dass die More-Plattform zukunftssicher ist.

Fokus

teiligten und Wertschöpfungsketten hinweg zu ermöglichen.

EuPC, Circularise, Covestro und Domo Chemicals zielen darauf ab, Interessenvertreter zusammenzubringen, die zur Entwicklung der Plattformen More und Circularise beitragen können. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit wollen sie in den kommenden Monaten einen Prototyp mit einer Liste von Zielunternehmen testen.

Konsumenten mit einbeziehen Doch Recycling betrifft nicht nur Industrieunternehmen sondern auch Konsumenten. Diesem Umstand trägt der Verein PRS PET-Recycling Schweiz Rechnung: Leere PET-Getränkeflaschen werden ab sofort in der ganzen Schweiz im Auftrag von PETRecycling Schweiz durch die Post abgeholt. Der neue Service ist auf Privathaushalte ausgerichtet und wurde 2019 in fünf Gemeinden ausgiebig getestet.

«Wir sind der festen Überzeugung, dass nur ein kundenfreundliches Recyclingsystem ein gutes Recyclingsystem ist», so Jean-Claude Würmli, Geschäftsführer von PET-Recycling Schweiz. «Recycling soll keine mühsame Pflichtaufgabe sein, sondern einfach, schnell und effizient erledigt werden können. Die Kooperation mit der Post als Logistikpartnerin schafft ein Angebot, das genau diesem Grundgedanken entspricht.»

Weil die Post bereits heute alle Schweizer Haushalte anfährt, muss für die PETSammlung keine neue Logistik aufgebaut werden. Die Rückgabe erfolgt über 45-Liter-Sammelsäcke. Ausserdem habe der Pilotversuch gezeigt, dass die bestehenden Logistik-Kapazitäten ausreichen und keine zusätzlichen Fahrten oder Fahrzeuge gebraucht werden.

Industriestandard hat hohe Relevanz

Chancen für den Klimaschutz

Alle Organisationen, die hinter dieser Zusammenarbeit stehen, betrachten einen neuen Industriestandard als ein wichtiges Element in einem grösseren Rahmen: ein sicheres, gemeinsam genutztes OpenSource-Datenaustauschsystem für die globalen Wertschöpfungsketten, um die Rückverfolgung von Materialien während des gesamten Lebenszyklus über alle Be-

Recycling ist ein komplexes Thema. Es kommt nicht nur auf die Stoffströme an, sondern auch auf die zahlreichen Verfahren, mit denen Abfälle wieder in den Werkstoffkreislauf überführt werden können.

Der Think Tank IN4climate.NRW kommt in seinem Diskussionspapier «Chemisches Kunststoffrecycling» zum Schluss, dass die Pyrolyse von gemischten Kunststoffabfällen

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die chemische Industrie sowie die Abfallwirtschaft klimafreundlicher machen kann.

Im Papier zeigen die Autoren Potenziale und Entwicklungsperspektiven für NRW auf – mit dem Ziel, wissenschaftliche Grundlagen für Investitionsentscheidungen und Projektentwicklung im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu schaffen.

Gemischte Kunststoffarten erschweren das Recycling Mehr als sechs Millionen Tonnen Kunststoffabfälle fallen in Deutschland jährlich an, nur etwas weniger als die Hälfte kann werk- und rohstofflich genutzt werden, der Rest wird thermisch verwertet, also verbrannt. Gerade gemischte Kunststoffarten erschweren das Recycling. Hier setzt das chemische Recycling an. Bei diesem Verfahren werden die Stoffe durch hohe Temperaturen zersetzt und in kleinere Moleküle aufgespalten. Diese lassen sich im Sinne der Kreislaufwirtschaft in neue Kunststoffe oder chemische Grundstoffe überführen. Die Schätzungen gehen von bis zu zwei Millionen Tonnen Kunststoffab­ fall jährlich aus, der auf diese Weise wiederverwendet werden könnte.

Intelligente Materialien Im Zusammenhang mit der Schwierigkeit, Verbundwerkstoffe zu recyceln, verfolgt die Universität Jena einen anderen Ansatz. Eine Forschungsgruppe erhielt unlängst zwei Millionen Euro zur Erforschung intelligenter, wiederverwertbarer Kunststoffmaterialien.

Die sogenannten Vitrimere sind schaltbar.

Das bedeutet, ihre Verarbeitbarkeit lässt sich steuern. Damit liessen sich Verbundwerkstoffe herstellen, die bei Bedarf wieder getrennt und anderweitig verwendet werden könnten. Konkrete Anwendungen gibt es noch keine, aber die Forscher versprechen sich durch die Finanzierung in den kommenden Jahren entscheidende Erkenntnisse zu dieser neuen Materialklasse. www.plasticseurope.org www.covestro.com www.domochemicals.com www.plasticsconverters.eu www.petrecycling.ch IN4 climate.NRW www.uni-jena.de

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Werkstoffe

Wärmeisolation für Kleinstbauteile

Aerogel – der Mikro-Baustoff der Zukunft

Empa-Forschern ist es nun gelungen, Aerogele auch für die Mikroelektronik und im Bereich der Feinmechanik zugänglich zu machen: Ein Beitrag in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift «Nature» zeigt auf, wie 3D-gedruckte Teile aus Silica-Aerogel und Silica-Komposit-Werkstoffen mit hoher Präzision hergestellt werden können.

Dies eröffnet zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten in der Hightech-Industrie, etwa in Mikroelektronik, Robotik, Biotechnologie und Sensorik.

Hinter der schlichten Überschrift «Additive manufacturing of silica aerogels» – der Artikel erschien am 20. August in der Fachzeitschrift «Nature» – verbirgt sich eine bahnbrechende Entwicklung. Silica-Aerogele sind leichte, poröse Schäume, die hervorragend thermisch isolieren. In der Praxis sind sie für ihr sprödes Verhalten bekannt, weshalb sie im Grossmassstab meist mit Fasern oder mit organischen bzw. Biopolymeren verstärkt werden. Aufgrund des spröden Bruchverhaltens ist es auch nicht möglich, kleine Stücke aus einem Aerogel-Block herauszusägen oder zu -fräsen. Auch das Erstarren von Aerogelen in miniaturisierten Gussformen gelingt nicht zuverlässig – was zu hohen Ausschussraten führt. Im Kleinmassstab waren Aerogele daher bislang kaum einsetzbar.

Stabile, wohlgeformte Mikrostrukturen Dem Empa-Team um Shanyu Zhao, Gilberto Siqueira, Wim Malfait und Matthias Koebel ist es nun gelungen, mit Hilfe eines 3D-Druckers stabile, wohlgeformte Mikrostrukturen aus Silica-Aerogel herzustellen.

Die gedruckten Strukturen können bis zu einem zehntel Millimeter dünn sein. Die Wärmeleitfähigkeit des Silica-Aerogels liegt bei knapp 16 mW/(m*K) – sie ist damit 6

Bilder: Empa

Aerogel ist ein hervorragender Wärmeisolator. Bislang wird es jedoch vor allem im Grossmassstab eingesetzt, etwa in der Umwelttechnik, bei physikalischen Experimenten oder in der industriellen Katalyse. Im Kleinmassstab waren Aerogele bislang kaum einsetzbar.

Um zu zeigen, dass sich feine Aerogel-Strukturen im 3D-Druck fertigen lassen, druckten die Forscher eine Lotusblüte aus Aerogel.

nur halb so gross wie diejenige von Polystyrol und sogar deutlich kleiner als diejenige einer unbewegten Luftschicht mit 26 mW/(m*K). Gleichzeitig weist das neuartige, 3D-gedruckte Silica-Aerogel erst noch bessere mechanische Eigenschaften auf und lässt sich sogar bohren und fräsen. Dadurch ergeben sich vollkommen neue Möglichkeiten zur Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Aerogel-Formteilen.

Mit der inzwischen zum Patent angemeldeten Methode ist es möglich, die Fliessund Erstarrungseigenschaften der silikatischen Tinte, aus dem später das Aerogel entsteht, exakt einzustellen, sodass sowohl selbsttragende Strukturen als auch hauchdünne Membranen gedruckt werden können. Als Beispiel für überhängende Strukturen druckten die Forscher Blätter und Blüten einer Lotusblume. Das Versuchsobjekt schwimmt aufgrund der hy­

drophoben Eigenschaften und geringen Dichte des Silica-Aerogels auf der Wasseroberfläche – genau wie sein natürliches Vorbild. Auch der Druck von komplexen 3D-Multimaterial-Mikrostrukturen ist durch die neue Technologie nun erstmals möglich.

Isolationsmaterialien für Mikrotechnik und Medizin Mit solchen Strukturen ist es nun vergleichsweise trivial, auch kleinste elektronische Bauteile voneinander thermisch zu isolieren. Die Forscher konnten bereits die thermische Abschirmung eines temperaturempfindlichen Bauteils sowie das thermischen Management eines lokalen «Hot Spots» auf eindrückliche Art demonstrieren. Eine weitere mögliche Anwendung ist die Abschirmung von Wärmequellen im 11/2020

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Werkstoffe

Inneren medizinischer Implantate, die zum Schutz des Körpergewebes eine Oberflächentemperatur von 37 Grad nicht übersteigen sollten.

Eine funktionelle Membran aus Aerogel Durch den 3D-Druck lassen sich Multischicht-Multimaterial-Kombinationen deutlich zuverlässiger und reproduzierbarer fertigen. Neuartige Feinstrukturen aus Aerogel werden machbar und eröffnen neue technische Lösungen, wie ein zweites Anwendungsbeispiel zeigt: Die Forscher konstruierten mittels einer ausgedruckten Aerogel-Membran eine «thermomolekulare» Gaspumpe. Diese Permeationspumpe kommt ganz ohne bewegliche Teile aus und wird in der Fachsprache auch als Knudsen-Pumpe bezeichnet, benannt nach dem dänischen Physiker Martin Knudsen. Das Wirkungsprinzip beruht auf dem eingeschränkten Gastransport in einem Netzwerk von nanoskaligen Poren oder eindimensionalen Kanälen, deren Wände an einem Ende heiss und am anderen Ende kalt sind. Das Team fertigte eine solche Pumpe aus Aerogel, dass an einer Seite mit schwarzen ManganoxidNanopartikeln dotiert wurde. Stellt man diese Pumpe ins Licht, dann wird sie an der dunkel eingefärbten Seite warm und beginnt Gase oder Lösungsmitteldämpfe von der kalten zur warmen Seite zu pumpen.

Abluftreinigung ohne bewegliche Teile Diese Anwendungen zeigen die Möglichkeiten des 3D-Drucks auf eindrückliche Weise: Das Hochleistungsmaterial Aerogel

Ein winziges, massgeschneidertes Schild aus Aerogel kann Wärme aus elektronischen Bauteilen wirkungsvoll abschirmen. Diese Wärmebildaufnahmen zeigen, wie die Hitze eines Spannungsreglers auf einem Motherboard abgeschirmt wird (links ohne Isolation, in der Mitte mit einem Aluminiumstreifen, rechts mit einem 3D-gedruckten, massgeschneiderten Aerogel-Block); rot/violett: hohe Temperaturen; grün/blau: tiefe Temperaturen).

wird durch den 3D-Druck zu einem Baumaterial für funktionelle Membranen, die sich rasch für verschiedene Anwendungen modifizieren lassen. Die lediglich durch Sonnenlicht angetriebene Knudsen-Pumpe kann nämlich mehr als nur pumpen: Ist die Luft mit einer Verunreinigung oder einem Umweltgift wie dem Lösemittel Toluol belastet, so kann die Luft mehrmals durch die Membran zirkulieren; der Schadstoff wird dabei durch eine an den Manganoxid-Nanopartikeln katalysierte Reak­ tion chemisch abgebaut. Derartige sonnengetriebene, autokatalytische Lösungsansätze bestechen in der Luftanalytik und -reinigung im Kleinstmasstab aufgrund ihrer Einfachheit und Langlebigkeit.

Inzwischen suchen die Empa-Forscher be-

reits nach Industriepartnern, die 3D-gedruckte Aerogel-Strukturen in neue Hightech-Anwendungen integrieren wollen.

Literatur S Zhao, G Siqueira, S Drdova, D Norris, C Ubert, A Bonnin, S Galmarini, M Ganobjak, Z Pan, S Brunner, G Nyström, J Wang, MM Koebel, WJ Malfait; Additive manufacturing of silica aerogels; Nature (2020), DOI: 10.1038/s41586-020-2594-0 Kontakt Empa Ueberlandstrasse 129 CH-8600 Dübendorf +41 58 765 11 11 www.empa.ch

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Werkstoffe

Materialien für medizintechnische Anwendungen

TPE für Kanülen-Schutzkappen

Impfungen, so die Einschätzung des Robert-Koch-Instituts, gehören zu den wichtigsten und wirksamsten präventiven Massnahmen, die in der Medizin zur Verfügung stehen. So haben umfassende Impfprogramme seit Mitte des 20. Jahrhunderts zur massiven Reduktion verschiedener Infektionskrankheiten oder sogar zu deren regionaler oder – wie im Falle der Pocken – globaler Ausrottung geführt. Die Gesundheitsbehörde der USA, die Centers for Disease Control and Prevention (CDC), zählt die Impfung zu den zehn herausragenden Errungenschaften der Medizin und des öffentlichen Gesundheitswesens. Die Impfung ist – da sind sich Wissenschaftler, Virologen und Behörden einig – der bedeutsamste Teil der Dispositionsprophylaxe innerhalb des allgemeinen Infektionsschutzes.

Bis zur Eradikation der Pocken 1978 (auch Keimeliminierung genannt = vollständige Eliminierung eines Krankheitserregers) wurden noch im 20. Jahrhundert weltweit 375 Mio. Todesfälle gezählt und allein in den USA forderten weitere, inzwischen kaum noch auftretende Infektionskrankheiten, 39 Mio. Erkrankungen pro Jahr. Im Jahr 2002 starben nach Angaben der WHO und der Global Alliance for Vaccines and Immunization (GAVI) noch über zwei Millionen Menschen an Infektionskrankheiten. Aktuell schätzt man, dass immer noch drei Kinder pro Minute (jährlich 1,5 Mio.) an durch Impfung verhinderbaren Infektio­ nen sterben.

Argumente gegen Impfungen Dabei ist die Gruppe derer, die absolut gegen das Impfen sind, gar nicht mal so klein. Die Hauptargumente gegen das Impfen sind nicht selten, dass die Wirksamkeit der Impfung nicht nachgewiesen werden könne, dass Impfung nicht lang8

Bild: Pixabay

Fragen, die derzeit in aller Munde sind: Wann ist der Impfstoff gegen Covid-19 da, wer hat ihn zuerst, wird das Impfen dann Pflicht, oder, wenn ich mich frei entscheiden darf, will ich mich überhaupt impfen lassen?

In den meisten Fällen wird der Impfstoff intramuskulär verabreicht.

fristig schütze und daher stets wiederholt werden müsse, dass die Impfung an der Krankheit krank mache, vor der sie eigentlich schützen solle, dass Impfung Allergien fördere und dass Nebenwirkungen und Risiken auftreten bzw. nicht einschätzbar seien, dass man statt auf Impfungen auch auf Antibiotika setzen könne, die Pharmaindustrie sich nur die Taschen voll machen wolle, dass selbst Ärzte von Impfungen abraten und schliesslich, dass es bei der Impfstoffherstellung oder -verabreichung zu Verunreinigungen kommen könne, die evtl. zu Erkrankungen führen und dass man mit richtiger Hygiene und Ernährung Erkrankungen vermeiden bzw. eine Minimierung des Ansteckungsrisikos erreichen könne.

Werkstoffe für Spritzen Eine lange Liste von Gegenargumenten, die auch jetzt wieder laut werden, denn die Frage steht im Raum, ob es zu einer Impfverpflichtung kommen wird, wenn es

denn einen Impfstoff gegen Sars-CoV-2 bzw. die dadurch ausgelöste Krankheit Covid-19 geben sollte. Nachdem es über Jahrzehnte in der Bundesrepublik keine Impfpflicht gab, wurde mit der verpflichtenden Impfung gegen Masern, die im November/Dezember 2019 beschlossen wurde und die ab 31. Juli 2021 wirksam wird, ein Tor zu weiteren Impfverpflichtungen aufgestossen.

Ob nun auf freiwilliger oder verpflichtender Basis, nicht nur der richtige Impfstoff muss vorhanden sein, auch das geeignete Werkzeug muss bereitstehen und für dessen Herstellung der passende Werkstoff.

Nachdem die Schluckimpfung (z. B. gegen Kinderlähmung – Poliomyelitis), bei der Lebendimpfstoff verabreicht wurde, der wiederum einige Infektionen auslöste, nicht mehr durchgeführt wird, bleibt für die passive oder aktive Immunisierung die Spritze oder Kanüle, die den Impfstoff intradermal (in die Haut), subkutan (unter die Haut) oder – und das ist der überwiegende Fall – intramuskulär (in den Muskel) appliziert.

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Verschiedene Sicherheitssyteme Was ist eine Kanüle, auch Infektionsnadel genannt? Kanülen sind Nadeln, die einen Hohlkörper aufweisen, einen darin beweglichen Kolben, eine konus- oder zylinderförmige Düse, eine am Kolbenende montierte Dichtung und eine Schutzkappe.

Letztere u.a. deshalb, weil Nadelstichverletzungen zu den häufigsten Arbeitsunfällen von medizinischem Personal zählen und ein erhebliches Gesundheitsrisiko darstellen. Um die Sicherheit und einen besseren Schutz zu gewährleisten, wurden im Jahre 2009 Rahmenrichtlinien in das EU-Gesetz übernommen. Es wurden unterschiedliche Sicherheitssysteme entwickelt: Es gibt Injektionskanülen, die sich in eine Schutzhülle zurückziehen, Kanülen mit arretierbarem Stichschutz und Kanülen mit Schutzkappen für eine sichere Entfernung der Kanüle. Die Entsorgung in gesicherten, stichfesten Behältern ist Vorschrift. Ausserdem darf die Kanüle nicht zurück in die Schutzkappe gegeben werden.

Die Kanülenspitze selbst ist scharf und sehr schräg, sodass sie eine Art Schnitt in die menschliche Haut macht, damit sie gut eindringen kann. Ihre Aufgaben bestehen insbesondere darin: Entnahme von Körperflüssigkeiten, Zufuhr/Injektion von medizinischen Flüssigkeiten, Wundspülung und Absaugung von flüssigen Stoffen, hygienische Entnahme von Medikamenten aus Aufbewahrungsbehältern. Die erste Injektionsspritze mit der flüssige Medikamente – sogenannte Injektabilia – appliziert werden konnten, wurde übrigens von dem Franzosen Charles-Gabriel Pravaz 1841 entwickelt. Während der Korpus der Einwegspritzen üblicherweise aus den Kunststoffen Polypropylen oder Cycloolefin-Copolymeren besteht, basieren die Dichtungen und Schutzkappen auf Gummi, Kautschuk, Silikon oder TPE.

Kunststoff für medizinische Anwendungen Viel spricht für den Einsatz von TPE, weil vergleichsweise problemlos zu verarbeiten. Auch deshalb, weil sie einen sehr geringen Anteil an emittierbaren Stoffen aufweisen, recyclebar und kosteneffektiv sind 11/2020

Werkstoffe

und sehr gute Dicht- und Hafteigenschaften aufweisen.

Mit den Provamed- Rezepturen 6145 TL, 6245 NC sowie 6345 NC stehen von Actega DS TPE speziell für medizintechnische Applikationen zur Verfügung, die eine Sterilisation des Endproduktes erfordern.

Das haben umfangreiche Tests vor und nach Einsatz der unterschiedlichen Sterilisationsverfahren bewiesen.

Die transparenten und naturfarbenen Varianten von TPE-Compounds erfüllen auch die Performance und Konformität nach USP 381. Darüber hinaus werden auch wichtige Faktoren, wie einfache Verarbeitung, Kosteneffizienz, niedrigerer Abfallanteil während der Produktion und Recyclebarkeit erfüllt.

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TPE – vielseitig und individuell einstellbar Die Provamed-TPE können auf eine Vielzahl kundenspezifischer Anforderungsprofile eingestellt werden. Darüber hinaus werden bei Actega DS die Materialien weiteren Tests unterzogen, wie etwa zur Sauerstoffdurchlässigkeit, unbeabsichtigt eingebrachte Stoffe (NIAS) oder Allergene.

Die TPE sind ausserdem frei von PVC, Phthalaten, Latex und ADC und brauchen keine Vernetzer, wie etwa Kautschuk/vulkanisierter Kautschuk. Diese können zerfallen, daher werden Reaktionsbeschleuniger (Amine, Sulfide, Harz) benötigt, um diesen Zerfall zu kontrollieren, was u.a. dazu führen kann, dass der pH-Wert im Arzneimittel verändert wird. Im Gegensatz dazu benötigen TPE weder Vernetzer noch den zeit- und temperaturaufwändigen Schritt der Vulkanisation.

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Werkstoffe

Hochintegriertes Hybrid-Frontend mit regelbarer Luftzufuhr

Clever konstruiert mit leichtfliessendem PA

Vier Luftklappensysteme integriert Der Frontend-Träger (Bolster) nimmt eine aktiv steuerbare Einheit aus vier Luftklap­ pensystemen (Active Grill Shutter) auf, die für eine bedarfsorientierte Luftzufuhr zum Motor-Kühlsystem sorgen. Der Bolster ent­ hält verstärkende Metalleinleger an den Seiten und im Obergurt. Letzterer beher­ bergt das hochbelastete Haubenschloss.

Die Hauptaufgabe der Hybridkonstruktion 10

Der Ford Kuga ist mit einem hochintegrierten Frontend-Träger ausgestattet, der in Hybridtechnik aus Stahlblechen und dem leichtfliessenden, glasfaserverstärkten Polyamid 6 Durethan BKV30H2.0EF gefertigt wird.

besteht darin, die Kühlsysteme zu tragen und in Position zu halten. Ausserdem sind in den Träger zahlreiche weitere Funk­tionen integriert – so etwa Führungen, Aufnahmen für den Verstellantrieb und Befestigungsele­ mente. «Unseren Entwicklungsingenieuren ist es gelungen, alle diese Elemente, Funk­ tionen und Schnittstellen funktions- und belastungsgerecht zu integrieren. Gleichzei­ tig haben sie dafür gesorgt, dass das kom­ plette Frontendmodul in verschiedenen regionenspezifischen Ausführungen wirt­ schaftlich in einem automatisierten Gross­ serienprozess gefertigt werden kann», resü­ miert Horst-Dieter Haltrich, Teamleiter Produktentwicklung bei Montaplast.

