Polyurethan-Schäume zuverlässig simulieren

© Fraunhofer ITWM

Autositze, Matratzen und Dämmstoffe bestehen oftmals aus Polyurethan-Schäumen. Der Aufschäumprozess der flüssigen Polymer-Emulsionen ist komplex. Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher können das Aufschäumverhalten nun simulieren und das Material verlässlich charakterisieren. Dies funktioniert auch mit Verbundwerkstoffen, bei denen die Kunststoff-Schäume mit Textilstrukturen kombiniert werden.

Polyurethan-Schäume oder kurz PU-Schäume spielen eine große Rolle in unserem Alltag – auch wenn wir uns dessen nicht bewusst sind. Doch wir sitzen und liegen täglich darauf: So bestehen Autositze und Matratzen beispielsweise aus weichen PU-Schäumen. Harte PU-Schäume setzt man dagegen unter anderem für Dämmstoffe in Gebäuden ein. Die Eigenschaften von Schäumen vorherzusagen und sie zu charakterisieren ist sehr komplex – experimentelle Untersuchungen führen vielfach zu falschen Parametern. Weiterlesen

PermaVib – Mit Ultraschall zur Produktivitätssteigerung

© Fraunhofer IWU »Permavib«

Mit »PermaVib« haben die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU ein Ultraschall-Schwingsystem für Bohr- und Fräswerkzeuge entwickelt, das vor allem die Zerspanung von Stahl und Aluminium perfektioniert. Auch Materialien wie faserverstärkte Kunststoffe und Keramiken lassen sich damit wesentlich leichter als bisher bearbeiten. Zudem verringert »PermaVib« drastisch den Werkzeugverschleiß sowie die Kräfte bei der Zerspanung. Im Einsatz zu erleben ist das innovative System am 22. November 2018 während des 4. Produktionstechnischen Gesprächs Dresden. Weiterlesen

Komplexe Dünnglasprodukte in wenigen Minuten

© Fraunhofer IPT
Hochwertige Glaselemente wie komplex geformte Displays in Smartphones lassen sich durch die Kombination unterschiedlicher Verfahren innerhalb kürzester Zeit herstellen.

In wenigen Minuten lassen sich jetzt komplex geformte Dünnglasprodukte, zum Beispiel für abgerundete Displays in Smartphones und Elektrogeräten oder Touch-Lichtschalter im Automobil herstellen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen kombiniert dazu verschiedene Verfahren wie das Glaspressen, das Schwerkraftsenken sowie die Umformung unter Vakuum oder Überdruck, um innerhalb kürzester Zeit hochwertige Glaselemente in hohen Stückzahlen herzustellen. Weiterlesen

Neue Fräskinematik – individuell und hochpräzise fertigen

© Fraunhofer IFAM
Bearbeitungsroboter Flexmatik

Um ihre Wettbewerbsfähigkeit sicherzustellen, müssen Hersteller in der Regel qualitativ hochwertige Produkte zu niedrigen Preisen anbieten. Drei Fraunhofer-Institute arbeiten daher an einer neuen Generation von Industrierobotern, die kostengünstige Produktionsprozesse ermöglichen. Im Fokus steht die Entwicklung einer neuen Fräskinematik zum Bearbeiten von Leichtbauwerkstoffen, Metallen und Stählen. Das Ziel: eine Fertigungstoleranz von 0,1 Millimetern im gesamten Arbeitsraum bereits ab dem ersten Bauteil. Weiterlesen

Laserscanner flexibilisiert Herstellprozess von FVK-Prototypen

Integration des Lasers in bestehende Anlagentechnik am IKV Foto: IKV

Komplexe, funktionalisierte Bauteile auf Basis faserverstärkter thermoplastischer Kunststoffe lassen sich heute schon mit integrierten Fertigungsverfahren in kurzen Zykluszeiten herstellen. Jedoch gelingt die wirtschaftliche Fertigung von Prototypen oder Kleinserien aufgrund der hohen Werkzeugkosten bisher nicht. Deshalb entwickelt das Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen gemeinsam mit Projektpartnern im Rahmen des BMBF‑Verbundprojekts „LightFlex“ ein neuartiges, photonikbasiertes Fertigungsverfahren zur Steigerung der Flexibilität und geometrischen Komplexität für die Prototypen- und Kleinserienfertigung. Weiterlesen

Prozessabsicherung bei der Entwicklung lackierter Kunststoffteile

Verbundfestigkeit und Haftung der Lackfilme

Eine hohe Haftfestigkeit ist eine grundlegende Voraussetzung für die Funktion und Langlebigkeit von Beschichtungen. Die Haftfestigkeit von Lackfilmen auf Kunststoffbauteilen besteht in der Wirkung von Anziehungskräften zwischen verschiedenen Stoffen (Adhäsion). Diese Adhäsionskräfte sind abhängig von der Benetzung des Bauteils durch den flüssigen Lack, der Art der entstehenden Wechselwirkungen in der Grenzfläche und den daraus resultierenden, meist zwischenmolekularen Bindungen.