Stabilere Direktverschraubungen mit Polyamid 6 Polyamid 6 hat als Kunststoffkomponente für den Hybridträger gegenüber der denk­ baren Materialalternative Polypropylen

(PP) vor allem zwei Vorteile. So enthält das Bauteil an einigen Stellen Direktver­ schraubungen, die kostengünstiger sind als der Einsatz zusätzlicher Metallinserts.

Die Verschraubungen lassen sich mit Po­

Bilder: Lanxess AG

Leichtfliessend eingestellte Thermoplaste sind zwar meist etwas teurer als ver­ gleichbare Standardmaterialien, doch bie­ ten sie Vorteile, die sich am Ende in punc­ to Verarbeitung, Fertigungskosten und Designfreiheit auszahlen. Das zeigt der hochintegrierte, in Kunststoff-Metall-Ver­ bundtechnologie (Hybridtechnik) gefertigte Frontend-Träger für das SUV Ford Kuga. In der Herstellung des hochbelasteten Struk­ turbauteils findet neben Stahlblechen das leichtfliessende, glasfaserverstärkte Poly­ amid 6 Durethan BKV30H2.0EF von Lan­ xess Verwendung. Produzentin und Ent­ wicklerin sowohl des Trägers als auch des komplett montierten Frontendmoduls ist die Montaplast GmbH, ein global agieren­ der Systemlieferant der Automobilindus­trie mit Sitz in Morsbach.

Ulrich Dajek, Experte für Hybridkonstruktio­ nen bei Lanxess, erklärt: «Unser leichtflies­ sendes Polyamid 6 lässt sich mit niedrige­ ren Spritzdrücken verarbeiten. Deshalb können in der Fertigung des Hybridträgers kleinere Spritzgiessmaschinen mit geringe­ ren Schliesskräften zum Einsatz kommen.

Das wirkt sich günstig auf die laufenden Maschinenkosten aus und eröffnet mehr Flexibilität bei der Maschinenauswahl und der Produktionsplanung.»

Bild: Ford

Leichtfliessende Thermoplaste bieten eine höhere Flexibilität bei der Verarbeitung. Sie lassen sich mit niedrigeren Spritzdrücken verarbeiten. Deshalb können in der Fertigung Spritzgiessmaschinen mit geringeren Schliesskräften einsetzen. Die hohe Fliessfähigkeit erlaubt auch filigrane Bauteilgeometrien. Ein Beispiel dafür ist ein Bauteil für den Ford Kuga, das aus Polyamid von Lanxess hergestellt wurde.

Der Frontend-Träger nimmt eine aktiv steuerbare Einheit aus vier Luftklappensystemen auf, die für eine bedarfsorientierte Luftzufuhr zum Motor-Kühlsystem sorgen.

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Werkstoffe

lyamid 6 deutlich stabiler, langlebiger und sicherer auslegen als mit PP. Zweiter Vor­ zug von Polyamid ist, dass es im Gegen­ satz zu PP den thermischen Belastungen bei geschlossenen Kühllamellen stand­ hält.

te Baugruppe vereist und das sichere Öff­ nen und Schliessen der Lüftungslamellen geprüft.»

Filigrane Bauteilbereiche leichter umsetzbar Durch die hohe Fliessfähigkeit des Poly­ amid 6 sind Bauteilbereiche mit filigranen Geometrien dünnwandiger auslegbar.

«Die Wanddicke konnte in den weniger belasteten Bereichen um rund 20 Prozent verringert werden. Gegenüber einem Standard-Polyamid 6 gleichen Glasfaser­ gehalts resultiert daraus eine relevante Gewichtsersparnis», so Dajek. Eine weite­ re Stärke des leichtfliessenden Materials ist, dass – bedingt durch den geringeren Fülldruck – spannungsärmere Bauteile hergestellt werden können, was den Ver­ zug minimiert.

Der Bolster ist auch an den Seiten mit Metall­ einlegern verstärkt.

Kontakt Lanxess AG Kennedyplatz 1 D-50569 Köln +49 221 88850 lanxess-info@lanxess.com www.lanxess.com

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Umfangreiche HiAnt-Serviceleistungen Ford, Montaplast und Lanxess haben über die komplette Entwicklung des Hybridträ­ gers bis hin zum Serienstart eng zusam­ mengearbeitet. Lanxess brachte dabei seine Serviceleistungen der Marke HiAnt ein. So wurden beispielsweise mittels To­ pologieanalyse des Bauteils Vorschläge für die Auslegung und Position der verstärken­ den Polyamid-Rippen erarbeitet, die sich an den relevanten Lastfällen orientierten.

Sehr anspruchsvoll waren des Weiteren verschiedene Berechnungen und Simula­ tionen etwa zur Steifigkeit des Kühlerlagers sowie zur dynamischen Stabilität und zum Schwingungs- und Akustik-Verhalten (Noi­ se Vibration Harshness, NVH) des Trägers.

Simuliert wurden zudem die Belastbarkeit des metallverstärkten Schlossbereichs (Haubenschlosstest) sowie mehrere versi­ cherungstechnisch relevante Lastfälle wie zum Beispiel Lower-Leg-Impact-Tests für den Fussgängerschutz oder das Verhalten der gesamten Baugruppe bei leichten Kol­ lisionen wie Parkremplern. Lanxess führte auch Prüfungen am Prototyp und Serien­ bauteil nach Spezifikationen von Ford durch. Dajek: «Wir haben zum Beispiel in einer Klimakammer die komplett montier­ 11/2020

TE X T

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die Nummer 1 am Markt

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Werkstoffe

PEEK-Biomaterial der nächsten Generation

Schnelle Heilung bei Implantaten

Mit dem neuen Biomaterial führt das Spezialchemieunternehmen Evonik gleich eine neue Produktlinie von PEEK-basierten Implantatmaterialien ein, die unter dem Markennamen Vestakeep Fusion vertrieben werden.

Die osteokonduktiven Eigenschaften des neuen PEEK-Materials wurden durch den Einsatz eines funktionellen Spezialadditivs – zweiphasigen Kalziumphosphats (eng. biphasic calcium phosphate, BCP) – erzeugt und sorgen für eine schnellere Anhaftung von Knochenzellen am eingesetzten Implantat. Auf diese Weise wird die grenzflächige Fusion, die sogenannte Osteointegration, zwischen dem Knochen und dem Implantat positiv beeinflusst.

Dies begünstigt folglich eine schnellere Einheilung und Rekonvaleszenz.

Als erstes Biomaterial der Fusion-Produktlinie überzeugt Vestakeep iC4800 durch seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, die dem menschlichen Knochen ähnlich sind. Wie alle anderen Hochleistungskunststoffe auf Basis von PEEK für die Medizintechnik bildet auch das neu entwickelte Biomaterial keine Artefakte in bildgebenden Verfahren, wie Röntgen oder MRT, besitzt aber einen natürlichen Bildkontrast auf Röntgenaufnahmen. Die verwendeten Additive sorgen zudem für einen natürlichen Schatten, der eine genaue Platzierung und Beobachtung des Fusionsprozesses ermöglicht.

Entwicklung kundenspezifischer Biomaterialien «Die Einführung der neuen Produktlinie markiert einen wichtigen Schritt in der strategischen Weiterentwicklung unseres Portfolios. Dabei greifen wir auf unser jahrzehntelanges Expertenwissen in der Polymerchemie sowie das weltweite Innovations- und Produktionsnetzwerk von 12

Bilder: Evonik

Evonik hat ein neues osteokonduktives Polyetheretherketon (PEEK) für die Medizintechnik entwickelt, das die Fusion zwischen Knochen und Implantaten verbessert.

Mehr Lebensqualität durch schnellere Knochenheilung: Evonik entwickelt Vestakeep Fusion – e in neues osteokonduktives Implantatmaterial auf Basis von Polyetheretherketon (PEEK) für die Medizintechnik.

Evonik zurück. Auf dieser Basis können wir Patienten ein hochwertiges Produkt anbieten und deren Lebensqualität deutlich verbessern», sagt Marc Knebel, Leiter des Marktsegments Medical Systems bei Evonik.

Neben iC4800 wird Evonik seinen Kunden innerhalb der neuen PEEK-Fusion Produktlinie die Entwicklung weiterer exklusiver, kundenspezifischer Materialien mit bioaktiven Eigenschaften als sogenannte Vestakeep Fusion Select Produkte anbieten. Sie werden aus einer Bibliothek etablierter osteokonduktiver Substanzen bei enger Einbeziehung der Kundenseite entwickelt.

Sehr gute Verarbeitungs­ eigenschaften im Spritzguss Vestakeep Fusion wurde mit Bedacht auf die Verarbeitung in unterschiedlichen Fertigungstechnologien entwickelt und wird zunächst als Granulat und Halbzeug angeboten. Man kann es, wie alle bisherigen PEEK-Produkte, wie gewohnt fräsen, formpressen sowie extrudieren.

Darüber hinaus lässt sich das osteokonduktive PEEK-Biomaterial in bewährter Weise spritzgiessen. Es wurde speziell so designt, dass die funktionalen Additive an der Oberfläche verfügbar sind und es zu 11/2020

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Werkstoffe

HöcHste präzision für kleinste mengen

Links, Zellen beim normalen Vestakeep Biomaterial; rechts, Zellen beim Vestakeep Fusion.

keiner Filmbildung kommt. Im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem Schweizer Kunststofftechnikspezialisten Samaplast konnte Evonik die Verarbeitungseigenschaften mittels Spritzguss anhand erster Prototypen von Wirbelsäulenimplantaten zeigen und dokumentieren.

Die Polymerexperten von Evonik prüfen ausserdem die Möglichkeit, ein 3D-druckfähiges Filament der nächsten Generation von PEEK zu entwickeln, das in der additiven Fertigung mittels der Fused Filament Fabrication (FFF) Technologie verarbeitet werden kann.

Metallfreie Alternative Die Produktlinie mit osteokonduktiven Eigenschaften erweitert das bestehende Portfolio an Biomaterialien von Evonik für Implantate mit dauerhaftem Körperkontakt und stellt eine metallfreie Alternative zu Titan-, Edelstahl- oder Kobalt-Chrom-Implantaten dar.

Evonik ist seit mehr als 20 Jahren Hersteller von Hochleistungskunststoffen für die Medizintechnik. Das Spezialchemieunternehmen bietet ein umfangreiches Portfolio an Biomaterialien, die für die Fertigung von Medizinprodukten mit temporärem sowie dauerhaftem Körperkontakt genutzt werden können.

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Werkstoffe

Abschliessende Ergebnisse des Forschungsprojekts ResolVe

Polystyrol-Abfall als wertvoller Rohstoff

Gelungene Zusammenarbeit Diese Untersuchungen wurden in einer Zusammenarbeit der Projektteilnehmer IKV (Institut für Kunststoffverarbeitung), I.A.R. (Institut für Aufbereitung und Recycling) und NMB (Neue Materialien Bayreuth GmbH) durchgeführt. Die wichtigsten Prozess-Parameter Temperatur, Massendurchsatz, Verweilzeit und Vakuumdruck wurden systematisch verändert und die besten Prozessbedingungen ermittelt. IKV Aachen skalierte diese Prozessbedingungen und de-polymerisierte Polystyrol erfolgreich in Styrol-Öl. Zusammen mit Ineos O&P wurden als weiterer Teil der Studie auch andere Verfahren wie z. B. das «Steamcracking» von Rückständen aus dem Prozess untersucht.

Abhängigkeiten von Verunreinigungen des Abfalls mit anderen Polymeren wurden bereits früher veröffentlicht. Die Untersuchungen haben aber gezeigt, dass ein stabiler Depolymerisationsprozess mit einer 14

Laborversuche haben gezeigt, dass bis zu 75 Prozent des Ergebnisses der Depolymerisation in die Destillation für die anschliessende Produktion von neuem Polystyrol gegeben werden können.

starken Variation des Ausgangsmaterials möglich ist.

Leichtgewichtiges Verpackungsmaterial und «Expandiertes Polystyrol» (EPS) haben sich als Ausgangsmaterial für die Depolymerisation als am geeignetsten erwiesen.

Während der Prozess Polyolefine als Verunreinigung toleriert, konnten das Brandschutzmittel HBCD (Hexabromcyclododecan), welches früher häufig zum Einsatz kam, grossenteils entfernt werden, auch wenn Spuren von Brom weiterhin nachweisbar waren.

Bild: Pixabay

Die Ergebnisse des ResolVe-Projekts zeigen, dass die Depolymerisation ein probates Verfahren für das Recycling von Polystyrol ist. Hierbei wird Polystyrol in seine Bestandteile zerlegt. Das dabei entstandene Kondensat wird vor einer erneuten Polymerisation destilliert. Das Verfahren verspricht die Produktion von recyceltem Polystyrol, das auch gängige Standards für den Kontakt mit Lebensmitteln erfüllt.

Die Laborversuche im Rahmen des Projektes haben gezeigt, dass bis zu 75 Prozent des Ergebnisses der Depolymerisation in die Destillation für die anschliessende Produktion von neuem Polystyrol gegeben werden können. Ein Kernstück des Projekts war dabei die Untersuchung der Abfallzusammensetzung und die dadurch veränderten Ausbeuten an Styrol.

Bild: Ineos

Ineos Styrolution, Hersteller von Styrolkunststoffen, präsentiert die finalen Ergebnisse des Forschungsprojekts ResolVe. Das Projekt bestätigt, dass Polystyrol-Abfall zu einem wertvollen Rohstoff gemacht werden kann und damit eine Kreislaufwirtschaft für Polystyrol möglich gemacht wird.

Leichtgewichtiges Verpackungsmaterial und «Expandiertes Polystyrol» (EPS) haben sich als Ausgangsmaterial für die Depolymerisation als am geeignetsten erwiesen

Bessere Ökobilanz Die Depolymerisation trägt nicht nur zur Reduzierung von Plastikabfall und zur Wiederverwertung von wertvollen Rohstoffen bei. Eine erste Analyse der Ökobilanz des Produktionsprozesses hat auch gezeigt, dass der Prozess weniger Energie benötigt und weniger CO2 produziert als die konventionelle Polystyrol-Produktion. Details dazu wurden bereits veröffentlicht.

Norbert Niessner, Global R&D/ Intellectual Property Director bei Ineos Styrolution, fasst die Ergebnisse zusammen: «Dieses Projekt macht einen lang gehegten Traum wahr. Die Ergebnisse belegen, dass Polystyrol und die Depolymerisation perfekt zum Konzept einer Kreislaufwirtschaft passen.»

Kontakt Ineos Styrolution Group GmbH Mainzer Landstrasse 50 D-60325 Frankfurt am Main +49 69 509550-1200 INSTY.info@ineos.com www.ineos-styrolution.com

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KUNSTSTOFF XTRA

Verfahrenstechnik

Sichere Verbindung: Laser-Kunststoffschweissen mit LPKF Systemen

Medizintechnische Geräte laserschweissen

Beim Laser-Durchstrahlschweissen entstehen Schweissnähte, deren Festigkeit nahezu der Grundmaterialfestigkeit entspricht.

Späne oder Stäube treten nicht auf, und der Eintrag von Chemikalien ist nicht notwendig. Eine saubere, hygienische Sache also. Dabei lassen sich Schweissnahtbreiten im Bereich von wenigen hundert Mi­ krometern umsetzen. Die Schweissnähte sind absolut dicht und das umgebende Material bleibt partikelfrei. Besonders, wenn feine und optisch ansprechende Nahtstrukturen gefordert sind, ist Laserschweissen die optimale Technologie.

Beim klassischen Laser-Durchstrahlschweis­ sen wird ein für die Wellenlänge des Lasers transparenter oberer Werkstoff mit einem laserabsorbierenden unteren Bauteil kombiniert. Der Laserstrahl wird durch den oberen Fügepartner auf den absorbierenden unteren Fügepartner fokussiert. Der untere Fügepartner schmilzt oberflächennah auf.

Durch Wärmeleitung schmilzt auch der obere Fügepartner im Bereich der Schweissnaht lokal. Nach Abkühlung entsteht eine stoffschlüssige Verbindung – so fest wie das Material selbst.

In vielen Bereichen eingesetzt Voraussetzung für einen erfolgreichen Fügeprozess ist lediglich, dass eines der Bauteile aus einem lasertransparenten und eines aus einem laserabsorbierenden Kunststoff ist, wobei es hier vielfältige Kombinationsmöglichkeiten gibt.

Anwendung in der Medizintechnik findet diese Technologie in vielen Bereichen: Beim Fügen von Gehäusen für Elektronikkomponenten wie beispielsweise bei Insulingeräten oder Herzschrittmachern. Zylindrische Bauteile wie Katheter oder Stifte 11/2020

Bild: LPKF

Kunststoffe sind für viele Geräte und deren Bauteile das ideale Material: Sie sind leicht zu formen, einfach zu reinigen und das Gewicht ist vergleichsweise gering. Für das Zusammenfügen einzelner Kunststoffbauteile stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Laserschweissen wird insbesondere dann gewählt, wenn die Fügestellen hohen Ansprüchen an Festigkeit sowie Freiheit von Staub und Chemie genügen müssen.

Miteinander laserschweissbare Materialien

können exakt und sicher lasergeschweisst werden, ebenso wie Kartuschen und Mi­ krofluidiken für Diagnoseverfahren. Auch die einzelnen Bauteile von Kunststoff-Ventilen, die hohem Druck standhalten müssen, lassen sich hervorragend und stabil mit dem Laser verschweissen. Und den Geometrien sind kaum Grenzen gesetzt.

Durch den Einsatz spezieller Strahlquellen ist neben der beschriebenen Prozessvariante des transparent-absorbierend-Schweis­ sens auch das Fügen zweier transparenter Fügepartner im sogenannten Clear-JoiningVerfahren möglich. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn Zertifizierungsbestimmungen des Bauteils den Zusatz eines Laserabsorbers nicht erlauben oder das Bauteil nach dem Schweissen mittels optischer Analysemethoden ausgewertet werden muss.

Laser-Kunststoffschweissmaschinen gibt es als Stand-alone-Lösung oder zur Inte­ gration in Produktionslinien. Die Systeme von LPKF ermöglichen nachverfolgbare und wiederholgenaue Prozesse, um die Einhaltung spezifischer Reinheitsbedingungen sowie Prozessvalidierung zu gewährleisten. Damit genügen sie auch den sehr hohen Ansprüchen hinsichtlich Prozessund Qualitätssicherheit in der Medizintechnik. Je nach Applikation kommen unterschiedliche Schweissmethoden zum Einsatz: Radialschweissen, Konturschweis­ sen oder Quasisimultanschweissen.

Kontakt LPKF Laser & Electronics AG Osteriede 7, D-30827 Garbsen +49 (0) 5131 7095-0 www.lpkf.de

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Verfahrenstechnik

Attraktives Leistungsportfolio für die Ostschweiz, Deutschland und Österreich

Wasserstrahl-Schneiddienste im Dreiländereck Obwohl die Technologie des Wasserstrahlschneidens seit Jahren etabliert ist, ist der volle Umfang ihrer Vorteile noch zu wenig bekannt. Wichtigste Eigenschaft des Verfahrens ist die völlig «kalte» Arbeitsweise. Deshalb eignet es sich für empfindliche Metalle wie Edelstähle, Aluminium, Messing und Kupfer, wobei es bei grösseren Wanddicken oft dem Laser überlegen ist. Ebenso gut anwendbar ist es auch für Kunststoffe oder Schaumstoffe.

Redaktionsbüro Klaus Vollrath, Aarwangen

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Der Höchstdruck-Wasserstrahl wird in einer Mischkammer mit Abrasivpulver versetzt und «sägt» sich so selbst durch härteste Materialien.

Eine breite Kunden- und Werkstoffpalette «Unsere Kundschaft umfasst einen bunten Mix von der Industrie über den öffentlichen Sektor und den Handwerksbetrieb bis hin zu Künstlern und Privatleuten», verrät Rick. Vertreten seien Baugewerbe, Metall- und Elektroindustrie, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, die Kunststoffindustrie sowie Branchen wie Werbung oder Textilien. Dank der günstigen Lage der Firma im Dreiländereck Schweiz, Deutschland und Österreich verfüge man über kurze Transportwege in alle drei Länder.

Bei den Metallen überwiegt mit rund 50 % das Aluminium. Dies hängt auch damit zusammen, dass dieser verbreitet eingesetz-

te Konstruktionswerkstoff häufig auch im Wanddickenbereich oberhalb von 20 mm verwendet wird, wo Laserverfahren an ihre Grenzen stossen. Dies gilt vor allem da, wo es um feine Konturen, geringe Eckenradien oder geringe Teileabstände auf dem Blech im Interesse einer bestmöglichen Materialausnutzung geht. Deshalb sei hier der Wasserstrahl oft die wirtschaftlichere oder gar die einzige Bearbeitungsalternative. Dabei werden Genauigkeiten im Bereich von 0,1 mm erreicht, und dank der guten Kantenqualität sei häufig keine Nachbearbeitung erforderlich. Von der Dicke her gehe man in Mörschwil dabei bis 80 mm, dickeres Material bis 150 mm schicke man ins Werk in Aarwangen. Nächsthäufige Werkstoffe sind Kupfer und Messing. Ersteres wird häufig im Bereich Energieanlagentechnik eingesetzt, während Messing in vielfältiger Form im Maschinen- und Anlagenbau, in der Bauwirtschaft sowie für dekorative Zwecke in der Kunst verwendet wird.

Auch Edelstahl werde recht häufig verarbeitet, insbesondere bei grösseren Wanddicken, da hier die Schnittkantenqualität oft deutlich besser sei als bei gelaserten Teilen. Kunststoffe, Schaumstoffe und Tex-

Bild: Klaus Vollrath

Die Möglichkeit, mehrlagig zu schneiden, erlaubt bei Serienteilen attraktive Kosten, und bei Kleinstteilen mit hohen Präzisionsanforderungen eröffnet das Mikro-Wasserstrahlschneiden interessante Perspektiven.

«Das Wasserstrahlschneiden bietet in bestimmten Bereichen deutliche Vorteile gegenüber konkurrierenden Technologien wie Laserschneiden oder mechanischer Bearbeitung», erläutert Christian Rick, Geschäftsstellenleiter von Waterjet Ostschweiz in Mörschwil. Der Schneidvorgang erfolgt durch einen Höchstdruck-Wasserstrahl mit 4000 oder 6000 bar. Bei reinem Wasser schneidet dieser Strahl durch weiche Materialien wie Kunststoffe oder Schaumstoffe so schnell und leicht wie das sprichwörtliche heisse Messer durch Butter. Bei härteren und zäheren Werkstoffen, wie z.B. Metallen, wird dem Wasserstrahl ein feines Pulver aus einem abrasiven Material zugesetzt. Damit lassen sich selbst härteste Werkstoffe wie vergütete Stähle, Granit oder superharte Keramikwerkstoffe in Dicken bis zu 150 mm oder mehr bearbeiten. Der Wasserstrahl erzielt sowohl bei einfachen als auch bei hoch komplexen Konturen beste Schnittkantenqualitäten. Da der Schnittspalt stets mit kaltem Wasser durchströmt wird, treten keinerlei thermische Schädigungen wie Anlauffarben, Gefügeveränderungen oder Gratbildungen auf. Hervorzuheben ist zudem die Möglichkeit, selbst bei dickerem Material noch sehr enge Durchbrüche oder Bohrungen einzubringen.

Bild: Waterjet

Klaus Vollrath 1

Mit Reinwasser in zwei Schnittebenen bearbeiteter Schaumstoff.

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Schneiden von beschichteten Schaumstoffmatten in zwei Lagen mit zwei parallel arbeitenden Strahlköpfen

tilien werden in der Regel mit Reinwasser geschnitten. Die Palette der Werkstoffe und Anwendungen ist dabei zu breit, als dass sie hier näher dargestellt werden könnte.

Einzelstücke ebenso wie Grossserien

Bild: Klaus Vollrath

«Die Auftragsgrössenordnungen reichen vom Einzelstück bis zu vier- oder gar fünfstelligen Grössenordnungen», verrät Rick.

Im Schnitt würden im Monat schätzungsweise um die 5000 Bauteile hergestellt.

Bei der Serienfertigung könne man je nach Spezifikation der Teile oft einen Kniff einsetzen, der die Kosten erheblich senke.

Dieser bestehe darin, die Schnitte mehrlagig auszuführen, indem man Bleche, Platten oder Bahnen übereinander gestapelt schneidet und so die Produktivität der Anlagen entsprechend vervielfacht. Damit könne man fallweise den Kostenvorteil konkurrierender Verfahren ins Gegenteil

Bei hoher Präzision mit schmalem Spalt geschnittenes Stahlbauteil.

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Verfahrenstechnik

verkehren, da diese sich hierfür nicht eigneten. Beim Versuch, beispielsweise mit dem Laser mehrlagige Bleche zu schneiden, bestünde die Gefahr, dass der Laser die Blechkanten beschädige. Weiterer Vorteil der bei Waterjet eingesetzten Anlagentechnologie sei die Möglichkeit, die Anlagen bei längeren Jobs nachts ohne Bediener durchlaufen zu lassen. Diese und andere Kostenvorteile hätten zur Folge, dass man ungeachtet des hohen Schweizer Lohniveaus auch so manche Aufträge aus Deutschland und Österreich erhalte.

Vom Millimeterbereich bis zu 8000 × 3000 mm «Hier am Ort können wir mit unseren vier Anlagen Platten mit Abmessungen bis zu 4000 x 2200 mm bearbeiten, im Werk Aarwangen sind sogar Werkstückgrössen bis 8000 x 3000 mm möglich», sagt Rick.

Im Werk der Mutterfirma Waterjet AG in Aarwangen stünden insgesamt über 30 Wasserstrahlanlagen zur Verfügung, auf die man bei Engpässen, Übergrössen oder speziellen Anforderungen z.B. im Bereich des Mikro-Wasserstrahlschneidens zurückgreifen könne. Dort gebe es auch 2,5DAnlagen für die Rohrbearbeitung sowie 3D-Anlagen für beliebige Schnitte an dreidimensionalen Objekten. Im Mikrobereich, wo selbst entwickelte Maschinen mit zehnfacher Genauigkeit verwendet werden, seien eine Schneidgenauigkeit von ± 0,01 mm und eine Positioniergenauigkeit von ± 0,005 mm möglich, während die Rauheit der Schnittkanten erforderlichenfalls auf bis zu Ra = 0,1-0,2 µm reduziert werden könne. Dank der in Aarwangen vorhandenen Kapazitäten sei es jederzeit möglich, Expressaufträge selbst bei hohen Stückzahlen innerhalb kürzester Fristen abzuwickeln.

Bild: Waterjet

Bild: Klaus Vollrath

KUNSTSTOFF XTRA

Mit dem Mikro-Wasserstrahl präzisionsgeschnittenes und umgeformtes Steckerbauteil aus Kupfer.

Qualität und Servicebereitschaft im Vordergrund

walisieren oder galvanische Beschichtung.

Interessenten und Kunden könnten darauf zählen, dass man sich bei Anfragen oder Expressaufträgen schnell um sie kümmere. Wichtiger Pluspunkt sei hierbei auch der eigene Lieferservice. Nächster Punkt sei die Beratung, denn hierbei gehe es oft genug auch um Machbarkeiten und Verbesserungsvorschläge. So hingen beim Wasserstrahlschneiden Arbeitsgeschwindigkeit, Schnittgenauigkeit und Kantenqualität voneinander ab. Dank erfahrener Mitarbeiter, die erforderlichenfalls auch Rat von der Forschungsabteilung im Mutterwerk einholen können, liessen sich fallweise Kosten optimieren oder Qualitätsverbesserungen erzielen. Zur Servicequalität gehöre nicht zuletzt auch das sehr umfangreiche Materiallager. Hier lege man trotz der damit verbundenen Kosten bewusst Wert auf einen hohen Lagerbestand, um Kunden auch bei dringenden Terminen möglichst schnell das benötigte Material zur Verfügung stellen zu können.

Im Laufe der Jahre habe man es so geschafft, so manchen Kunden, dessen Erwartungen anderweitig enttäuscht worden waren, für sich zu gewinnen.

«Unsere Geschäftsphilosophie beruht darauf, dem Kunden zusätzlich zu guter Qualität möglichst noch weitere Zusatznutzen zu bieten», bilanziert Rick. Dies betreffe Punkte wie Reaktionszeit, Materialbeschaffung, Beratung in technischen Fragen, Lieferservice sowie zusätzliche Leistungen wie z.B. Oberflächenveredelung durch Tro-

Kontakt Waterjet Ostschweiz Haltelhusstrasse 21 CH-9402 Mörschwil +41 71 311 5666 c.rick@waterjet.ch www.waterjet.ch

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KUNSTSTOFF XTRA

Extrusion

Additiv gefertigte Extrusionswerkzeuge

Innovation in der Profil Co-Extrusion Mittels Co-Extrusion lassen sich in einem Profil recycelter Kunststoff als Füllmaterial einbringen oder mechanische Eigenschaften mit einer verstärkten Kernschicht verbessern. Die benötigten Werkzeuge sind mit klassischen Verfahren jedoch sehr kostenintensiv zu fertigen. Hierfür bieten nun additive Fertigungsverfahren in Kombination mit einer automatisierten, simulationsgetriebenen Konstruktion neue Potenziale.

Das Verfahren der Co-Extrusion ermöglicht die kosteneffiziente Herstellung von funktionalen Produkten wie Folien und Profilen, in denen mehrere Materialien mit unterschiedlichen Funktionen und Eigenschaften integriert werden. In einem mehrschichtigen Profil lassen sich zum Beispiel farbliche Markierungen einbringen oder durch eine verstärkte Kernschicht die mechanischen Eigenschaften verbessern.

Des Weiteren kann recyceltes Kunststoffmaterial als Füllmaterial im nicht sichtbaren Profilkern eingebracht und wiederverwertet werden. Das Rezyklatmaterial wird dabei mit neuwertigem Kunststoff ummantelt, um eine hohe Oberflächenqualität auf der Aussenschicht eines Profils sicherzustellen. Zudem ist es möglich, eine chemisch resistente Deckschicht aufzutragen oder es lassen sich mit Hilfe eines Haftvermittlers zwei nicht verträgliche Materialien verbinden.

Obwohl die Co-Extrusion viele Vorteile bietet, gibt es in der Entwicklung der benötigten Werkzeuge eine Reihe von He­ rausforderungen. Die erforderlichen Werkzeuge besitzen in der Regel einen komplexen Aufbau aus mehreren, ineinander verschachtelten Zuleitungen und Strömungsverteilern. Dies resultiert in einer zeitaufwändigen Konstruktion und Auslegung des Werkzeugs. Zudem führen die Manuel Biedermann, Prof. Dr.-Ing. Mirko Meboldt, pd|z, Produktentwicklungsgruppe Zürich, ETH Zürich 2 Silvan Walker, Prof. Daniel Schwendemann, IWK, Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung, Ost Ostschweizer Fachhochschule 1

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Bild: ETHZ pd|z

M anuel Biedermann 1, Mirko Meboldt 1, Silvan Walker 2 , Daniel Schwendemann 2

Co-Extrusionsdüse mit komplexer Kanalgeometrie, hergestellt aus Edelstahl unter Nutzung des additiven Fertigungsverfahrens des selektiven Laserstrahlschmelzens.

Restriktionen von konventionellen, subtraktiven Fertigungsverfahren zu einem mehrteiligen Plattenaufbau mit hohen Herstellungskosten und erhöhter Lieferzeit. Eine weitere Herausforderung besteht in der Validierung der Werkzeuge, was mehrere Design- und Versuchsiterationen erfordern kann. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, lassen sich neue Technologien einsetzen. Hierzu zählen die Nutzung von additiven Fertigungsverfahren sowie die computerunterstützte Konstruktion und Auslegung.

Der folgende Beitrag verdeutlicht dieses Potenzial am Beispiel einer neuartigen, additiv gefertigten Co-Extrusionsdüse. Die Entwicklung erfolgte aus der Zusammenarbeit der Produktentwicklungsgruppe Zürich (pd|z) der ETH Zürich mit dem Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung (IWK) der OST Ostschweizer Fachhochschule. Im Zuge dessen wurden die Stärken der automatisierten Konstruktion

für die additive Fertigung des pd|z verbunden mit der simulationsbasierten Düsenauslegung und den umfangreichen experimentellen Extrusionsanlagen des IWK.

Additive Fertigung und digitale Prozesskette Die entwickelte Extrusionsdüse führt drei Kunststoffmaterialien zusammen, die am Düsenausgang als mehrschichtiges Rechteckprofil mit zwei Kammern extrudiert werden. Zur Herstellung der Düse aus Edelstahl kommt das Verfahren des selektiven Laserstrahlschmelzens (SLM) zum Einsatz.

Dieses additive Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Bauteil nicht subtraktiv, sondern Schicht für Schicht durch das wiederholte Auftragen und Schmelzen von metallischem Pulver mit einem Laserstrahl aufgebaut wird. Das nicht verfestigte Pulver wird nach dem Bauprozess entsprechend vom Bauteil entfernt.

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Bild: ETHZ pd|z

Seiten- und Hinteransicht auf Co-Extrusionsdüse

die schnelle und automatisierte Erzeugung von komplexen Kanälen sowie deren Anpassung für Designiterationen. Durch die Automatisierung von routinemässigen Konstruktionsaufgaben war eine signifikante Reduktion des manuellen Aufwands möglich. Im Falle der Extrusionsdüse liess sich der Konstruktionsaufwand für das Düsendesign von 5 bis 7 Tagen auf 1 bis 2 Tage verringern. Im Zuge dessen unterstützte der automatisierte Ansatz den Designprozess auch hinsichtlich der Einhaltung von Fertigungsrestriktionen des selektiven Laserstrahlschmelzens.

Die automatisch generierten 3D Düsengeometrien dienten als Grundlage für die Auslegung der Düse mit Hilfe von Strömungs- und Struktursimulationen. Strömungssimulationen wurden genutzt, um das Fliessverhalten der Polymerschmelzen (in diesem Fall Polystyrol) innerhalb der einzelnen Strömungsverteiler zu simulieren. Zudem erfolgte eine Analyse des Strömungsverhaltens an der Zusammenführung der drei Polymerschmelzen am vorderen Teil der Düse. Im Rahmen einer iterativen Entwicklung liessen sich mit dem automatisierten Konstruktionsansatz schnell Designänderungen umsetzen und die Funktion der Düse optimieren. Zum Beispiel konnte durch den Einsatz von Leitblechen die gleichmässige Verteilung der Polymerschmelzen am Düsenaustritt gezielt verbessert werden.

Um die Festigkeit der Düse zu analysieren, wurden mechanische Struktursimulationen eingesetzt. Als Randbedingungen dienten die lokalen Drücke basierend auf den Strömungssimulationen. Für die Strukturauslegung wurde das Bauteil insbesondere für spezielle Betriebsbedingungen analysiert.

Hierzu zählte vor allem das Anfahren der Anlage, bei dem die Strömungsverteiler noch nicht gleichmässig durchflossen sind und Kanalwände einer erhöhten Druckbelastung ausgesetzt sind.

Erfolgreiche Validierung im Versuch Um die Funktion der Extrusionsdüse zu testen, wurde am IWK ein Validierungsversuch durchgeführt. Zur Extrusion kamen drei Einschneckenextruder mit Durchmesser 30 mm der Firma Collin Lab & Pilot Solutions zum Einsatz. Die einzelnen Polymerschmelzen wurden analog zur Simulation angefahren und der Massenstrom mit einer gravimetrischer Durchsatzregelung überwacht.

Bild: ETHZ pd|z und IWK

Die Fertigung der Düse unter Nutzung des SLM-Verfahrens erlaubt die Realisierung von organisch geformten und strömungsoptimierten Schmelzeverteilern. Hierbei lassen sich mehrere Verteiler und Zuleitungen in einem einzelnen, monolithischen Bauteil integrieren, welches eine sehr komplexe Innengeometrie aufweist. Neben den Strömungskanälen zur Verteilung der Polymerschmelzen integriert die Düse zwei weitere Kanäle zur Lufteinspeisung zu den beiden Kammern des Rechteckprofils. Hierbei zeichnet sich die Konstruktion vor allem durch ein sehr platzsparendes und kompaktes Design aus, in dem der Übergang von den Düseneingängen auf den Ausgang mit Rechteckprofil innerhalb einer Länge von nur 82 mm realisiert ist.

Das SLM-Verfahren ermöglicht die kosteneffiziente Fertigung von solchen komplexen Bauteilgeometrien, die mit konventionellen Fertigungsverfahren nicht oder nur unter sehr hohen Kosten herstellbar sind.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für die additive Fertigung keine zusätzlichen Formen oder Werkzeuge nötig sind. Dadurch konnte die Co-Extrusionsdüse innerhalb von nur einer Woche von einem externen Partner gefertigt und geliefert werden. Um die Dichtheit von Anschlussflächen zu gewährleisten, erfolgte nach der additiven Fertigung die spanende Nachbearbeitung von Funktionsflächen.

Obwohl das SLM-Verfahren eine sehr gros­ se Designfreiheit bietet, stellt die Konstruktion von komplex geformten und additiv gefertigten Bauteilen meist einen zeitaufwändigen Prozess dar. Der Grund ist, dass gerade die manuelle Konstruktion von komplexen Freiformen sehr anspruchsvoll und aufwändig ist und in Konstruktionsprogrammen meist viele primitive Designfeature und -operationen kombiniert werden müssen. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein modulares Baukastensystem entwickelt, das dem Konstrukteur vorprogrammierte Bausteine über ein vereinfachtes Nutzerinterface zur Verfügung stellt.

Das Baukastensystem beinhaltet zum Beispiel Strömungskanäle, Leitbleche und verschiedene Kanalquerschnitte, um die Konstruktion von Düsen und anderen Fluidbauteilen zu beschleunigen.

Anstatt jeden Strömungskanal der Düse von Grund auf neu zu erstellen, ermöglichten diese höherwertigen Designbausteine

Extrusion

Automatisierte Konstruktion und simulationsgetriebene Auslegung

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Bild: IWK

gossen und Schliffproben erstellt. Auf Basis dessen erfolgte der Vergleich der Schichtverteilung zwischen der Schliffprobe sowie dem Resultat aus der zuvor durchgeführten Mehrphasen-Strömungssimulation. Im Vergleich zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Versuch und Simulation. In den gegenübergestellten Schichtverteilungen sind hierbei selbst detaillierte Merkmale wie Ausrundungen sowie Änderungen im Verlauf der Schichtdicke zu erkennen.

Als erste Entwicklungsiteration konnte bereits mit diesem ersten Düsenprototyp und Ergebnis die Vorgehensweise erfolgreich validiert werden. Dies zeigt eindrücklich den Mehrwert eines automatisierten und simulationsgetriebenen Konstruktionsansatzes auf, mit dem sich bereits vor einem experimentellen Test eine Vielzahl von Düsenvarianten virtuell analysieren und optimieren liessen. Auf diese Weise gelang es, den manuellen Aufwand, die Kosten und die benötigte Zeit für die Entwicklung der additiv gefertigten Düse signifikant zu reduzieren.

Versuchsaufbau und Co-Extrusion des Profils

Viele Vorteile für Anwendungen

Die Liniengeschwindigkeit betrug 1 m/min bei einem Gesamtdurchsatz von 10 kg/h.

Die Drücke in den einzelnen Kanalzuleitungen lagen zwischen 50 und 200 bar bei einer Masse- und Düsentemperatur von 200 °C. Für die Extrusion des Profils wurden drei verschieden gefärbte Polymerschmelzen über ein Stammwerkzeug in die Düseneingänge geleitet. Die Fertigung des Stammwerkzeugs sowie einer Hülse zur Montage erfolgten mit konventio­ nellen Verfahren.

Im Versuch verlief die Extrusion des Profils bereits mit dem ersten Düsenprototyp erfolgreich. Am Düsenausgang erfolgte der Austritt der Polymerschmelzen in das gewünschte Rechteckprofil. Die einzelnen Polymerschmelzen traten mit gleichmässiger Verteilung aus und es kam zu keinen Defekten oder fehlerhaften Schichten mit unterbrochenen Materialgebieten. Nach dem Austreten aus der Düse wurde das Profil entsprechend durch einen Vakuumtank mitintegrierter Nasskalibrierung geleitet.

Um den Querschnitt des Profils zu analysieren, wurden Segmente in Harz einge-

Das Demonstratorbeispiel verdeutlicht das Potenzial, das sich ergibt durch die Kombination von additiven Fertigungsverfahren mit einer digitalen Prozesskette. Am Beispiel des Rechteckprofils wurde die Vorgehensweise für die automatisierte Konstruktion, simulationsgetriebene Auslegung und additive Fertigung von neuartigen Extrusionswerkzeugen veranschaulicht. Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile: – Realisierung von sehr komplex geformten und strömungsoptimierten Werkzeugen für die Co-Extrusion – Integration von mehreren Strömungsverteilern in sehr platzsparenden Werkzeugen mit geringer Bauteilhöhe – Reduktion der Entwicklungszeit durch verkürzte Herstellungs- und Lieferzeit dank additiver Fertigung – Reduktion des manuellen Aufwands zur Konstruktion komplexer Düsen durch den Einsatz einer automatisierten Design­ erstellung und eines Baukastensystems mit höherwertigen Designbausteinen – Gezielter Einsatz von strömungs- und strukturmechanischen Simulationen zur

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Bild: IWK

KUNSTSTOFF XTRA

Extrusion

Schichtverteilung im Testergebnis und in der Simulation

Analyse und Optimierung von Designkonzepten und Designänderungen als zeit- und kostensparende Alternative zu physikalischen Versuchen – Entwicklung von Extrusionswerkzeugen zur kosteneffizienten Herstellung von innovativen Multi-Material Produkten mit vielen Vorteilen (z. B . Wiederverwendung von Rezyklatmaterial als Füllmaterial, Verbesserung von mechanischen Eigenschaften durch verstärkte Kernschicht …)

Diese Vorteile gilt es, zusammen mit der Industrie, für verschiedene Anwendungen weiter zu untersuchen. Hierzu sind wir fortlaufend auf der Suche nach Partnern für gemeinsame Projekte und Kooperationen.

Kontakte Prof. Dipl.-Ing. Daniel Schwendemann IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung OST Ostschweizer Fachhochschule daniel.schwendemann@ost.ch www.iwk.hsr.ch Prof. Dr.-Ing. Mirko Meboldt Produktentwicklungsgruppe Zürich pd|z ETH Zürich meboldtm@ethz.ch www.pdz.ethz.ch n 11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

Circular Economy

Neues Stoffstrombild für Deutschland

Mehr Rezyklate und Kreislaufführung Das Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland liefert ein umfassendes Bild zu Produktion, Verarbeitung, Verbrauch, Abfallaufkommen und Verwertung des Werkstoffs. Kunststoff-Recycling und -Rezyklateinsatz haben sich als wesentlicher Bestandteil der Kunststoffbranche und der Rohstoffversorgung etabliert.

Bilder: PlasticsEurope

Kaum ein Thema unserer Zeit, bei dem Kunststoffe nicht eine – viel diskutierte – Rolle spielen: moderne Konsumgewohnheiten und deren Auswirkungen auf die Umwelt, Ressourcenschutz und CO ² -Minderung in Sektoren wie Mobilität und Bau, die Gewinnung erneuerbarer Energie mittels Windkraft oder Solarzellen. Seit vielen Jahren blickt eine umfassende Lebensweganalyse zu Kunststoffen in Deutschland auf all diese vielfältigen Anwendungsgebiete und liefert darüber hi­n aus Zahlen und Daten zur Produktion, Verarbeitung und Verwertung des Werkstoffs. Die Studie trägt so im entscheidenden Mass zur Versachlichung der Kunststoffdebatte bei und dokumentiert den Weg der Branche hin zu einer Kreislaufwirtschaft mit Kunststoffen.