Abbildung 1: Aufnahmen mittels Lichtmikroskop – typischer Lackaufbau, links Exterieurbauteil, rechts Interieurbauteil, Bildquelle: Fraunhofer IPA

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Hochleistungs-Sandwichverbunde einstufig herstellen

Abbildung 1. Hochleistungs-Sandwichverbunde mit Polymerkern und Decklagen aus
textilen Halbzeugen (links, mittig), zusätzlich integrierter unkaschierter Papierwabe
(mittig) im Vergleich zu Strukturen mit Decklagen aus geschnittenen Langfasern
(rechts), hergestellt im Polyurethan-Sprühverfahren. Bildnachweis: TUD/ILK

Die Leichtform GmbH aus Bernsdorf (Sachsen) entwickelt in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) unter der Leitung von Prof. Maik Gude ein effizientes Fertigungsverfahren zur Herstellung von Hochleistungs-Sandwichstruktur en für den hybriden Leichtbau. Weiterlesen

Erzeugung von Hybridbauteilen aus additiv gefertigten Kunststoffbauteilen und metallischen Grundkörpern mittels laserbasiertem Schmelzkleben

Bild 1: Schematische Darstellung des Verfahrensprinzips

Die Nachfrage nach Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen nimmt seit Jahren zu. Hybridbauteile ermöglichen dabei durch eine optimale Ausnutzung der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften von Kunststoffen und Metallen an verschiedene Lastfälle angepasste lokal variable Bauteileigenschaften. Neben konventionellen Fertigungsverfahren, wie dem Verkleben der unterschiedlichen Werkstoffe, stellt das laserbasierte Schmelzkleben einen vielversprechenden und innovativen Ansatz dar [1]. Der Prozess ermöglicht eine flexible und berührungslose Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybriden. Die verschleißfreie Wirkungsweise des Laserstrahls führt zu einer lokalen, berührungslosen Erwärmung des zu fügenden Metalls (Bild 1). Das darunterliegende Kunststoffbauteil wird aufgrund der Wärmeleitung lokal aufgeschmolzen und benetzt unter Druck die metallische Oberfläche, sodass nach einer Abkühlphase eine feste Verbindung zwischen den Werkstoffen ohne den Einsatz eines zusätzlichen Klebstoffs entsteht. Weiterlesen

Digitale Transformation erfordert Materialwende

Nanocarbon-Elektrode für Energiespeicher
Quelle: Fraunhofer IPA, Rainer Bez

Wir werden im Zuge der sogenannten vierten Industriellen Revolution im Rahmen von Industrie 4.0 eine Wende aller Produktionsfaktoren benötigen, wenn wir Nachfrage und Angebot zukünftig nachhaltig in Einklang bringen wollen. Neben der Energiewende muss insbesondere in den Bereichen Material, Personal, Finanzen und bei den dispositiven Faktoren eine Wende vollzogen werden. Die Energiewende setzt ja heute schon auf regenerative Energie und Energieeffizienz statt fossiler Energieträger. Viel wichtiger als die Energiewende wird aber voraussichtlich die Materialwende sein. Die Frage: Wie schaffen wir es, Recycling-Kreisläufe zu schließen? Alles verwendete Material muss künftig in einen technischen oder einen biologischen Kreislauf überführt werden, wie der Verfahrenstechniker und Erfinder des Cradle-to-Cradle-Prinzips Michael Braungart das seit Jahren fordert. Weiterlesen

Siebenmeilenstiefel für die Verzahnung

Bei der Herstellung hochgenauer Zahnräder geht es immer mehr um höhere Schnittgeschwindigkeiten. Die Werkzeugbeschichtung BALINIT®ALTENSA erlaubt hier deutliche Steigerungen. Foto: Oerlikon Balzers

Mit BALINIT ALTENSA machen Verzahnungswerkzeuge laut Oerlikon Balzers deutlich mehr Tempo: Die AlCrN-Schicht senkte die Fertigungszeit pro Zahnrad in der Serienproduktion von Automobilgetrieben um 20 bis 28 Prozent.

In der Verzahnungsindustrie müssen Hersteller am Standort Deutschland verstärkt auf niedrigere Produktionskosten hinarbeiten, um gegenüber asiatischen und osteuropäischen Anbietern wettbewerbsfähig zu bleiben. Dabei spielt die Schnittgeschwindigkeit eine entscheidende Rolle. Lässt sie sich signifikant erhöhen, verkürzen sich die Fertigungszeiten – und die Tür zu geringeren Kosten und mehr Produktivität öffnet sich. Moderne Verschleißschutzschichten können nicht nur dazu wesentlich beitragen. Sie ermöglichen zudem Trockenbearbeitung, steigern die Werkzeugstandzeit und senken dadurch die Produktionskosten je Bauteil. Weiterlesen