Die Rezyklatmenge stieg seit der letzten Erhebung 2017 pro Jahr um rund fünf Prozent.

Erneut höhere Rezyklatmenge 2019 Das zweite Mal in Folge hat das alle zwei Jahre erscheinende Stoffstrombild neben der Produktion von neuen Kunststoffen auch die Mengen der Erzeugung und Verarbeitung von Rezyklaten ermittelt. Das Ergebnis für 2019 zeigt, dass Recyclingkunststoffe häufiger zum Einsatz kamen als zuvor und als Rohstoff für neue Kunststoffprodukte immer wichtiger werden. So wurden im vergangenen Jahr 13,7 Prozent der Kunststoffverarbeitungsmenge durch Rezyklate gedeckt; zwei Jahre zuvor lag der Anteil noch bei 12,3 Prozent. Die Rezyklatmenge stieg seit der letzten Erhebung 2017 pro Jahr um rund fünf Prozent, was wiederum einen Rückgang bei der Einsatzmenge neuer Kunststoffe zur Folge hatte. Diese verringerte sich im selben Zeitraum um 2,5 Prozent.

11/2020

Kunststoffrezyklat fast überall zu finden Kunststoffrezyklate kommen dabei in quasi allen Segmenten des Marktes zum Einsatz: bei hoch technischen Anwendungen wie dem Fahrzeugbau oder Elektrogeräten sowie besonders häufig im Baubereich (ca. 43 Prozent), in Verpackungen (ca. 24 Prozent) und der Landwirtschaft (ca. 11 Prozent). Die Kunststoffwertschöpfungskette trägt somit dazu bei, natürliche Ressourcen mittels Kreislauf­ f ührung zu schonen und die Roh­­stoffversorgung der Zukunft zu sichern. Dies spiegelt sich auch bei den Zahlen zum Recycling generell wider, wo ebenfalls Zuwächse zu verzeichnen sind.

Von den in Deutschland angefallenen Kunststoffabfallmengen wurden im Jahr 2019 rund 2,9 Mio. t werkstofflich recycelt. Damit stieg die werkstoffliche Recy-

clingmenge im Zwei-Jahres-Vergleich um 3,2 Prozent, was vor allem auf den Anstieg bei Post-Consumer-Abfällen zurückzuführen ist.

Mehr Tempo bei Rezyklateinsatz erforderlich Allerdings gibt es weiterhin zahlreiche Hürden, die das Kunststoffrecycling erschweren: sei es die fortschreitende Deponierung kunststoffhaltiger Siedlungsabfälle in einigen Teilen Europas, schwierige Marktbedingungen für Rezyklate oder sich teilweise widersprechende gesetzliche Regularien zum Beispiel beim Verbraucher- und Umweltschutz. Dabei braucht es ein schnelles Wachstum bei den Rezyklatmengen, um die Nachhaltigkeitsziele von Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft und die damit einhergehende Marktversorgung mit Sekundärrohstoffen besser erfüllen zu können.

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KUNSTSTOFF XTRA

Circular Economy

Stoffstrombild auf einen Blick Die Zahlen des Stoffstrombilds im Detail: In Deutschland wurden im vergangenen Jahr gut 20 Mio. t Kunststoff erzeugt, darunter etwa zwei Mio. t Rezyklate. Zur Herstellung von Kunststoffprodukten wurden 14 Mio. t eingesetzt, wovon wiederum 1,9 Mio. t aus Rezyklaten bestanden.

Die Kunststoffabfallmenge betrug rund 6,3 Mio. t, wovon 46,4 Prozent werkstofflich, weniger als ein Prozent rohstofflich und 52,8 Prozent energetisch verwertet wurden. Mit der vorgelegten Studie «Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2019» legt die deutsche Kunststoffindustrie erneut eine durchgängige Lebensweganalyse von der Produktion bis zur Verwertung der Kunststoffe und des Wiedereinsatzes von Rezyklaten vor. Diese bildet eine wichtige Grundlage für aktuelle Nachhaltigkeitsdiskussionen und hiermit für die Entwicklung von geschlossenen Kreisläufen im Kunststoffbereich.

Für die Erhebung wurden mehr als 2000 Unternehmen aus Kunststofferzeugung, -verarbeitung und -verwertung befragt sowie amtliche und weitere Statistiken herangezogen.

Webspecial Kreislaufwirtschaft veröffentlicht Die Kunststofferzeuger setzen auf eine Vielzahl an Innovationen, um Kunststoffe mehr und mehr «im Kreis» zu führen. PlasticsEurope Deutschland hat einige dieser Projekte aus den Mitgliedsunternehmen und der Wertschöpfungskette zusammengetragen. In einem Themenspecial auf der Verbandswebseite werden 15 aktuelle Projekte zur Kreislaufwirtschaft vorgestellt: Jedes Projekt hat eine eigene Unterseite inklusive Foto und kurzem Erklärtext. Weiterführende Weblinks helfen dabei, mehr

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Das Themenspecial Kreislaufwirtschaft ist auf der Webseite von PlasticsEurope Deutschland abrufbar.

über die Verfahren, Produkte und Anwendungen zu erfahren.

Puzzleteile einer nachhaltigen Zukunft Für Dr. Ingo Sartorius, kommissarischer Hauptgeschäftsführer von PlasticsEurope Deutschland, liegt die Motivation für das Webspecial auf der Hand: «Als Verband ist es uns ein wichtiges Anliegen, die spannenden und erfolgreichen Innovationen, die unsere Mitgliedsunternehmen und Partner der Wertschöpfungskette auf den Weg bringen, zu sammeln und ins Licht zu rücken. Denn alle diese Projekte sind wichtige Puzzleteile in Richtung einer effizienten und nachhaltigen Zukunft.»

Viele Innovationen führen zum Kreislauf Da ist zum einen der immer höhere Einsatz von Kunststoff-Rezyklaten, die mittlerweile in technischen Geräten wie einem Handbohrer ebenso eingesetzt werden wie im Reisekoffer, in der flexiblen Verpackung oder auch in der sogenannten 100-Prozent-Kreislaufflasche. Da ist zum anderen die Verbesserung der Recycelbarkeit von Kunststoff-Anwendungen selbst, wie der Sportschuh, der nur aus einem Material besteht. Hinzu kommen Projekte,

bei denen schwer recycelbare Kunststoffabfälle wie verschmutzter Haushaltsmüll wieder in ihre Moleküle zerlegt werden – und somit in einen sekundären Rohstoff wie Pyrolyseöl. Dieses ersetzt in der Folge fossile Rohstoffe für die Herstellung neuer Kunststoffprodukte: «Deshalb ist ein technologieoffenes Recycling entscheidend für eine zukunftsfähige Kreislaufwirtschaft», so Dr. Sartorius.

Initiativen der Industrie wie bundesweite Sammelsysteme für ausgediente Fenster ergänzen das Spektrum der Kreislaufführung bei der Produktion. Apropos Sammeln: Ein neues mobiles Spektrometer ermöglicht es Nutzern ohne Expertenwissen, Abfall richtig zu identifizieren und entsprechend zu trennen. Derweil hilft eine besondere Technologie dabei, unangenehme Gerüche von recycelbaren Kunststoffen einzufangen – und so die Akzeptanz für Sekundärrohstoffe zu erhöhen.

Konsequent kreislauffähig denken Das Webspecial Kreislaufwirtschaft gibt einen Überblick zu diesen und weiteren Innovationen und zeigt auf, wie eine Kreislaufwirtschaft mit Kunststoffen erreichbar ist. Wichtig ist dabei, diesen Weg weiterzugehen und auch in Zukunft auf ressourcenschonende Innovationen und ein kreislauffähiges Design zu setzen.

Entsprechend wird auch das Webspecial fortlaufend mit aktuellen Projekten ergänzt werden.

Kontakt PlasticsEurope Deutschland e.V. Mainzer Landstrasse 55 D-60329 Frankfurt am Main +49 69 2556 1303 info.de@plasticseurope.org www.plasticseurope.org

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KUNSTSTOFF XTRA

Forschung/Entwicklung

Projekt für wiederverwertbare Kunststoffmaterialien gefördert

Kunststoff kann nachhaltig sein

«Stellen Sie sich zerkratzte Oberflächen von Wohnungsmöbeln vor, zum Beispiel in der Küche», beschreibt Ulrich Schubert vom Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) der Friedrich-Schiller-Universität ein mögliches Einsatzgebiet intelligenter Kunststoffe. «Sie erwärmen die entsprechende Oberfläche einfach – etwa mit einem Haartrockner – und sie sieht nicht nur wieder aus wie neu, sondern sie ist neu.» Die sogenannten Vitrimere sollen Gebrauchsgegenstände nicht nur langlebiger machen, sodass sie seltener ersetzt werden müssen – und damit einen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Sie können auch leichter wiederverwertet werden. «Besonders Verbundwerkstoffe lassen sich kaum recyceln, denn die hier eingesetzten Materialien lassen sich so gut wie nicht mehr voneinander trennen», erklärt Schubert. Deutlich wird dieses Problem, wenn Windkraftanlagen erneuert werden müssen. «Hier fallen grosse Mengen an Abfall an, allein schon über die Rotorblätter. Bis auf wenige Ausnahmen gibt es hier bisher keine geeignete Strategie, diese Ressourcen weiter zu nutzen.»

Intelligente Materialien Mit intelligenten Werkstoffen wie den Vitrimeren liesse sich das ändern. «Diese Materialien sind schaltbar», sagt Schubert.

«Das heisst, ihre Verarbeitbarkeit kann gesteuert werden.» So lassen sich theoretisch Verbundwerkstoffe herstellen, die bei Bedarf wieder getrennt und weiter genutzt werden können. Genau das will das durch Schubert koordinierte Team in den kommenden fünf Jahren erforschen. «Besonders interessieren uns faserverstärkte Werkstoffe», so Schubert weiter. «Hier wollen wir vor allem Glas- und Kohlenstofffa11/2020

Jens Meyer/Universität Jena

Nachhaltige Kunststoffe, die sich selbst heilen, intelligente Eigenschaften aufweisen und bei Bedarf recycelt werden können, werden künftig an der Friedrich-Schiller-Universität Jena erforscht. Ein entsprechendes Projekt, koordiniert durch den Chemiker und Materialwissenschaftler Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, wird dazu mit zwei Millionen Euro von der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert.

Dr. Stefan Zechel von der Universität Jena untersucht das Formgedächtnisverhalten von Kunststoffen. Dabei wird gezeigt, wie ein Kunststoff in einer deformierten Form (links) in seine ursprüngliche Form (rechts) zurückkehrt.

Das Wissenschafter-Team forscht an nachhaltigen Kunststoffen, die sich selbst heilen, intelligente Eigenschaften aufweisen und bei Bedarf recycelt werden können.

nachhaltigen Materialien zu ermöglichen.»

Die Aussichten dafür sind gut. «Bei der Erforschung innovativer Materialien liegt Jena ganz klar im Spitzenfeld der deutschen Universitäten», sagt Schubert. Das zeige sich nicht zuletzt durch die im Neubau befindlichen Gebäude des Center for Energy and Environmental Chemistry Jena II (CEEC Jena II) und dem angeschlossenen Anwendungszentrum CEEC Jena, in die derzeit insgesamt 50 Millionen Euro investiert werden und die den Standort Jena weiter auf diesem Gebiet stärken.

Für fünf Jahre finanziert

Noch keine konkreten Anwendungen

Mit seinem Vorhaben hat der Jenaer Wissenschaftler und die Forschungsgruppe auch die Carl-Zeiss-Stiftung überzeugt. Über einen Zeitraum von fünf Jahren wurde nun für das ambitionierte Projekt die hohe Fördersumme von zwei Millionen Euro bewilligt. «So einen Betrag erhält man normalerweise nur für ein grosses koordiniertes Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft», erklärt Schubert. Etwa acht Doktorandinnen und Doktoranden sollen in den kommenden Jahren diese neue Materialklasse von der Synthese, der Verarbeitung, ihren zugrundeliegenden Mechanismen bis hin zu ihren Umwelteinflüssen untersuchen. Des Weiteren wird eine Nachwuchsgruppe etabliert.

Dass diese nachhaltigen Kunststoffe letztlich in unseren Alltag Einzug halten werden und eines Tages in Flugzeugen, auf Oberflächen oder etwa in Tennisschlägern eingesetzt werden, davon ist Schubert überzeugt. «Vitrimere sind noch eine sehr junge Klasse von Kunststoffen. Konkrete Anwendungen sind bisher noch nicht vorhanden. Unser Ziel ist es aber, mit dieser Forschung eine neue Generation von

Kontakt Friedrich-Schiller-Universität Jena Philosophenweg 7a D-07743 Jena +49 3641 9-48201 ulrich.schubert@uni-jena.de www.uni-jena.de

sern in die neuen Kunststoffe einbetten, die u. a. für den Leichtbau und die Einsparung von CO² -Emissionen eingesetzt werden können. Uns interessieren aber auch Nanokomposite, in denen Nanofüllstoffe das Material verstärken.»

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KUNSTSTOFF XTRA

Forschung/Entwicklung

Neues 3D-Drucksystem für Hybridmaterialien

3D-Drucker für komplexe Bauteile

Das Gerät CeraFab 7500 der Firma Lithoz GmbH (A) ermöglicht die Fertigung von komplexen, stabilen und hochauflösenden 3D-Objekten aus verschiedenen Werkstoffen. Gedruckt werden können unterschiedliche Keramiken ebenso wie gefüllte und ungefüllte Polymere sowie hochviskose Formulierungen generell, wodurch der Einsatz in anderen Bereichen (z. B. Metall bzw. Werkstoffkombinationen) möglich ist.

Die Neuanschaffung entspringt einer Forschungskooperation der beiden Leobener Departments für Werkstoffwissenschaft und Kunststofftechnik im Bereich des Designs, der Herstellung und der Charakterisierung von neuen Materialien mit verbesserten Struktur- und Funktionseigenschaften. Gemeinsam arbeitete man bereits bei verschiedenen Projekten mit der Firma Lithoz zusammen. Das 2011 in Wien gegründete Unternehmen ist eigenen Angaben gemäss Weltmarkt- und Technologieführer für 3DDrucker, Materialien und Lösungen für die industrielle Produktion von Hochleistungsund bioresorbierbaren Keramiken.

Unterschiedliche WerkstoffKombinationen möglich «Neue Funktionalitäten erfordern meist die Kombination von verschiedenen Werkstoffen bzw. Materialklassen wie z. B . Metall, Polymer oder Keramik, welche aufgrund ihrer unterschiedlichen thermo-physikalischen Eigenschaften sehr schwierig zusammen verarbeitet werden können. Insbesondere die Realisierung von Bauteilen mit komplexen Geometrien stellt eine grosse Herausforderung dar», erklärt Prof.

Dr. Raul Bermejo Moratinos vom Lehrstuhl für Struktur- und Funktionskeramik. «Erst die Entwicklung von additiven Fertigungsverfahren ermöglicht die Verarbeitung von unterschiedlichen Werkstoff-Kombinationen zur Herstellung komplexer Bauteile.»

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Bild: Montanuni/Bendl

Als erste österreichische Hochschule verfügt die Montanuniversität Leoben ab sofort über einen 3D-Drucker für Hybridmaterialien.

Montanuni-Rektor Wilfried Eichlseder, Assoz.

Prof. Dr. Thomas Griesser, Lithoz-CEO Dr. Johannes Homa, Univ.-Prof. Dr. Raul Bermejo Moratinos.

Die Forschung in Leoben soll dazu beitragen, Designrichtlinien in Bezug auf Strukturund Funktionseigenschaften für künftige 3D-gefertigten Materialien zu entwickeln.

«Konkrete Beispiele dafür sind Hochleistungskeramiken für die Biomedizin wie z. B. Zahnimplantate oder Hüftgelenke, 3D-Architekturen mit eingestellten Funktionseigenschaften wie beispielsweise Dielektrika bzw. Piezoelektrika für die Mikroelektronik, Kühlkörper für die Elektronikindustrie oder auch gefüllte Photopolymere für die additive Fertigung von Brillengestellen oder Zahnersatzmaterialien», führt Assoz.Prof. Dr. Thomas Griesser vom Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe an.

Der 3D-Druck-Prozess Das eingesetzte Verfahren basiert auf der Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM)-Technologie. Ausgehend von einem CAD-Modell ist der erste Schritt des Prozesses die Arbeitsvorbereitung und -optimierung. Die Informationen für das Bauteil werden direkt vom Computer digital auf das CeraFab-System übertragen. Die mit Keramikpartikeln gemischte Flüssigkeit (der sogenannte Schlicker) wird automatisch dosiert und auf eine transparente Wanne aufgetragen. Die bewegliche Bau-

plattform wird in den Schlicker getaucht, dieser wird dann selektiv sichtbarem Licht von unterhalb der Wanne ausgesetzt und ausgehärtet. Das Schichtbild wird über eine digitale Mikrospiegel-Vorrichtung (DMD) in Verbindung mit einem hochmodernen Projektionssystem erzeugt.

Durch die Wiederholung dieses Prozesses kann ein dreidimensionales «Grünteil» Schicht für Schicht erzeugt werden. Beim Ausheizen wird das Bindemittel entfernt und danach werden die Bauteile gesintert, wodurch vollständig dichte Keramikbauteile entstehen. Ziel ist die Realisierung sogenannter «digitaler Materialien» bzw. «digitaler Bauteile», wobei Eigenschaften wie beispielsweise Farbe und mechanische Festigkeit dreidimensional und selektiv innerhalb des Bauteils modifiziert werden können.

Moderne Ausstattung auch für Lehre «Neben der Forschung wird der neue 3DDrucker an der Montanuniversität Leoben auch im Masterstudium Werkstoffwissenschaft zum Einsatz kommen», kündigt Bermejo an. «Neben Metallen und Polymeren können wir in der Lehre nun alle Materialklassen als Werkstoffe für die additive Fertigung abbilden.» Ergänzende Industrieerfahrung können die Leobener Studierenden durch Praktika im Bereich 3D-Fertigung bei der Firma Lithoz sammeln.

Kontakt Montanuniversität Leoben Franz Josef-Strasse 18 A-8700 Leoben +43 3842 402-7702 office@unileoben.ac.at www.unileoben.ac.at

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KUNSTSTOFF XTRA

Forschung/Entwicklung

Startschuss für ressourcenschonende Fertigung von PEEK

Kontinuierliche Fertigung von FKV-Hohlprofilen

Im Rahmen des Forschungsvorhabens «InPro» werden erstmalig komplexe Faserkunststoffverbund (FKV)-Hohlprofile auf Basis von Hochleistungs-Thermoplasten, wie z.B. PEEK, PPS oder PPA, kontinuierlich hergestellt. Damit knüpft die Herone GmbH zusammen mit ihren Partnern, der HPF GmbH & Co. KG sowie dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden, an die bereits durch die Herone GmbH industrialisierte diskontinuierliche Fertigung an.

Basis bildet das Intervallheisspressen für Hohlprofile (CBM), ein neuartiger semikontinuierlicher Verfahrensansatz, der von den Gründern der Herone GmbH in ihrer Zeit als wissenschaftliche Mitarbeiter am ILK der TU Dresden erfunden, erprobt und zum Patent angemeldet wurde. Das Verfahren ist eine Kombination aus dem Blasform-Verfahren und dem Continuous Compression Molding (CCM). Es ermöglicht die kontinuierliche, ressourcenschonende und effiziente Fertigung von FTVHohlprofilen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass, trotz des semi-kontinuierlichen Fertigungsprinzips, FKV-Hohlprofile mit veränderlichen Lagenaufbauten oder Querschnitten gefertigt werden können. Dies ermöglicht die kontinuierliche Fertigung von Hohlprofilen mit lokal verstärkten Laminaten, die besonders in hochbelasteten Bereichen, z.B. der Krafteinleitung, erforderlich sind.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird die CBM-Technologie zur Verarbeitung des Hochleistungs-Polymers PEEK weiterentwickelt und mit dem SpritzformProzess zur Funktionalisierung der Hohlprofile kombiniert. In dem nachfolgenden Verfahrensschritt des Spritzformens können so lokal formschlüssige bzw. kombiniert stoff-formschlüssige Verbindungen 11/2020

Bilder: Herone

Für eine umweltverträgliche und leistungsfähige Luftfahrt fördert das BmWi im zivilen Luftfahrtforschungsprogramm die zukunftsorientierte Technologie der Herone GmbH zur kontinuierlichen Fertigung von Faserverbund-Hohlprofilen. Der Einsatz von Hochleistungs-Polymeren, wie PEEK, kombiniert mit der neuartigen CBM-Technologie, schont Ressourcen und maximiert gleichzeitig die Produktvielfalt.

CBM-Versuchsanlage von Herone

zwischen Funktionselementen (z.B. Zahnräder, Hebelsysteme, Dichtflächen, inte­ grale Faserverbund-Gewinde, etc.) und dem Grundprofil hergestellt werden.

A­dressierte Bauteile sind z.B. Zug-DruckStreben, Wellen oder auch medienführende sowie speichernde Systeme.

CBM-Prozess (schematisch)

Das Vorhaben InPro – «Integrale Leichtbau-Profilstrukturen aus Faser-Thermoplast-Verbund (FTV) funktionalisiert im Spritzform-Verfahren» – wird im Rahmen des zivilen Luftfahrtforschungsprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BmWi) für drei Jahre bis Ende 2023 gefördert und zur Netzwerkbildung von den internationalen Partnern Victrex und Boeing unterstützt.

Kontakt Herone GmbH Marschnerstrasse 39 D-01307 Dresden +49 351 463-42316 info@herone.de www.herone.de

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KUNSTSTOFF XTRA

Software/Simul ation

Der mechanische Zwilling zeigt, was der digitale geleistet hat

Digital first

Rico ist Hersteller von Spritzgusswerkzeugen und Produzent von Silikon- und Mehrkomponententeilen. Ein üblicher Ablauf für die Herstellung eines Silikonproduktes ist die Werkzeugkonstruktion, der Formenbau, die Einstellung des Werkzeuges in der Anwendungstechnik und schliesslich die Produktion. Doch Rico ist dem ganzen Prozess einen Schritt voraus. Indem das Unternehmen den Trial-and-Error Prozess schon vorab in digitaler Version betreibt, werden Einfahr- und Optimierungsprozesse in der Anwendungstechnik sowie die Parameterfindung für die Real-Produktion erleichtert.

Gut simuliert ist halb gebaut Bei der Bauteileentwicklung betrachtet Rico zuerst die Machbarkeit des Produktes in Zusammenhang mit dem Werkzeugbau und der Serienproduktion. Danach folgt die Analyse mittels Simulationen. Eine gute Simulation beginnt schon bei der richtigen Materialauswahl. Rico verfügt über eine umfangreiche Materialdatenbank, in der Labor-Ergebnisse aus früheren Projekten mit neuen Entwicklungen der Materialhersteller vereint werden. Mittels Simulationen findet Rico perfekte Materialkombinationen, die den Anforderungen des Kundenproduktes entsprechen.

Die Finite Elemente Berechnung dient der Bauteilentwicklung und analysiert die Artikelauslegung. Risikofaktoren im Design werden eliminiert, mechanische Eigenschaften geprüft, Toleranzen für Spannung, Dehnung und Deformation fest­gelegt sowie Druckzustände und Verbaukräfte berechnet. Die Spritzgusssimulation untersucht ebenso die Füllung in den Kavitäten, Nachdruck sowie Schwindung und Verzug. «Die Ergebnisse aus der Simulation des Spritzgussprozesses liefern uns essentielle Erkenntnisse für unsere Serienwerkzeuge», erklärt Vertriebsleiter Martin Rapperstorfer.

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Bilder: Rico

Rico bildet mittels Simulationen einen kompletten Prozess im Vorhinein digital ab. Erst wenn ein Produkt digital ausgereift ist, wird ein Werkzeug gebaut und die Produktion gestartet.

Flüssigsilikon (LSR) und Thermoplast (TP), bezieht sich Rico nicht nur auf die Angaben der Materialhersteller, sondern greift vor allem auf die eigenen Erfahrungswerte aus der Wissensdatenbank zurück.

Mehrere Funktionen in einem Bauteil vereinen

Martin Rapperstorfer: «Simulationen leisten einen wesentlichen Beitrag zum Risk-Management. Sie sorgen für Ausfallsicherheit und Planbarkeit.»

Aufbau einer Wissensdatenbank Ergebnisse und Parameter aus den Simulationen werden von Rico verarbeitet und in der Anwendungstechnik eingespielt. Da das Unternehmen Werkzeuge an den Kunden verkauft oder selbst die Teileproduktion übernimmt, erleichtert dies die Übergabe der Werkzeuge in die Produktion. «Unsere Kunden können sich darauf verlassen, dass unsere Werkzeuge funktionieren», bekräftigt Rapperstorfer.

Die Quintessenz ist aber, dass nicht nur einseitig agiert wird. Rapperstorfer betont: «Unser Laborleiter steht regelmässig mit unseren Anwendungstechnikern an den Maschinen und entwickelt vor Ort mit.» So lassen sich auch viele Rückschlüsse von der Praxis in das Labor ziehen, was zum kontinuierlichen Verbesserungsprozess beiträgt. Simulations- und Realergebnisse werden vernetzt und die Wissensdatenbank permanent ergänzt und aufgewertet.

Geht es z. B. um Haftungsthematiken zwischen den Materialien, wie etwa zwischen

Rico entwickelt Bauteile in enger Abstimmung mit dem Kunden. «Wir möchten die Anwendung des Kunden verstehen und betrachten daher auch die Systeme rund um unseren Silikon- oder Mehrkomponententeil», so Rapperstorfer. Immer wieder stellen die Entwickler dabei fest, dass sie Funktionen, die der Kunde ursprünglich in mehreren Bauteilen abbilden wollte, auch in einem Produkt vereinen können. «Die Funktionsintegration in ein Bauteil spart unserem Kunden Kosten, Einzelteile und Bauraum und wir liefern ihm auch hier ein simulationsgeprüftes Gesamtkonzept», unterstreicht Rapperstorfer.

Mittels Simulationen bildet Rico einen kompletten Prozess im Vorhinein ab.

Kontakt Rico Elastomere Projecting GmbH Am Thalbach 8 A-4600 Thalheim bei Wels +43 7242 76 460 office@rico.at www.rico.at

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KUNSTSTOFF XTRA

Software/Simul ation

Verkettung von Molekulardynamik mit Schadensvorhersage im Originalmassstab

Verbundwerkstoffe optimal nutzen

Kosteneinsparung bei der Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe hat für Materiallieferanten und Hersteller, welche Verbundwerkstoffe bestimmen, hohe Priorität. Die Materialentwicklung bleibt jedoch hochkomplex, da jeder Aspekt eines Materialsystems, von der chemischen Zusammensetzung des Harzes bis zum Herstellungsprozess, das endgültige Verhalten beeinflusst. Um diese Komplexität abzudecken, wurde die Integration von Digimat um Molekulardynamiksoftware erweitert.

Mit den Funktionalitäten auf Mikroebene lassen sich nun die Eigenschaften eines Materials anhand seiner chemischen Struktur vorhersagen. Auf der Mesoebene wurde der direkte Engineering-Workflow für unidirektionale Faserverbundwerkstoffe weiterentwickelt, so dass nun die Eigenschaften von Gewebelagen basierend auf ihren physischen und virtuellen Bestandteilen vorausberechnet werden können.

Fortschritte in der Simulation «Um Verbundwerkstoffe effektiv und wirtschaftlich einzusetzen, zählt jeder Aspekt – von der eigentlichen Form des Bauteils bis zum Lagenaufbau, von den gewählten Bestandteilen bis zum Verlauf des Herstellprozesses. Ingenieure müssen diese untrennbaren Gegebenheiten in ihrem Entwurfsprozess für Verbundwerkstoffe berücksichtigen. Die Fortschritte in der Simulation helfen den Konstrukteuren, das volle Potenzial moderner Materialien auszuschöpfen, indem sie all diese Verflechtungen berücksichtigen und die Informationen durch einen ICME-Ansatz umsetzbar machen.», sagt Philippe Hébert, Product Manager bei e-Xstream engineering.

Schädigungseffekte, wie Porosität oder beim Automatic Fiber Placement entstan11/2020

Bild: mscsof tware

e-Xstream engineering, Teil der Hexagon Manufacturing Intelligence Division, stellt die neue Version der Software Digimat zur multiskalaren Materialmodellierung vor und erweitert damit die Funktionen zur Faserverbundentwicklung über alle Skalen hinweg.

Die Fortschritte in der Simulation helfen den Konstrukteuren, das volle Potenzial moderner Materialien auszuschöpfen.

dene Lücken, lassen sich jetzt für das gesamte Probestück ermitteln – mithilfe moderner Progressive-Failure-Modelle, welche in Zusammenarbeit mit Prof. Pedro Camanho, Universität Porto, entwickelt wurden. Dementsprechend können die Ingenieure bei ihren Sicherheitsfaktoren für die Opti­mierung von Materialverbrauch und Leichtbauteilen grösseres Vertrauen in die Genauigkeit haben.

Werkzeugänderungen vermeiden Darüber hinaus ermöglicht Digimat 2020 die fortschrittliche Progressive Failure Analyse in Marc, MSC Nastran und weiteren Strukturberechnungsprogrammen über Benutzer-Subroutinen. So bekommen Entwickler eine detaillierte und genaue Vorhersage der Schädigung von Strukturen unter Last, während gleichzeitig Überdimensionierungen reduziert werden. Aus­ serdem wurde die fertigungsgerechte Kon-

struktion verbessert – Design for Manufacturing. Neue Funktionen helfen Herstellern, teure Werkzeugänderungen zu vermeiden, indem sie einen digitalen Zwilling des Faserverbund-Fertigungsprozesses aus Digimat in thermomechanische FiniteElemente-Programme wie Marc, Abaqus oder LS Dyna einbinden. Mit dieser offenen Integration kann der Entwickler aus der Verarbeitung entstandene Verzüge berücksichtigen und die Werkzeugauslegung anpassen, um die geforderte Geometrie zu erzielen.

Kontakt MSC Software GmbH Am Moosfeld 13 D-81829 München +49 89 21093224 info.de@mscsoftware.com www.mscsoftware.com

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Software/Simul ation

KUNSTSTOFF XTRA

Berechnung von 3D-gedruckten Werkzeugeinsätzen im Spritzguss

Prozesssimulation in der additiven Fertigung

Mittels Digimat-AM existiert die erste Prozesssimulation im Bereich der Additiven Fertigung für Kunststoffbauteile. Dabei können verschiedene Additive Prozesse sowie unterschiedliche Materialien, wie verstärkte Composites, in der Simulation abgebildet werden. Die Verstärkung kann diverse Werkstoffe, wie u.a. Glas oder Carbon, in Form von Fasern oder Kugeln enthalten. Mit Hilfe der Analyse der Prozesssimulation werden virtuell die Thematiken der Eigenspannungen sowie die der Schwindung und des Verzuges dargestellt und deren Optimierung ermöglicht. Dementsprechend besteht numerisch die Möglichkeit die Masshaltigkeit des Werkzeugeinsatzes im Vorfeld an das Werkzeug anzupassen.

Die Spritzgiesssimulation umfasst nach heutigem Standard die Modellierung sowie Berücksichtigung von Werkzeugeinsätzen.

Dabei spielt zum einen die Temperierung des Einsatzes und zum anderen die mechanische Beanspruchung während des Spritzgiessprozesses eine massgebliche Rolle. Mittels experimentellen Datensätzen erfolgt das Fitten der Materialmodelle für die rheologischen und mechanischen Materialeigenschaften. Aufgrund weiterer Module in der Spritzgiesssimulation, findet die Wechselwirkung zwischen dem anliegenden Druck der Schmelze mit der Deformation des Werkzeugeinsatzes in der Simulation eine Berücksichtigung. Hierdurch können direkte Aussagen über das lineare mechanische Verhalten der Werkzeugeinsätze getroffen werden. Um die Aspekte der Mikrostruktur eines 3D gedruckten Werkzeugeinsatzes in der strukturmechanischen FEA einfliessen zu lassen, erfolgt eine Kopplung mit einem mikromechanischen Softwaretool und einem gängigen Finite Elemente Solver.

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Bilder: Simpatec

Die Additive Fertigung findet bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen zunehmend Verwendung im industriellen Einsatz. Um die hohe Flexibilität im Design, die schnelle Fertigung sowie eine Kostenreduktion bei geringen Stückzahlen im Bereich der gedruckten Werkzeugeinsätze gewährleisten zu können, werden vorangehende Analysen für eine sichere Auslegung benötigt.

Prozesssimulation Additive Fertigung

Prozessabhängige Berechnung

cken oder auch Temperaturen an die FEA gewährleistet.

Um verlässliche Aussagen zum Bauteilverhalten von 3D gedruckten Bauteilen zu erhalten, muss der jeweilige Herstellungsprozess in einer gekoppelten Berechnung mit einbezogen werden. Die prozessinduzierten Eigenschaften definieren die lokale Mikrostruktur, wodurch das Bauteil kein symmetrisches oder isotropes Verhalten, sondern ein komplexes anisotropes Verhalten über die Wandstärke und lokaler Position aufzeigt. Beginnend mit dem gewählten Prozess der Additiven Fertigung findet eine Festlegung der prozessinduzierten Mikrostruktur statt. Somit existiert bei einem Selektiven-Laser-Sinter (SLS)Verfahren eine grosse Abhängigkeit der Festigkeit vom gewählten Druckwinkel.

Anderseits ergeben sich mit einem FusedFilament-Fabrication (FFF)-Verfahren Einsparpotenzial beim Gewicht. Über die integrierten Exportschnittstellen wird z. B. die Weitergabe von Faserorientierungen, Drü-

Gesamtheitliche Betrachtung Bei Einsatz der Kopplung mit der Mikromechanik sowie der nichtlinearen Strukturmechanik finden einerseits die prozessinduzierten Eigenschaften und anderseits das komplexe nichtlineare Materialverhalten in der Analyse des Bauteilverhaltens eine Berücksichtigung. Das komplexe Materialverhalten von Composites kann in mikromechanischen Softwaretools berechnet werden.

Darüber hinaus existiert die Möglichkeit, eine digitale Materialkarte an experimentelle Daten zu kalibrieren. Eine weitere Besonderheit stellt die Versagensmodellierung dar. Hierbei wird das Materialversagen in Abhängigkeit der jeweiligen Phase (Matrix/Verstärkungsstoff) oder des Orientierungswinkels modelliert. Ebenso stellt die Modellierung von Porosität bei Verwendung eines FFF-Prozesses oder in Kombination mit einem Composite kein Hindernis dar. In den softwareeigenen 11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

Software/Simul ation

Kopplung von Herstellungsprozess, komplexer Materialkarte und Strukturmechanik mit der Mikrostruktur eines FFF-Prozesses – F ilamente & Porosität.

Schnittstellentools lassen sich im Anschluss die Informationen aus dem Herstellungsprozess, der komplexen nichtlinearen Materialkarte mit dem strukturmechanischen Modell automatisiert koppeln. Ferner findet die Berechnung über den Solver und die Analyse im Post-Prozessor statt. Schliesslich kann eine gesamtheitliche Betrachtung der verwendeten Herstellungsprozesse, dem

Anliegende Von-Mises-Spannungen durch den Schmelzedruck des Spritzgiessprozesses.

physikalischen Materialverhalten und der Bauteilperformance erfolgen. Im ersten Schritt der Analyse stehen die Einzelergebnisse für die Herstellbarkeit im Fokus und danach die gesamtheitlichen Ergebnisse für ein optimiertes Bauteilverhalten. Mit Hilfe der numerischen Berechnung besteht die Möglichkeit, stabile sowie robuste Prozesse für die Fertigung zu definieren sowie die

gegenseitige Abhängigkeit zwischen Prozess, Materialverhalten und Bauteilverhalten aufzuzeigen.

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Software/Simul ation

KUNSTSTOFF XTRA

Fraunhofer LBF entwickelt Methoden zur Simulation von Kunststoffbauteilen

Mehr als Fasern im Blick

Kunststoffe zeigen ein sehr vielschichtiges, von diversen Einflussparametern abhängiges Materialverhalten. Zu erkennen ist dies beispielsweise bei der Nutzung von Verstärkungsfasern in technischen Bauteilen.

Dort verbessern sie zwar das mechanische Verhalten signifikant, führen jedoch gleichzeitig zu einem komplexen richtungsabhängigen Material- und Bauteilverhalten.

Darüber hinaus beeinflussen auch Umgebungseinflüsse wie Temperatur und Luftfeuchte, aber auch Kontakte mit unterschiedlichen Medien (Benzin, Diesel, AdBlue) das Material- und Bauteilverhalten signifikant. Häufig überlagern sich diese Belastungen, wenn zum Beispiel Medien unter hohe Temperatur und Druck geraten, was die Bauteilauslegung zusätzlich kompliziert.

Nicht nur Kräfte und Drücke zählen Während der Auslegungsphase von technischen Bauteilen stehen im ersten Schritt die wirkenden mechanischen Lasten im Vordergrund. Für ein isotropes Materialverhalten können diese unmittelbar in Simulationsanwendungen definiert und berücksichtigt werden. Handelt es sich um ein faserverstärktes Material, so muss zur Berücksichtigung des anisotropen Materialverhaltens die Faserorientierung aus einer gekoppelten Spritzgiesssimulation oder über phänomenologische Ansätze in die mechanische Simulation eingebunden werden. Entsprechende Tools erlauben in der Regel auch die Übertragung von Ergebnissen aus einer Schwindungs- und Verzugssimulation, um die deformierte Struktur und gegebenenfalls bereits hierdurch entstandene Spannungen zu berücksichtigen.

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Bild: Fraunhofer LBF

Zahlreiche Faktoren beeinflussen das Material- und Bauteilverhalten von Kunststoffen und wirken sich auf die praktische Bauteilauslegung aus. Diesen Herausforderungen begegnet das Fraunhofer LBF mit der Entwicklung kundenspezifischer Methoden. Ziel ist es, bestehende Strukturen und verfügbare Tools zu nutzen und die Methoden in Firmenstrukturen einzugliedern.

Kopplung von Prozess- und Struktursimulation.

Medienkontakte, die das mechanische Verhalten, beispielsweise durch Quellung oder Materialdegradation, verändern, können in einer mechanischen Simulation nicht unmittelbar als Randbedingung definiert werden. Daher kann das veränderte Materialverhalten nicht direkt in der Struktursimulation abgebildet werden. Aus diesem Grund kommen häufig sogenannte Abminderungsfaktoren zum Einsatz, welche in der Anwendung häufig aus Literaturquellen von vergleichbaren Materialen entnommen werden. Hierbei wird zum Beispiel eine zulässige Spannung oder Dehnung angepasst und das Bauteil entsprechend ausgelegt. Dies kann für eine Vorauslegung ein schneller Ansatz sein, um beispielsweise die grundliegende Eignung eines Materials abschätzen zu können. Für eine belastungsgerechte und ressourceneffiziente Bauteilauslegung gilt es jedoch, solche signifikanten Einflussgrös­ sen auch experimentell zu untersuchen und die Auswirkungen korrekt, unter Verwendung praktikabler Methoden, in der Simulation zu erfassen.

Gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfes-

tigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF kundenspezifische, anwendungsorientierte Methoden und begleitet die Überführung in die bestehenden Abläufe und vorhandene Infrastruktur. Die Entwicklung solcher Methoden passt sich stets dem jeweiligen Stadium der Auslegung an. Während im Vorauslegungsstadium eine vereinfachte Strategie für erste Evaluationen herangezogen werden kann, können später, wenn mehr Informationen zum Bauteil und Material vorliegen, detailliertere Simulationen betrachtet werden, um das Bauteil belastungskonform und ressourceneffizient auszulegen. Das Resultat: weniger kostenintensive Entwicklungsschleifen, beispielsweise für Komponenten der Fahrzeugindustrie oder Luftfahrt.

Kontakt Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Schlossgartenstrasse 6 D-64289 Darmstadt +49 6151 705-0 info@lbf.fraunhofer.de www.lbf.fraunhofer.de n 11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

Software/Simul ation

Mit Virtual Molding präzise und schnell zur Maskenproduktion

Produktion von Masken optimiert

Die Sigma Engineering GmbH aus Aachen beteiligte sich an dem unternehmensübergreifenden Projekt einer multifunktionalen Mund- und Nasenmaske gegen die Ausbreitung des Coronavirus.

«Die grosse Nachfrage der Öffentlichkeit und auch unserer eigenen Mitarbeiter nach Schutzmasken machten diese Kooperation zu einem willkommenen Projekt» sagt Thomas Klein, Geschäftsführer der Sigma zur aktuellen Lage. «Durch die gelungene und fokussierte Zusammenarbeit mit Partnern wie Arburg und PolarForm konnten wir in kürzester Zeit die Auslegung der kompletten LSR-Form simulieren und die Konstruktion für einen sicheren und effizienten Prozess optimieren.»

Mehr als nur eine Machbarkeitsanalyse Für eine reibungslose Produktion der Masken erarbeitete Tobias Sonntag, Projektingenieur bei Sigma mit Sigmasoft Virtual Molding die Frage nach dem besten Anspritzpunkt am Artikel, dem Entlüftungssystem und der thermischen Auslegung schon bevor das Werkzeug gefertigt wurde. Auch die Vorhersage der Prozessparameter und notwendigen Vernetzungszeit war im Vorfeld schon ein wichtiges Ergebnis aus der Simulation.

«Untersucht wurden viele verschiedene Faktoren. Die Bauteilqualität, optische Eigenschaften und natürlich die Sicherheit des Nutzers durch ein perfektes Bauteil, frei von Lufteinschlüssen und Fehlern, stand im Mittelpunkt. Doch auch eine schnelle und ressourcenschonende Produktionsauslegung war uns wichtig», so Sonntag über die Anforderungen an Projekt und Bauteil.

11/2020

Bild: Sigma

Seit Anfang April arbeiteten Sigma Engineering, Arburg, und viele weitere Partner der Kooperation an einem neuen Projekt gegen die Ausbreitung des Coronavirus. Jetzt läuft die Produktion der spritzgegossenen Masken aus LSR (Liquid Silicone Rubber) auf Hochtouren.

Die feste Werkzeugseite (links) und die bewegliche Seite (rechts) nach zehn Zyklen auf 180 °C eingeschwungen.

Effizient durch Simulation Die Produktionszyklen zum Einschwingen eines Werkzeugs werden nicht mehr geschätzt, sondern mit Sigmasoft Virtual Molding genau berechnet. Durch die präzise Vorhersage der Produktionszyklen bis zum thermisch stabilen Zustand des Werkzeugs, konnte der Serienprozess gesichert werden. Zu einer exakten Kontrolle der Temperaturverteilung wurde auf Basis der Ergebnisse die Anzahl der Temperaturfühler im Werkzeug auf sechs erhöht und deren Position optimiert. Das machte eine zielgerichtete Regelung der Heizpatronen möglich. Zusätzlich reduzierte eine optimale Isolierung der Form die benötigte Energie auf ein Minimum – Energieverschwendung wurde verhindert.

Vom Aufsetzen des Werkzeugs, über die Rechnungen der Füllung und Thermik realisierte Sigma das Projekt in 24 Stunden. Insgesamt vier Bauteile pro Zyklus werden aus dem temperfreien LSR Elastosil LR 5040 von Wacker bei 180 °C spritzgegossen. Das

hierfür notwendige symmetrische Temperaturbild der vier Kavitäten wurde mittels idealer Isolierung, sechs Temperaturfühlern und regelbarer Heizpatronen erst simulativ geschaffen und optimiert und dann von Polar-Form im Formenbau realisiert.

«Unter Druck eine Form ohne Bauteil- und Prozess-Referenzen sicher auszulegen ist die Stärke von Sigmasoft Virtual Molding» fasst Klein zusammen. «Die Partner standen unter enormen Druck, denn alles musste direkt richtig funktionieren. Umso mehr freut uns, dass die Form zuerst im Computer lief und Fehler vermieden wurden. Auf diese Weise entstand sehr schnell ein effizienter Prozess. Danke an alle Partner für den gemeinsamen Erfolg.»

Kontakt Sigma Engineering GmbH Kackertstrasse 16-18 D-52072 Aachen +49 241 89495-0 info@sigmasoft.de www.sigmasoft.de

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KUNSTSTOFF XTRA

Publireportage

Motivierte Mitarbeitende beim Premium-Logistikdienstleister Dachser

Chancen in der Logistik Selina Hipp bewarb sich 2016 auf eine Anzeige bei Dachser Schweiz. Als Assistentin des Landesleiters sammelte sie in der Niederlassung Regensdorf (ZH) erste Erfahrungen in der Logistik. Jetzt startet sie als Business Development Manager Dachser Chem-Logistics durch.

Selina Hipp engagiert sich und überzeugt.

Drei Jahre lang war sie die rechte Hand des Landesleiters von Dachser Schweiz.

Mit einem weinenden und einem lachenden Auge lässt Urs Häner, Managing Director European Logistics Switzerland, sie ziehen. «Ich werde ihre Unterstützung vermissen. Aber wir hatten Frau Hipp von Anfang an mögliche Karriereperspektiven aufgezeigt, um sie für Dachser zu gewinnen. Jetzt packt sie diese beim Schopf und übernimmt als Business Development Manager den Ausbau der Branchenlösung Dachser Chem-Logistics in der Schweiz», erläutert Urs Häner. «Ihr Weg war zu keiner Zeit in Stein gemeisselt. Jetzt muss sie sich im neuen Job bewähren. Wenn sie will, stehen ihr dann alle Türen für eine grosse Karriere bei Dachser offen.»

Während des Bachelorstudiums in Betriebswirtschaft sammelte Selina Hipp erste Berufserfahrungen in einer Eventagentur, wechselte zu einer Unternehmensberatung und liess sich dann von einem technologischen Start-up locken.

Sie absolvierte in dieser Zeit ausserdem

einen Master of S ­ cience in Business Administration. «Diese Jobs und das weiterführende Masterstudium waren für mein weiteres Fortkommen durchaus hilfreich.

Ich habe durch diese unterschiedlichen Stationen gelernt, wie man Vertrauen gewinnt, Informationen zielgruppengerecht aufbereitet und präsentiert, kosteneffizient plant und organisiert. Nie den Blick fürs grosse Ganze verliert. Aber mit Spedition hatte dies alles nicht viel zu tun», sagt sie.

Dabei ist die Logistik inzwischen ihr zweites Zuhause. «Als ich die Anzeige von Dachser sah, dachte ich: Das klingt spannend. Das Unternehmen war mir ein Begriff, da mein Onkel in der Transport- und Logistikbranche tätig war. Heute bin ich immer noch begeistert, dass ich mich für Dachser entschieden habe und Dachser sich für mich. Bisher habe ich viele, tolle Freundschaften mit anderen Mitarbeitenden im In- und Ausland geschlossen und stets viel Unterstützung erfahren.»

Als Assistentin des Landesleiters war Selina Hipp Ansprechpartnerin für Niederlas-

Dachser Chem-Logistics: Ein Partner für sichere Chemietransporte.

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Selina Hipp: Business Development Manager Dachser Chem-Logistics.

sungs-, Verkaufs- und Abteilungsleiter und Schnittstelle zu anderen Auslandsgesellschaften sowie zur Konzernzentrale in Kempten, Deutschland. «Das war eine sehr facettenreiche Aufgabe. Sie erfordert viel Geduld, Empathie und Durchsetzungsvermögen. Gleichzeitig wurde ich mit mehreren Projekten betraut, zum Beispiel im Bereich Innovationen. So habe ich dazu beigetragen, das strategische Innovationsprogramm ‹Idea2net› von Dachser in der Schweiz umzusetzen. Ausserdem habe ich den Empfang geführt und zwölf Auszubildende betreut.»

«Das Erlernte kann ich jetzt vollumfänglich in die Praxis umsetzen. Seit dem 1. Januar 2020 bin ich als Business Development Manager Dachser Chem-Logistics nun Brückenbauerin zwischen Verkauf und Produktion, für die Vernetzung in Europa sowie den Ausbau der Branchenlösung in der Schweiz zuständig», sagt Selina Hipp.

Kontakt verkauf.regensdorf@dachser.com www.dachser.ch

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KUNSTSTOFF XTRA

Wirtschaft

Steigende Komplexität wegen digitaler Transformation

CIOs in der Zwickmühle

Das Software-Intelligence-Unternehmen Dynatrace hat die Ergebnisse einer unabhängigen weltweiten Umfrage unter 700 CIOs (Chief Information Officer) vorgestellt. Demnach sind IT-Führungskräfte in Deutschland und weltweit zunehmend besorgt wegen der beschleunigten digitalen Transformation. In Verbindung mit der Komplexität moderner Multi-Cloud-Umgebungen setzt dies bereits überlastete digitale Teams unter sehr gros­sen Druck. Dies lässt wenig Zeit für Innovationen. Zudem beschränkt dies die Fähigkeit der Teams, Aufgaben zu priorisieren, die einen grös­ seren Wert und bessere Ergebnisse für das Unternehmen und die Kunden erzielen.

Bilder: Dynatrace

CIOs setzen auf Automatisierung und KI, um die wachsende Kluft zwischen begrenzten IT-Ressourcen und rapide steigender Cloud-Komplexität zu überbrücken

In Deutschland sagen 92 Prozent der CIOs (weltweit: 89 %), dass sich die digitale Transformation in den letzten 12 Monaten beschleunigt hat.

Die wichtigsten Ergebnisse – In Deutschland sagen 92 Prozent der CIOs (weltweit: 89 %), dass sich die digitale Transformation in den letzten 12 Monaten beschleunigt hat, und 60 Prozent (weltweit: 58 %), dass sie sich weiter beschleunigen wird.

– 92 Prozent der deutschen Unternehmen (weltweit: 86 %) nutzen Cloudnative Technologien wie Microservices, Container und Kubernetes, um Innovationen zu beschleunigen und erfolgreichere Geschäftsergebnisse zu erzielen.

– Laut 77 Prozent der CIOs (weltweit: 63 %) hat die Komplexität ihrer CloudUmgebung die menschlichen Fähigkeiten für das Management übertroffen.

– 40 Prozent (weltweit: 44 %) ihrer Zeit verbringen IT- und Cloud-Teams mit manuellen Routineaufgaben, die lediglich «die Systeme am Laufen halten».

Dies kostet deutsche Unternehmen im Schnitt 5 Millionen US-Dollar (weltweit: 4,8 Millionen Dollar) pro Jahr.

– In Deutschland geben 75 Prozent der CIOs (weltweit: 56 %) an, dass sie fast 11/2020

Laut 77 Prozent der CIOs (weltweit: 63 %) hat die Komplexität ihrer Cloud-Umgebung die menschlichen Fähigkeiten für das Management übertroffen.

niemals alles erledigen können, was das Geschäft von der IT verlangt.

– 89 Prozent der CIOs (weltweit: 70 %) glauben, dass ihr Team zu viel Zeit mit manuellen Aufgaben verbringen muss.

Diese könnten automatisiert werden, wenn sie die Mittel dazu hätten.

«Die Vorteile der IT- und Geschäftsautomatisierung gehen weit über Kosteneinsparungen hinaus», so Bernd Greifeneder,

CTO und Gründer von Dynatrace. «Unternehmen müssen damit den Umsatz steigern, mit Kunden in Verbindung bleiben und die Mitarbeiter produktiv halten – oder sie stehen vor dem Aus. Die zunehmende Automatisierung ermöglicht es digitalen Teams, das ständig wachsende Volumen und die Vielfalt der Observability-Daten aus ihren immer komplexeren, containerisierten Multi-Cloud-Umgebungen voll auszuschöpfen. Mit der richtigen 33

KUNSTSTOFF XTRA

Wirtschaft

Observability-Plattform können Teams diese Daten in umsetzbare Antworten verwandeln, einen kulturellen Wandel im gesamten Unternehmen vorantreiben und ihre knappen Entwickler-Ressourcen freisetzen, um sich auf das Wesentliche zu konzentrieren – die Kunden und das Geschäft.»

Erhöhte Komplexität Cloud-native Migration beschleunigt die Innovation, erhöht aber auch die Komplexität.

Deutsche Unternehmen setzen Cloud-native Technologien wie Container (75%, weltweit: 70%), Microservices (74%, weltweit: 70%) und Kubernetes (72%, weltweit: 54%) ein, um Innovationen zu beschleunigen und bessere Geschäftsergebnisse zu erzielen. 94 Prozent der deutschen CIOs (weltweit: 74%) sagen jedoch, dass die zunehmende Nutzung Cloud-nativer Technologien zu mehr manuellem Aufwand und Zeitbedarf zur Aufrechterhaltung der Systeme führt. 86 Prozent der CIOs in Deutschland (weltweit: 69%) fordern einen radikal anderen Ansatz für Prozesse, da Kubernetes die Komplexität erhöht und dadurch IT-Umgebungen nicht mehr manuell zu verwalten sind.

Herkömmliche Tools können nicht mithalten Im Durchschnitt setzen deutsche Unternehmen 10 (weltweit: 10) MonitoringLösungen in ihrem Technologie-Stack ein.

Digitale Teams haben jedoch nur in 9 Prozent (weltweit: 11 %) ihrer Anwendungsund Infrastruktur-Umgebungen eine hundertprozentige Observability. 95 Prozent der CIOs in Deutschland (weltweit: 90 %) berichten von Hindernissen, um einen grösseren Teil ihrer Anwendungen zu monitoren. Der dynamische Charakter der heutigen hybriden Multi-Cloud-Systeme verstärkt die Komplexität. Bei 57 Prozent der deutschen CIOs (weltweit: 61 %) verändert sich ihre IT-Umgebung mindestens jede Minute und bei 12 Prozent (weltweit: 32 %) sogar jede Sekunde.

CIOs fordern radikale Veränderungen Mehr als drei Viertel (86 %) der CIOs in Deutschland (weltweit: 74 %) sagen, dass ihr Unternehmen seinen Wettbewerbsvorteil verlieren wird, wenn die IT nicht weniger Zeit damit verbringen kann, «die Systeme am Laufen zu halten». Laut 82 Prozent (weltweit: 84 %) besteht der einzig wirksame Schritt nach vorn darin, die Anzahl der Tools und den Umfang des manuellen Aufwands zu reduzieren, den IT-Teams in das Monitoring und die Verwaltung der Cloud und der User Experience investieren. 83 Prozent (weltweit: 72 %) können die Observability nicht mehr mit verschiedenen Monitoring-Tools gewährleisten.

Stattdessen benötigen sie eine einzige Plattform, die alle Use Cases abdeckt und eine konsistente Datenquelle bietet.

95 Prozent der deutschen CIOs (weltweit: 93 %) glauben, dass KI-Unterstützung entscheidend sein wird, damit die IT-Abteilung ihre steigende Arbeitslast bewältigen und dem Unternehmen den grösstmöglichen Nutzen liefern kann. Die CIOs in Deutschland gehen davon aus, dass die Automatisierung von Cloud- und IT-Prozessen den Zeitaufwand für die Wartung um 35 Prozent (weltweit: 38 %) reduzieren und für Unternehmen durchschnittlich 1,8 Millionen Dollar (weltweit: 2,0 Millionen Dollar) pro Jahr einsparen wird. Trotz dieses Vorteils sind in Deutschland bislang nur 17 Prozent (weltweit: 19 %) aller wiederholbaren Betriebsprozesse für Digital Experience Management und Observability automatisiert worden.

Die Studie basiert auf einer weltweiten Umfrage unter 700 CIOs in grossen Unternehmen mit über 1000 Mitarbeitern, die von Vanson Bourne im Auftrag von Dynatrace durchgeführt wurde. Sie umfasst 200 Befragte in den USA, jeweils 100 in Grossbritannien, Frankreich und Deutschland sowie jeweils 50 in Australien, Singapur, Brasilien und Mexiko.

Kontakt Dynatrace AG Badenerstrasse 587 CH-8048 Zürich +41 44 300 2020 emeainfo@dynatrace.com www.dynatrace.com

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Wirtschaft

Bericht der International Federation of Robotics

Deutschland in Europa auf Platz eins

Gechäftsjahr von Corona geprägt «Die Folgen der Corona-Pandemie für die Wirtschaft können derzeit noch nicht vollständig abgeschätzt werden», fährt Milton Guerry fort. «Das Geschäftsjahr 2020 wird davon geprägt sein, dass sich die Branche erst einmal an die ‹neue Normalität› anpasst. Ein starker Impuls durch Grossaufträge dürfte im laufenden Geschäftsjahr unwahrscheinlich sein. Eine Ausnahme bildet eventuell China. Der Grund: In der chinesischen Stadt Wuhan wurde das Coronavirus im Dezember 2019 erstmals identifiziert und das Land konnte sich im zweiten Quartal schon wieder konjunkturell erholen. Andere Volkswirtschaften befinden sich deutlich später an einem kon11/2020

Der Einsatz von kollaborativen Robotern (Cobots), die mit den Menschen Hand-inHand und ohne Schutzzaun zusammenarbeiten können, ist auf dem Vormarsch.

junkturellen Wendepunkt. Demnach wird es noch einige Monate dauern, bis sich positive Trends in neuen Automatisierungsprojekten und der Roboternachfrage niederschlagen. Für das Jahr 2021 rechnen wir mit einer Erholung – es könnte aber bis 2022 oder 2023 dauern, bis das Vorkrisenniveau erreicht ist.»

Asien, Europa und Amerika – Überblick Asien ist nach wie vor der grösste Markt für Industrie-Roboter – der Bestand des grössten regionalen Abnehmers, China, stieg um 21 % und erreichte 2019 rund 783 000 Einheiten. An zweiter Stelle steht Japan mit rund 355 000 Einheiten – ein Plus von 12 %. Ein Aufsteiger in der Region ist Indien mit einem neuen Rekordbestand von rund 26 300 Einheiten – ein Plus von 15 %. Damit hat sich die Zahl der Industrie-Roboter in den indischen Fabriken innerhalb von fünf Jahren verdoppelt.

Der Anteil neu installierter Roboter in Asien machte 2019 etwa zwei Drittel der weltweiten Absätze aus. In China liegt der Absatz von rund 140 500 neuen Robotern zwar unter den Rekordjahren 2018 und 2017, hat sich aber im Vergleich zu den Verkaufszahlen vor fünf Jahren mehr als verdoppelt (2014: 57 000 Einheiten). In den asiatischen Top-Märkten verlangsamten sich die Neu-Installationen 2019 – in China (minus 9 %), in Japan (minus 10 %).

In China kommt die grosse Mehrheit von 71 % der neuen Roboter von ausländischen Lieferanten. Chinesische Hersteller bedienen nach wie vor hauptsächlich den

Grafiken: IFR

«Der Einsatz von Industrie-Robotern in Europa hat mit rund 580 000 Einheiten einen historischen Höchststand erreicht – der Bestand stieg um 7 % im Vergleich zum Vorjahr», sagt Milton Guerry, Präsident der International Federation of Robotics (IFR).

Deutschlands Anteil am europäischen Roboterbestand liegt bei 38 %. Damit liegt das Land im weltweiten Vergleich nach China, Japan, Korea und den USA auf Rang 5. Das gilt 2019 auch für die jährlichen Verkaufszahlen. Hier bewegt sich die deutsche Wirtschaft schon seit vielen Jahren (2014 –2017) auf dem sehr hohen Niveau von rund 20 000 Einheiten per annum – mit 20 400 verkauften Robotern wurde diese Marke 2019 erneut erzielt. Das Rekordergebnis 2018 mit rund 27 000 verkauften Industrie-Robotern war auf eine sehr dynamische Sonderkonjunktur zurückzuführen, hauptsächlich ausgelöst durch Investitionen der Automobilindustrie.

Bild: Scailyna

Deutschland ist in der Europäischen Union mit rund 221 500 Industrie-Robotern die am stärksten automatisierte Volkswirtschaft. Damit sind in den Fabriken der deutschen Wirtschaft rund dreimal so viele Industrie-Roboter im Einsatz wie in Italien, rund fünf Mal so viele wie in Frankreich und rund zehn Mal so viele wie in Grossbritannien.

Roboterdichte in der Industrie

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KUNSTSTOFF XTRA

Wirtschaft

heimischen Markt, wo sie zunehmend Marktanteile gewinnen. Ausländische Hersteller setzen etwa 29 % ihrer Einheiten in der Automobilindustrie ab – chinesische Anbieter kommen in diesem Segment nur auf einen Anteil von etwa 12 %. Aus diesem Grund sind ausländische Anbieter vom Geschäftsrückgang in der chinesischen Automobilindustrie stärker betroffen als ihre inländischen Wettbewerber.

USA, Kanada, Mexiko Die USA sind der grösste Anwender von Industrie-Robotern auf dem amerikanischen Kontinent und verzeichnen 2019 mit rund 293 200 Einheiten einen neuen Rekord – ein Plus von 7 %. An zweiter Stelle steht Mexiko mit 40 300 Einheiten – das entspricht einem Zuwachs von 11 % – gefolgt von Kanada mit rund 28 600 Einheiten und einem Plus von 2 %.

Die Neuinstallationen verlangsamten sich in den Vereinigten Staaten im Vergleich zum Rekordjahr 2018 um 17 %. Dennoch bleibt der Absatz 2019 mit 33 300 ausgelieferten Einheiten auf einem sehr hohen Niveau und erreicht insgesamt das zweitstärkste Ergebnis aller Zeiten. Die meisten Roboter werden in die USA aus Japan und Europa importiert. Obwohl die Zahl der US-Roboterhersteller sehr gering ist, gibt es sehr viele wichtige Systemintegratoren für Robotik und Automation. Mexiko liegt in Nordamerika mit rund 4600 verkauften Einheiten an zweiter Stelle – hier verlangsamte sich der Absatz um 20 %. Die Verkäufe in Kanada steigen um 1 % und erreichen mit etwa 3600 ausgelieferten Einheiten einen neuen Rekord.

Die Nummer eins in Südamerika ist Brasilien mit rund 15 300 Einheiten im Bestand

Der Absatz von traditionellen Industrie- und kollaborativen Robotern im Vergleich

– das ist ein Zuwachs von 8 %. Der Absatz verlangsamte sich um 17 % auf rund 1800 Installationen – das ist noch immer eines der besten Ergebnisse aller Zeiten – und wurde nur von den Rekordauslieferungen im Jahr 2018 übertroffen.

Weltweiter Trend: MenschRoboter-Kooperation Der Einsatz von kollaborativen Robotern (Cobots), die mit den Menschen Handin-Hand und ohne Schutzzaun zusammenarbeiten können, ist auf dem Vormarsch. So stieg der Absatz von Cobots 2019 um 11 % – ganz entgegen dem Trend für die traditionellen Industrieroboter. Da immer mehr Hersteller kollaborative Roboter anbieten und sich gleichzeitig das Anwendungsspektrum vergrössert, stieg der Marktanteil im Jahr 2019 auf 4,8 % . Trotz dieser dynamischen Entwicklung steckt der Markt noch immer in den Kinderschuhen. Von den 373 000 abgesetzten Industrie-Robotern sind bisher nur rund 18 000 Einheiten Cobots.

Jährliche Inbetriebnahme von Industrierobotern der weltweit 15 grössten Märkte 2019

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Chancen für eine Erholung Die globale Covid-19-Pandemie wird sich stark auf die Geschäftsentwicklung 2020 auswirken – bietet aber mit der Modernisierung und Digitalisierung in der Produktion auch Chancen für eine Erholung. Die Vorteile von Robotik und Automation bleiben zudem langfristig gesehen unverändert: Die Fertigung beschleunigen und kundenspezifische Produkte zu wettbewerbsfähigen Preisen liefern zu können, sind die Hauptanreize. Den Herstellern in entwickelten Volkswirtschaften ermöglicht die Automation, ihre Produktion an heimischen Standorten kosteneffizient beizubehalten – oder neu auszurichten. Darüber hinaus wird das Angebot an Industrie-Robotern ständig erweitert und umfasst traditionelle Industrie-Roboter, die alle Nutzlasten schnell und präzise handhaben können, sowie neue kollaborative Roboter, die sicher an der Seite des Menschen arbeiten und sich vollständig in die Werkbank integrieren lassen.

Kontakt IFR International Federation of Robotics Lyoner Strasse 18 D-60528 Frankfurt +49 69 6603-1124 sf@ifr.org www.ifr.org n 11/2020

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NEWs

Arburg Technologie-Tage 2021 im Sommer

Architekt Stefan Redle übergibt den symbolischen Schlüssel in Form eines Laugengebäcks an Johannes Remmele.

In einem der aktuellen Situation angepassten Rahmen wurde am 6. Oktober 2020 nach einer zweijährigen Bauzeit der neue Produktionsstandort von Südpack in Erolzheim eingeweiht.

Das ausgearbeitete Hygienekonzept entsprach, nach Rücksprache mit den regionalen Behörden, dem Reglement für Veranstaltungen. Mit dem hochmodernen Komplex erweitert Südpack nicht nur seine Produktionskapazitäten erheblich – durch das vollautomatisierte State-of-the-Art Logistikzentrum ist der Folienhersteller nunmehr

auch in der Lage, Kunden in aller Welt noch effizienter zu beliefern. Der neue Standort dient dabei mit rund 6700 Palettenplätzen nicht nur als Lager für Mutterrollen, hier findet auch die kundenspezifische Konfektionierung derselben statt, wobei modernste Schneidtechnologie zum Einsatz kommt. Die Gebäude bieten eine Nutzfläche von insgesamt 18 800 m², die Investitionssumme beträgt rund 40 Mio. Euro. Am neuen Standort werden rund 100 Mitarbeiter beschäftigt. www.suedpack.com

Bild: Arburg

Bild: Südpack

Südpack eröffnet neuen Standort in Erolzheim

2019 war Corona noch kein Thema: Die rund 30 Exponate und Anwendungen im Kundencenter boten den Technologie-Tage-Besuchern einen Überblick über das Maschinen- und Verfahrensspektrum von Arburg.

Um sicherzugehen, dass die Technologie-Tage 2021 coro­ nabedingt nicht erneut abgesagt werden müssen, hat Arburg beschlossen, die Veranstaltung nicht wie gewohnt im März, sondern vom 9. bis 12.

Juni 2021 durchzuführen. «Die Technologie-Tage mit jährlich rund 6000 Besuchern sind ein weltweit bekanntes Markenzeichen von Arburg», betont Juliane Hehl, die als geschäftsführende Gesellschafterin den Marketing-Bereich verantwor-

tet. Diese Marke wolle Arburg auf jeden Fall auch künftig fortführen, und zwar mit dem seit über 20 Jahren erfolgreichen Konzept «Technik zum Anfassen kombiniert mit persönlicher Betreuung.» Zu dem Erfolgskonzept des viertägigen Events in Lossburg gehört der einzigartige Mix aus Praxis und Theorie. Über 50 Exponate mit Anwendungen aus allen Branchen zeigen das gesamte Leistungsspektrum auf. www.arburg.com

Lifocolor sarl, Hersteller von Farbmasterbatches sowie Additiven für die Kunststoffindustrie und französische Tochtergesellschaft der deutschen Lifocolor-Gruppe mit Hauptsitz in Lichtenfels, hat ihren Firmensitz im Herbst 2019 von Bellignat in das neu errichtete Werk nach Izernore verlegt. Geplante Feierlichkeiten rund um die Einweihung der neuen Produktionsstätte und das 20-JahrJubiläum wurden in diesem Jahr aufgrund der Pandemie abgesagt. David Bouix, neuer Betriebsleiter von Lifocolor sarl, 11/2020

Bild: Lifocolor

Lifocolor-Werk in Izernore erfolgreich in Betrieb

Seit rund einem Jahr läuft das neue französische Lifocolor-Werk in Izernore mit sehr guter Auslastung.

und Dr. Martin Fabian, Geschäftsführer der Lifocolor-Gruppe, blicken knapp ein Jahr nach der Inbetriebnahme auf die erfolgreiche Entwicklung

des französischen Standortes zurück. 2018 stand fest: Das damalige Werk von Lifocolor sarl im französischen Bellignat hatte seine Kapazitätsgrenze

erreicht. Um den gestiegenen Kundenanforderungen an qualitativ hochwertigen Masterbatches auch in Zukunft gerecht werden zu können, wurde die Erweiterung der Produktionsund Entwicklungskapazitäten beschlossen und in die Tat umgesetzt. Für den neuen Werksbezug wurde der Maschinenpark mit einem neuen Doppelschneckenextruder vergrössert. Eine weitere Produk­ tionslinie wird Anfang 2021 in Betrieb genommen. www.lifocolor.de 37

KUNSTSTOFF XTRA

NEWs

Logistikspezialist Greiwing übernimmt die Separation AG

Bild: Greiwing

Bild: Messe München

Automatica im neuen Format

Automatica: Gemeinsam mit der Branche entwickelt die Messe München jetzt für Mitte 2021 ein neues Präsenzformat.

Die für den 8.-11. Dezember 2020 geplante automatica findet aufgrund der sich aktuell im Zusammenhang mit der Corona-Pandemie verschärfenden Reisebeschränkungen nicht statt. Diese Entscheidung hat die Messe München in Übereinkunft und enger Abstimmung mit dem VDMA Robotik + Automation als ideellem Träger sowie dem automatica-Fachbeirat getroffen. Das Bedürfnis der Branche nach persönlichen Kontakt-, Austausch- und Präsentationsmöglichkeiten ist stärker denn je. Deshalb entwickelt die Messe München nun gemeinsam mit Ausstellern ein neues, an

die Rahmenbedingungen der Corona-Zeit angepasstes Präsenzformat. Zusätzlich baut die automatica ihr Digitalangebot weiter aus. So werden in der neuen Online-Event-Reihe «Let’s talk by automatica» aktuelle Fragestellungen und Trends rund um Robotik und Automation beleuchtet.

Das neue Event ist als kompakte «Messe vor der Messe» für den Frühsommer 2021 angedacht und soll ein Add-on zur automatica 2022 werden und die Zeit bis dahin überbrücken.

Ausführliche Informationen dazu folgen zeitnah. www.messe-muenchen.de

Jürgen Greiwing (r.) und Georg Wilms, ehemaliger Inhaber der Separation AG.

Die Greiwing logistics for you GmbH hat zum 1. Oktober die Separation AG mit Sitz im belgischen Eynatten übernommen.

Das Unternehmen hat sich auf die optoelektronische Sortierung von Kunststoffgranulaten spezialisiert und ist damit seit 20 Jahren am Markt etabliert.

Das Leistungsspektrum von Greiwing ergänzt die Separation AG insofern, als dass sie das Sortieren und Selektieren von Granulaten auch beim Kunden vor Ort ermöglicht. Zum Einsatz kommen dabei mobile «Granulat-Kliniken», die das Unterneh-

men selbst entwickelt hat. Mit Blick auf die hohe Nachfrage hat sich Greiwing bereits um die Jahrtausendwende auf die Kunststofflogistik spezialisiert.

Im Rahmen dessen hat das Familienunternehmen unter anderem das Granulattechnikum in Wesel eingerichtet, das über automatisierte Farbmess- und Sortiersysteme für Kunststoffgranulate verfügt und über das sämtliche Handlingservices abgewickelt werden können.

www.greiwing.de

Dr. Johannes Kilian ist der neue Leiter Prozesstechnologien von Engel Austria. Engel stärkt damit weiter seine prozesstechnologische Entwicklung, die stark von der Digitalisierung getrieben wird. Mit dem Ausscheiden von Prof. Dr. Georg Steinbichler hat Engel seine Entwicklungsabteilung neu aufgestellt und rückt die Prozesstechnologie noch stärker in den Fokus. Die Produkte und Lösungen zur Erhöhung 38

der Prozessfähigkeit, wie die intelligenten Assistenzsysteme der iQ-Produktfamilie, aber auch innovative Dienstleistungen wurden in der Abteilung Prozesstechnologien unter der Verantwortung von Johannes Kilian gebündelt. Die Prozesstechnologie und deren Anforderungen gehört zu den massgeblichen Treibern der digitalen Transformation bei Engel. «Die Digitalisierung ist der Schlüssel, das volle Poten-

Bild: Engel

Neuer Leiter Entwicklung Prozesstechnologien bei Engel

Dr. Johannes Kilian

zial der Spritzgiessmaschinen und Systemlösungen auszu-

schöpfen und damit der Drehund Angelpunkt für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen unserer Branche», sagt Kilian. «Über den gesamten Produktlebenszyklus unterstützen wir unsere Kunden auf dem Weg zu smart factory. Der Markt darf von Engel in den kommenden Jahren auf diesem Gebiet weiterhin viel erwarten.» www.engelglobal.com 11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

Lindner Spatenstich 2020 (v.l.n.r.): das Lindner Team Matthias Egarter, Harald Ebner, Michael Lackner, Karin Lindner, Manuel Lindner mit dem Spittaler Bürgermeister Gerhard Pirih

Der 1948 in Österreich gegründete Spezialist für Abfallaufbereitung und Zerkleinerungstechnologie feierte am 18. September 2020 den Spatenstich für sein neues Werksgelände am zukünftigen Standort Spittal-Ost. Auf dem über

45 000 Quadratmeter umfassenden Areal wird neben der robotergestützten Fertigung und einem modernen Logistikzentrum eine Akademie mit dem Fokus Recycling-Technologie entstehen. Dazu konstatiert Michael Lackner, Mana-

ging Director bei Lindner: «Wir waren einer der Pioniere der Branche. Dadurch war es uns möglich, ein enormes Anwendungswissen zu generieren.

Heute verstehen wir uns nicht nur als Maschinenbauer und Technologiepartner, sondern auch als Wissenslieferant für unsere Kunden. Deshalb ist es uns besonders wichtig, dieses Know-how ständig auszubauen, daraus neue Lösungen zu entwickeln und gewonnene Erkenntnisse systematisch aufzubereiten und weiterzugeben.» Mit dem Neubau verdoppelt das Unternehmen seine Kapazitäten.

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

Bild: Lindner

Lindner Recyclingtech verdoppelt seine Kapazitäten

Kunststoff | Maschinen | Lösungen

NEWs

www.lindner.com

Martin Bühler baut als Managing Director der Landesgesellschaft Schweiz die Position von proAlpha in den Märkten in der Schweiz und in Frankreich aus. Der gelernte Kunststofftechnologe bringt mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Vermarktung und Implementierung von ERP-Systemen in verschiedenen Branchen ein und kennt ERP-Systeme auch aus der Anwenderperspektive. Vor

Bild: proalpha

Neuer Managing Director bei proAlpha Schweiz

Am 1. Oktober startete Martin Bühler als Managing Director bei ProAlpha.

seinem Start als Managing Director bei proAlpha war er bei verschiedenen Business-Software-Unternehmen in leitenden Funktionen tätig, unter anderem als Mitglied der Geschäftsleitung bei Codex, bevor diese von proAlpha übernommen wurde. Bühler hat einen Executive MBA der Hochschule Luzern und ist Dozent bei GS1.

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www.proalpha.ch

Wir planen  Komplette Granulattransport- und Vakuumleitungssysteme.

Wir berechnen  Anhand der benötigten Förderleistungen die Leitungsquerschnitte.

Wir installieren  Die gesamten Systeme inklusive Halterungsbau.

Wir erweitern  Bestehende Leitungssysteme und bauen bestehende System um.

Mit unseren Partnern sind wir absolute Profis im Rohrleitungsbau für die Granulatförderung!

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KUNSTSTOFF XTRA

NEWs

Der Kunststoffverarbeiter Semadeni Holding AG beteiligt sich an der Elithro GmbH, welche das Mehrwegsystem reCircle für die Gastronomie in Deutschland betreibt. «Mit der Semadeni Holding AG wurde ein Partner gefunden, der sich ebenfalls für nachhaltige Lösungen einsetzt», freut sich Geschäftsführer von reCircle Deutschland Thorben Bech­ toldt: «Diese Partnerschaft hebt reCircle auf eine neue Ebene. Damit können wir den Mehrweggedanken stärker in der Gesellschaft verankern, sodass Mehrweglösungen in der

Bild: reCircleDeutschland

Semadeni beteiligt sich an der Elithro GmbH

reBox

Gastronomie nicht mehr als Ausnahme gelten.» Auch Pa­ trick Semadeni, Geschäftsführer der Semadeni Holding AG, blickt der Zusammenarbeit zuversichtlich entgegen: «Das re-

Circle Mehrwegsystem ist ein wichtiger Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und zur Ressourcenschonung. Wir freuen uns sehr, dieses System in Deutschland unterstützen und einen Beitrag

an die Nachhaltigkeit leisten zu können.» reCircle ist das grösste Mehr wegsystem im deutschsprachigen Raum, was Gastronomien wiederverwendbare Pfandboxen im To-Go-Bereich bereitstellt. Zum Netzwerk zählen rund 150 Partnerlokale in Deutschland sowie mehr als 1300 Partnerlokale in der Schweiz, die damit zur Reduktion von Verpackungsmüll in der Gastronomie beitragen. www.recircle.de www.semadeniplasticsgroup. com

Bloomberg präsentiert 50 Climate Leaders

Nach Recherchen von Bloomberg gehört Engel zu den weltweit nachhaltigsten und energiebewusstesten Industrieunternehmen.

Geht es nach Bloomberg, zählt Engel zu den weltweit 50 Climate Leaders. Gemeinsam mit der TBD Media Group hat das Medienunternehmen Bloomberg das Engagement von In-

dustrieunternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen analysiert und bewertet und die weltweit 50 nachhaltigsten und klimabewusstesten Unternehmen definiert. Engel ist als

einziger Kunststoffmaschinenbauer dabei. Nachhaltigkeit ist in der Unternehmensphilosophie von Engel fest verankert.

Kontinuierlich optimiert der Spritzgiessmaschinenbauer und Systemanbieter mit Stammsitz in Schwertberg (A) seine Prozesse mit dem Ziel, immer noch sparsamer mit Ressourcen umzugehen und das Recycling weiter zu stärken. Mit innovativen Maschinenkonzepten und Prozesstechnologien unter-

stützt Engel darüber hinaus seine Kunden, nachhaltige Kunststoffprodukte zu entwickeln und den Carbon Footprint auch in der Produktion dieser Produkte zu reduzieren. Die voranschreitende Digitalisierung eröffnet grosse Chancen für den Aufbau einer Kreislaufwirtschaft, die Engel mit umfangreichen Entwicklungsinvestitionen ausschöpft. www.engelglobal.com

Am 30. September 2020 eröffnete Raffaele Abbruzzetti, Geschäftsführer von Arburg Srl, im Beisein von über 100 geladenen Gäste die neuen Räumlichkeiten der italienischen Niederlassung in Peschiera Borromeo. Mit den Geschäftsführern Gerhard Böhm und Guido Frohnhaus und Stephan Doehler, Bereichsleiter Vertrieb Europa, waren auch hochrangige Gäste aus dem Arburg-Mutterhaus vertreten. Die Arburg 40

Bild: Arburg

Arburg Italien: Eröffnungsevent mit grosser Resonanz

Der neue Showroom bot beste Voraussetzungen, die neuen Räumlichkeiten zu eröffnen und mit über 100 Gästen Corona-konform zu feiern.

Tochtergesellschaft in Italien hat ihr Gebäude in Peschiera

Borromeo umgebaut und zusätzlich um 80 Prozent erwei-

tert. Mit rund 2000 Quadratmetern Nutzfläche bieten die neuen Räumlichkeiten nicht nur mehr Platz für intensive Kundenbetreuung und -schulungen, sondern auch für grös­sere Fachkonferenzen und Veranstaltungen. Das Corona-konforme Eröffnungsevent mit Open House machte den Auftakt.

Arburg ist seit fast 30 Jahren in Italien präsent. www.arburg.com 11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

Ver anstaltungen

DEZEMBER 2020 01.12.

Aachen Polymer Optics Days Digitale Veranstaltung Veranstalter: IKV Institut für Kunststoffverarbeitung RWTH Aachen, Seffenter Weg 201, D-52074 Aachen +49 241 80-27128 akademie@ikv.rwth-aachen.de, www.ikv-aachen.de

01./02.12.

Kurs: Recycling von Kunststoffen Ort: Würzburg Veranstalter: FSKZ – KFE gGmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg +49 931 4104-0 anmeldung@skz.de, www.skz.de/weiterbildung

02./03.12.

Hybrid-Event: Barriere-Verbundfolien – einfach, optimal und recycelfähig Ort: Würzburg Veranstalter: FSKZ – KFE gGmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg +49 931 4104-0 anmeldung@skz.de, www.skz.de/weiterbildung

08.12.

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

08.12.

Seminar: Verfahrensauswahl dynamischer Werkzeugtemperierungen Ort: Villingen-Schwenningen Veranstalter: Kunststoff-Institut Südwest Hermann-Schwer-Strasse 3 D-78048 Villingen-Schwenningen +49 7721 99 780-0 bildung@kunststoff-institut.de www.kunststoff-institut.de

09.12.

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

09.12.

Seminar: Recycling interner Stoffströme in der Kunststoffverarbeitung Ort: Villingen-Schwenningen Veranstalter: Kunststoff-Institut Südwest Hermann-Schwer-Strasse 3 D-78048 Villingen-Schwenningen +49 7721 99 780-0 bildung@kunststoff-institut.de www.kunststoff-institut.de

09.12.

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

09./10.12.

Online-Kurs: Kunststoffe und Feuchtigkeit Veranstalter: FSKZ – KFE gGmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg +49 931 4104-0 anmeldung@skz.de, www.skz.de/weiterbildung

10.12.

Seminar: Antibakterielle Oberflächen Ort: Villingen-Schwenningen Veranstalter: Kunststoff-Institut Südwest Hermann-Schwer-Strasse 3 D-78048 Villingen-Schwenningen +49 7721 99 780-0 bildung@kunststoff-institut.de www.kunststoff-institut.de

14.–16.12.

Kurs: Einstieg in die Faserverbundtechnik Ort: Würzburg Veranstalter: FSKZ – KFE gGmbH Frankfurter Strasse 15–17, D-97082 Würzburg +49 931 4104-0 anmeldung@skz.de, www.skz.de/weiterbildung

16.12.

Simulation and Sensing Ort: Dübendorf und virtuell via Zoom Veranstalter: Empa, Akademie Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf +41 58 765 11 11 events@empa.ch www.empa-akademie.ch

17.12.

Renewable Management and Real-Time Control Platform (ReMaP) Ort: Dübendorf und virtuell via Zoom Veranstalter: Empa, Akademie Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf +41 58 765 11 11 events@empa.ch www.empa-akademie.ch

17.12.

Seminar: Ausbildung zum Medical Risk Manager Ort: Villingen-Schwenningen Veranstalter: Kunststoff-Institut Südwest Hermann-Schwer-Strasse 3 D-78048 Villingen-Schwenningen +49 7721 99 780-0 bildung@kunststoff-institut.de www.kunststoff-institut.de

Wegen Covid-19 empfiehlt es sich, vorgängig beim Veranstalter nachzufragen, ob die Events stattfinden.

Durch die Bauteilanalyse wird die Bemusterungsphase verkürzt.

Die Messdaten werden mit den CAD Daten verglichen und invertiert in das Werkzeug übertragen.

11/2020 SIMULATION

ENGINEERING

INDUSTRIELLE MESSTECHNIK

www.units.ch

41 DIE EINHEIT FÜR IHREN ERFOLG

KUNSTSTOFF XTRA

Messen

Die industrielle Instandhaltung auf der Schweizer Leitmesse ist auf Kurs

Maintenance Schweiz – mehr als Instandhaltung

Die «maintenance Schweiz» am 10. und 11. Februar 2021 in Zürich kann bereits jetzt mit 2/3 Zusagen der geplanten Aussteller aufwarten. Damit versammelt die Messeveranstaltung die führenden Anbieter und Experten aus der Branche. Die zwei Fokusthemen 2021 sind «Predictive Maintenance» und «Data Management».

Dazu kommt das Trendthema Lufthygiene in allen Facetten, welches gerade in der angespannten Situation eine zentrale Rolle in der Prävention und Gesunderhaltung der Mitarbeiter in Büros spielt.

Die «maintenance Schweiz» wird 2021 erstmals auf zwei Hallen ausgeweitet. Als weitere Neuheit wird es dazu ein «Community Forum» geben, an dem die Besucher spannende, branchenübergreifende Themen-Referate rund um die «maintenance Schweiz» und den Parallelmessen «Pumps & Valves» sowie die neue Fachveranstaltung «Aqua Suisse» erwarten. Beispielsweise werden hierzu am 10. Februar das Thema «Umwelttechnik» und am 11.

Februar die Themen «Wirtschaftliche- und technologische Entwicklungen» präsentiert. Winnie Koch, neu als Event Content Manager verantwortlich für die drei Messen sagt: «Wir sind sicher, dass diese Fachveranstaltungen für alle Beteiligten ein Erfolg werden. Die neu konzipierte ‹Aqua Suisse› ist bereits jetzt schon ausgebucht und wir freuen uns auf ein hochkarätiges und spannendes Messetrio zum Anfang 2021.»

Trendbarometer für die Branche Die Instandhaltungsbranche lief trotz Covid-19 Restriktionen und Lockdown relativ gut weiter, wie Verbände mitteilen. Denn die grossen Anlagen in den Industriebereichen Lebensmittel, Arbeitsschutz oder 42

Bild: easy fairs

Am Event der Schweizer Instandhaltungsbranche vom 10. und 11. Februar 2021 in Zürich zeigen führende Unternehmen und Verbände ihre Neuheiten, Innovationen, Trends und branchenspezifischen Lösungen rund um die beiden Fokusthemen «Predictive Maintenance» und «Data Management».

Easyfairs hat ein ausgeklügeltes Schutzkonzept erstellt, welches über den allgemeinen Schweizer Standards für Messen und Veranstaltungen liegt und von den zuständigen Behörden des Kantons Zürich abgesegnet worden ist.

Pharmalogistik bzw. -Industrie waren weniger von der Krise betroffen – auch der Onlinehandel mit Dienstleistungen erlebte einen Aufschwung. Aufgrund der nun sinkenden Investitionsvolumina der Firmen wird daher die maintenance Schweiz noch stärker in den Fokus rücken und in den nächsten drei bis fünf Jahren einen Aufschwung erleben. Immer mehr Unternehmen werden sich der Wichtigkeit einer vorausschauenden Wartung und damit ressourcen- und umweltschonenden Produktion bewusst. Denn die Stellschrauben sind vielfältig und hier können noch massiv Kosten eingespart und die Effizienz gesteigert werden.

«Pumps & Valves», «Aqua Suisse» und Verbandspartner Parallel zur maintenance Schweiz werden 2021 die Fachveranstaltungen «Pumps & Valves» sowie das neu kreierte Messeformat «Aqua Suisse» für die Wasser- & Gaswirtschaft stattfinden. «Dies stellt eine optimale Synergie für noch mehr Austausch, Vernetzung und neue Geschäfts-

modelle der branchenübergreifenden Technologien in der Instandhaltung dar», betont Winnie Koch. Dank der intensiven Zusammenarbeit mit den Branchen-Verbänden bietet die maintenance Schweiz wieder ein Vortragsprogramm für Experten und Praktiker. Mit dem fmpro oder Topmotors mit seinem Content-Programm im SolutionCenter zum Thema «Instandhaltung als Chance zur Effizienzsteigerung» gelang es dem Veranstalter, hochkarätige Referenten an Bord zu haben. Die «Swiss Alliance for Data Intensive Services» organisiert die 4. «smart maintenance Conference – Scientific Insights» am Mittwoch, 10. Februar 2021 mit einer Palette an Themen, die bewegen.

Wettbewerbsfähigkeit für Unternehmen steigern Mit dem Besuch an der maintenance Schweiz bleiben Unternehmen und ihre Mitarbeiter rund um dringende Lösungen, zukunftsweisende Marktchancen und kostensparende Innovationen aus erster Hand informiert: An der 3. «smart maintenance Conference» und im «SolutionCenter» referieren Experten zu ihren Erkenntnissen aus der Forschung und Entwicklung, um beispielsweise mit individuellen Softwarelösungen Probleme vorzeitig zu erkennen oder Maschinen mittels einzelner Komponenten quasi zu «verjüngen». Dies sind nur wenige Beispiele, um Schweizer Unternehmen in der Wettbewerbsfähigkeit zu unterstützen und fit für die Zukunft zu machen.

Dritte «smart Maintenance Conference» In Zusammenarbeit mit Swiss Alliance for Data-Intensive Services veranstaltet Easy11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

fairs parallel zur maintenance Schweiz 2021 zum dritten Mal die «smart maintenance Conference» im Konferenzbereich der Messe Zürich. Gundula Heinatz, Geschäftsführerin des Innovationsnetzwerks betont, wie zentral Branchenveranstaltungen für den Know-how-Transfer sind und freut sich bereits auf die 3. Durchführung: «Der Austausch mit der Wissenschaft gibt Unternehmen die Möglichkeit, den geeigneten Forschungspartner zu finden. Dazu wird hier live gezeigt, was in der Praxis funktioniert oder was eben nicht geklappt hat.» Das detaillierte Programm und der Ticketvorverkauf starten demnächst.

Ausgeklügeltes Sicherheitskonzept Trotz aller digitaler Trends und WissensAustausch kommt an der «maintenance Schweiz» 2021 der persönliche Austausch auch mit verschärfter Corona-Situation nicht zu kurz. Denn mit den getroffenen

Messen

Sicherhreitsmassnahmen für alle Beteiligten steht einer erfolgreichen Durchführung der Messe nichts im Weg, wie bereits die Easyfairs Events «all about automation» in Essen oder Chemnitz erfolgreich unter Beweis gestellt haben. Die 14. maintenance Schweiz wird damit ein weiteres Mal dem Anspruch von Easyfairs gerecht, alle Aspekte für ein zeitgemässes Messeformat abzudecken – und das mit Sicherheit.

Denn Easyfairs hat hierfür ein ausgeklügeltes Schutzkonzept «The safest place to meet» erstellt, welches über den allgemeinen Schweizer Standards für Messen und Veranstaltungen liegt und von den zuständigen Behörden des Kantons Zürich abgesegnet worden ist. Im Eingangsbereich der Messe sieht das Schutzkonzept u.a. eine kontaktlose Regis­trierung der Teilnehmer vor. Besucher müssen sich zwingend online registrieren. Alternativ können sich Besucher mit ihrem Smartphone vor Ort anmelden. Mit dem ausgedruckten Besucherausweis können dann dank der

«Smart-Badge» Technologie die Besucher und Aussteller ihre Kontaktdaten und Informationen digital und kontaktlos austauschen. Damit leistet der Messeveranstalter einen wertvollen Beitrag an alle Beteiligten der Branche, die sich wieder gefahrlos vernetzen und Wissen weiter geben kann.

Leisten auch Sie Ihren eigenen Beitrag und runden Sie als Aussteller oder Besucher den wichtigsten Branchentreffpunkt ab, der Sie und die Branche weiterbringt. Sichern Sie sich noch heute Ihren kostenlosen Messeeintritt mit dem GutscheinCode «MED2020» auf der Website.

Kontakt Easyfairs Switzerland GmbH St. Jakobs-Strasse 170a CH-4132 Muttenz +41 61 228 10 00 schweiz@easyfairs.com www.maintenance-schweiz.ch www.pumps-valves.ch www.aqua-suisse-zuerich.ch

QUALITÄT SWISS MADE

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QUALITÄT S W I S S M A D E

M a s t e r b a t c h e s TM

Unsere SAX MasterbatchesTM sind hochwertige Farbkonzentrate für viele Kunststoffe und Verarbeitungsverfahren. Farb-, Additiv-, Effektund Kombinations-Masterbatches werden kundenspezifisch abgestimmt und können in jeder erdenklichen Farbnuance und unzähligen Effekten eingestellt und auf das gewünschte Polymer angepasst werden.

Additiv-Masterbatch

▪ Gleitmittel ▪ Fließhilfen ▪ Entformungshilfen ▪ Oxidationsschutz ▪ UV-Schutz ▪ Feuchtigkeitsabsorber ▪ Kristallisationshilfen ▪ Kettenverlängerer

Farb- und Effekt-Masterbatch

▪ Weiß/Schwarz ▪ Standardfarben ▪ Farben nach Vorlagen ▪ Metallic-Effekte

Kombinations-Masterbatch ▪ Farbe + Funktion

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11/2020

43

KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

Asco erweitert Trockeneis-Pelletizer-Generation mit P15(i) Durch die Markteinführung des

Sämtliche Funktionen werden von

minimaler logistischer Aufwand,

Asco Trockeneis-Pelletizers P15(i)

einer SPS gesteuert. Die automati-

effizientere

liefert die Asco Kohlensäure AG

sche Kontrolle der Öltemperatur

beim Trockeneisstrahlen und ein

ein optimiertes Nachfolgemodell

und des Einschneiungsprozesses

geringerer Trockeneisverlust durch

des Trockeneis-Pelletizers A120P.

garantiert eine kontinuierliche und

Sublimation. Die Unabhängigkeit

Die kompakte und leistungsstarke

reibungslose Produktion sofort

gegenüber einem externen Zulie-

neue Maschine wandelt flüssiges

nach dem Start der Maschine.

ferer gewährt nicht nur eine höhe-

CO2 mit einer Produktionskapazi-

Zur Anwendung kommen die pro-

re Qualität und Flexibilität im täg-

tät von 150 kg/Std. schnell und

duzierten Trockeneispellets in un-

lichen Arbeitsprozess, sondern

wirtschaftlich in Trockeneispellets

terschiedlichsten Branchen wie

auch kürzere Standzeiten in der

um. Der P15(i) gehört zur neu-

beispielsweise in der Transport-

Produktion und somit eine höhere Wirtschaftlichkeit.

Reinigungsresultate

esten i-Series Generation der

Management. Dies ermöglicht

kühlung, der Kühlung von Lebens-

Asco. Gegenüber seinem Vorgän-

schnelle Problembehebung und

mitteln, in der Cateringbranche,

germodell ist der Trockeneis-Pel-

Maschinenwartung oder die Erfas-

aber auch beim Strahlreinigen mit

Asco Kohlensäure AG

letizer P15(i) mit modernster Fern-

sung von Produktions- und Leis-

Trockeneispellets. Die Vorteile ei-

Industriestrasse 2

wartungstechnik ausgerüstet und

tungsdaten. Der P15(i) wird mit-

ner eigenen Trockeneisproduktion

CH-8590 Romanshorn

bietet so eine Vielfalt an Möglich-

tels eines leistungsstarken Hydrau-

sind unter anderem die kostenef-

+41 71 466 80 80

keiten in den Bereichen Remote

likaggregats angetrieben und kann

fiziente Just-in-time-Produktion,

info@ascoco2.com

Access, Remote Data und Remote

auf Knopfdruck gestartet werden.

die konstante Trockeneisqualität,

www.ascoco2.com

Engel e-speed Baureihe erweitert Die Engel e-speed Spritzgiessma-

weiter optimiert. Ab sofort wird die

schinen sind auf Dauer-Hochleis-

gesamte Baureihe, die Schliesskräf-

tung in der Verpackungsindustrie

te von 2800 bis 6500 kN umfasst,

ausgelegt. Sie sind eigenen Anga-

in der neuen Leistungsstärke aus-

ben gemäss die energieeffizien-

geführt sein. So erreicht das lang-

testen und saubersten Hybridma-

jährig bewährte Inline-Spritzaggre-

schinen im Markt. Mit der e-speed

gat mit elektrischem Dosierantrieb

280 erweitert Engel die Baureihe

in den e-speed Maschinen der

jetzt in den Bereich niedrigerer

neuen Generation eine noch höhe-

Schliesskräfte und hat dabei vor

re Einspritzleistung. Es ist für Ein-

allem die Hersteller von Dünn-

spritzgeschwindigkeiten von 800

wandbehältern, Eimern und dazu-

der Technologie von Digimarc (Be-

direkt beim Einkaufen über die

bis 1200 mm pro Sekunde ausge-

gehörigen Deckeln im Blick.

averton, OR, USA). Ähnlich wie ein

Inhaltsstoffe und die Herstellung

legt. Zugleich wurde die Auswerfer-

Die neue e-speed mit einer

QR-Code lassen sich die Digimarc-

sowohl des Produkts als auch der

performance gesteigert. Die e-

Schliesskraft von 2800 kN produ-

Codes mit jeder Smartphone-Ka-

Verpackung informieren. Hat die

speed Maschinen sind jetzt im

zierte – coronabedingt auf der

mera scannen. Der grosse Vorteil

Verpackung ausgedient, gibt sie

Standard mit hydraulischen Aus-

Engel live e-xperience 2020 vom

im Vergleich zu QR-Codes liegt

über das Label Hinweise für ihren

werfern ausgestattet. Elektrische

13. bis 16. Oktober – 1-Liter-Rund-

darin, dass sie sich unsichtbar über

eigenen Recyclingprozess. Eine

Auswerfer sind als Option erhältlich.

behälter für Joghurt in Dünnwand-

die gesamte Labelfläche erstre-

interaktive IML-Verpackung ist voll-

technik aus PP. Die e-speed

cken. Die Kamera kann jeden be-

ständig recycelbar.

Engel (Schweiz) AG

280/70 war hierfür mit einer Inter-

liebigen Punkt erfassen.

Mit der neuen Baugrösse hat Engel

Hungerbüelstrasse 17

active IML (In-Mould-Labeling)

Von der Herstellung über den Han-

seine besonders wirtschaftlichen

CH-8500 Frauenfeld

Lösung ausgerüstet. Die interakti-

del bis zum Recycling bieten die

Hybridmaschinen, die eine elektri-

+41 52 725 0755

ven Labels kommen von Verstrae-

interaktiven Labels einen Mehr-

sche Schliess- mit einer hydrauli-

ech@engel.at,

te in mould labels. Sie basieren auf

wert. Der Konsument kann sich

schen Spritzeinheit kombinieren,

www.engelglobal.com

44

11/2020

KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

Allrounder 270S compact mit attraktiven Zusatzfunktionen der Kunde zunächst kostenlos im

Der hydraulische Allrounder 270 S

kleiner Maschinen planen. Der All-

compact ist die erste Spritzgiess-

rounder 270 S compact mit 350

Kundenportal

maschine von Arburg, die über das

kN Schliesskraft und einer Spritz-

Xworld.com) und aktiviert dort die

Kundenportal arburgXworld online

einheit der Grösse 100 ist jetzt

App Configuration. Damit lassen

konfiguriert und mit kurzen Liefer-

auch mit einer Trennebenen-Ein-

sich standardisierte Maschinenan-

zeiten direkt bestellt werden kann.

richtung erhältlich. Durch Umste-

gebote individuell um definierte

Im Vergleich zu hydraulischen

cken der Spritzeinheit kann damit

Optionen erweitern und zu fest-

Standard-Maschinen ist der Kauf

auch vertikal in die Werkzeug-

gelegten Konditionen bestellen.

eines Allrounders 270 S compact

Trennebene eingespritzt werden.

lich. Für automatisierte Anwen-

mit rund 25 Prozent geringerem

Dies ermöglicht eine grössere Aus-

dungen lässt sich der Allrounder

Invest verbunden. Die Kompakt-

wahl an Werkzeugen und Verfah-

mit einem Integralpicker V bestü-

Arburg AG

maschine eignet sich dank ihrer

ren. Um auch mit einem breiteren

cken. Bereits ausgelieferte Maschi-

Südstrasse 15

um rund 20 Prozent reduzierten

Materialspektrum arbeiten zu kön-

nen können bei Bedarf mit einer

CH-3110 Münsingen

Aufstellfläche besonders für die-

nen,

hochver-

Robot-Schnittstelle nachgerüstet

+41 31 724 23 23

jenigen, deren Produktionsfläche

schleissfeste

Chromnitrid-be-

werden. Um in die digitale Arburg-

switzerland@arburg.com

limitiert ist oder die den Ersatz

schichtete Zylindermodule erhält-

Welt einzutreten, registriert sich

www.arburg.ch

sind

optional

Neue Heisswäsche im Herbold-Technikum

(www.arburg-

multiFlow modular bis 160 °C In grossen Spritzgussmaschinen sind Verteiler üblich. Das Mehr-

1000 kg/h auch in der Heisswä-

fachverteiler-System von Reglo-

sche zu testen. Sie ist für kontinu-

plas ist voll integriert ins Steue-

ierlichen Betrieb ausgelegt und

rungssystem der Temperiergeräte

läuft in Linie mit der bestehenden

mit Sensorik, Überwachung, An-

Hydrozyklon Waschanlage.

zeigen und Reglern. Jeder Kreis-

Man kann prüfen, ob und wie da-

lauf wird einzeln eingestellt und

mit eine Verbesserung des End-

überwacht. Der Durchfluss in je-

In Folge der stark steigenden Nach-

produktes erreichbar ist. Heisswä-

dem Kreis wird mittels Regelkugel-

frage nach höherwertigen Kunst-

sche war traditionell vor allem im

hahn automatisch auf den einge-

vidueller Durchflussregelung

stoffrezyklaten («equal to virgin»

PET-Recycling üblich, dort zur Ab-

stellten Sollwert geregelt. Reglo-

pro Kreis, sind standardmässig

heisst das Ziel) erweitert der Anla-

lösung der Klebstoffe, mit denen

plas ist der erste Anbieter dieser

genbauer Herbold Meckesheim

die Etiketten auf der Flasche ver-

automatischen multiFlow Variante.

– Erlaubt die Nutzung des vollen

zum Jahresende sein Technikum

klebt waren. Überall dort, wo pro-

Die eingestellten Sollwerte bilden

Durchflusses mit kompletter

um eine neue Heisswaschanlage.

blematische Reststoffe, starke Ver-

das Überwachungsfenster. Wenn

Pumpenleistung in parallel ge-

Herbold unterhält seit einigen Jah-

schmutzung, hartnäckige Gerüche

die Temperatur oder der Durch-

schalteten Temperierkreisen

ren ein Waschtechnikum in indus-

zu behandeln sind oder einfach

fluss aus jenem Überwachungs-

– Eliminiert das Risiko, dass sich

triellem Massstab, in welchem

höchste Qualität gefordert wird, ist

fenster läuft, schlägt das System

eine Verkalkung oder Verstop-

Kunden, Interessenten, Planer und

die Heisswäsche auf dem Weg, ein

Alarm. Die überwachte Parallel-

fung in einem der Kreise –

Wissenschaftler Recyclingprozesse

gesuchter Verfahrensschritt im Re-

schaltung erhöht die Prozesssi-

wie in seriellen Systemen –

weit über Laborniveau simulieren

cycling von Polyolefinen und ande-

cherheit entscheidend.

und testen können. Diese Anlage

ren Kunststoffen zu werden. Durch

wird nun ergänzt durch eine pas-

die Heisswäsche wird eine erheb-

Auf einen Blick

modular lässt sich auch per

sende Heisswaschstufe. Das neue

liche Reduzierung organischer Ver-

– Werkzeugnaher, modularer

Funkstrecke mit der Reglerein-

System geht weit über einen ein-

unreinigungen erzielt.

auf alle auswirkt – Die Steuerung des multiFlow

Vielfach-Verteiler – Voll integriert in das Steue-

fachen Heisswaschbehälter hinaus

erhältlich

heit des Temperiergeräts verbinden.

und repräsentiert den neuesten

Vertretung in der Schweiz:

Verfahrensstand, wie er auch in

Ingenieurbureau Dr. Brehm AG

den Grossanlagen von Herbold

Lettenstrasse 2/4

umgesetzt wird. Die Anlage bietet

CH-6343 Rotkreuz

durch die Reduktion der An-

CH-9000 St. Gallen

den Nutzern Gelegenheit, die Auf-

+41 41 790 41 64

zahl Temperiergeräte

+41 71 282 58 00

bereitung von Hartkunststoffen

info@brehm.ch

und Folien mit Leistungen bis

www.brehm.ch

11/2020

rungssystem des Temperiergeräts – Spart Kosten und Energie,

– Bis 16-fach Verteiler für Temperaturen bis 160 °C, mit indi-

Regloplas AG Flurhofstrasse 158

info@regloplas.com www.regloplas.com

45

KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

Neues leckagearmes Hasco Temperierprogramm Hochtemperaturanwendungen

Das neue leckagearme Hasco

und selbstständiges Kuppeln mit

Temperierprogramm bietet An-

maximalem Durchfluss bei nur ge-

geeignet. Sie garantieren einen zu-

wendern höchste Sicherheit beim

ringem Druckabfall.

verlässigen und langlebigen Ferti-

Entkuppeln. Es überzeugt durch

Hochwertige Qualitätswerkstoffe

gungsprozess und runden das um-

hervorragende Dichtigkeit und

2.0401 (Messing) und 1.4305

fangreiche Hasco Temperierpro-

Langlebigkeit. Das innovative Tem-

(Edelstahl) machen die Schnell-

gramm optimal ab.

periersystem mit ebenen Stirn-

kupplungen robust gegen Vibratio-

dichtflächen und beidseitiger Ab-

nen und Bewegungen. Dabei eig-

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präziser Führung des Verschluss-

Abhängig vom Temperiermedium

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baren Schnellverschlusskupplun-

nippels gewährleisten ein sicheres

sind die Kupplungen auch für

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BlueFlow Düsenserie mit grösserem Schmelzekanal-Durchmesser Mit der energieeffizienten Blue­

rens hat Günther nun weiter ver-

Dickschicht-Auftrag nur ca. 20 µm

Flow Produktreihe hat Günther die

feinert. Mittlerweile besitzt das

beträgt. Durch den schmaleren

Messlatte im Bereich Energieeffi-

Unternehmen insgesamt 13 Paten-

Aufbau der Dickschichtheizung

zienz von Heisskanaldüsen schon

te im Bereich der BlueFlow Tech-

konnte auch die neue BlueFlow

hoch angesetzt und legt nun mit

nologie. Die Heizbahnen lassen

Düsenserie mit einem Schmelze-

der neuen BlueFlow Düsenserie

sich dank der Dickschicht-Techno-

kanal-Durchmesser von 8 mm in

mit einem Schmelzekanal-Durch-

logie sehr viel enger und damit

den diversen Längen realisiert wer-

messer von 8 mm in den Längen

auch individueller pro Temperier-

den.

30, 50, 60, 80, 100, 120 und

zone aufbringen (Bild). Das führt

150 mm nach.

dazu, dass sich die Temperaturver-

Günther Heisskanaltechnik GmbH

Die Heizungstechnologie BlueFlow

teilung in der gesamten Düse sehr

Sachsenberger Strasse 1

wurde dank der Standardisierung

viel exakter steuern lässt. Hierzu

der Dickschicht-Technologie für

können Heizleiterbahnen feiner in

Heizwindungen präziser definiert

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Heisskanaldüsen erst möglich.

der Breite und der Dicke hergestellt

werden. Auch die Düsengeometrie

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Den Einsatz des Siebdruckverfah-

sowie die Abstände zwischen den

kann minimiert werden, da der

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Neue Pumpenserie und Nachrüstsätze, geeignet bei häufigem Produktwechsel Maag Group präsentiert die neuen

für die bestehenden Pumpense-

schiedliche Pumpengrössen ver-

FQ-Serien/Sets als Erweiterung für

rien – CX, TX, FX, DX – durch Hin-

wendet werden; die DX 20 kann

das bestehende Portfolio der In-

zufügen des FQ-Sets erreicht wer-

z. B. in eine DX 20/10 oder 20/5

dustriepumpen.

weitere

den oder die Pumpe kann direkt

umgewandelt werden, genauso wie

bahnbrechende und innovative

als FQ-Modell ausgewählt werden.

eine FX 22 in eine FX 22/14 oder

Pumpe im Bereich der vielfältigen

Die FQ-Serie optimiert die Produk-

FX 20/8. In diesem Fall kann die An-

Anwendungen der Industriepum-

tion und die Wartungsarbeiten

triebskonfiguration und der Pro-

pen: Die ‹FQ›-Serie hält mit den

beim Kunden entscheidend und

duktflansch beibehalten werden

neuen und immer anspruchsvolle-

dies, ohne Kompromisse im Pro-

und ist es auch möglich, den Durch-

Eine

ren Produktionsprozessen Schritt.

tungen am Ende jeder Produkti-

duktionsablauf einzugehen.

fluss abhängig von der eingebauten

Das Ziel, die Fähigkeiten von Aus-

onscharge zu reinigen und zu

Das FQ-Set bietet hohe Flexibilität

Pumpengrösse zu variieren.

senzahnradpumpen zu steigern

säubern sind, z. B . beim Einsatz

und Funktionalität, zusammen mit

und die anspruchsvollen Bedürf-

von verschiedenen Farben und Zu-

einfacher Wartung und Möglich-

Maag Pump Systems AG

nisse des Kunden und der Indus­

satzstoffen. Die Pumpe kann sehr

keiten beim Teilaustausch.

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trie zu erfüllen, wurde erreicht.

schnell zerlegt werden, ohne dass

Angesichts der vielfältigen Möglich-

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Diese FQ-‹quick cleaning›-Version

die Antriebswelle vom Antriebs-

keiten von Prozessflüssigkeiten und

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ist für Produktionsanlagen be-

motor und Dichtung zu trennen ist.

Durchflussraten kann der abdich-

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stimmt, bei denen die Produktlei-

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tende Produktflansch für unter-

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