Forschungen am alltäglichsten Stoff der Welt - Kunststofftechnik ...

Berichte
Blasfolienanlage: Stefan Littek beobachtet an der Blasfolienmaschine wie ein roter Schlauch
aus Kunststoff in einen Turm gezogen wird, ehe er von dort auf einen Wickler gelangt.
Forschungen am
alltäglichsten Stoff der Welt
Unter der Leitung von Prof. Dr.-
Ing. Helmut Potente und Prof. Dr.-Ing.
Volker Schöppner beschäftigt sich
das Institut mit der Erforschung und
Weiterentwicklung der Kunststoffund
Kautschuktechnik. Diese Arbeiten
umfassen sowohl die Grundlagenforschung,
die Entwicklung unterschiedlicher
Softwareprodukte als
auch Auftragsforschungen für die Industrie.
Dabei kooperiert das KTP mit
Unternehmen wie unter anderem
„KraussMaffei Berstorff“, „Ferromatik“,
„Bayer“, „Phoenix Contact“ oder
aber „BASF“, die zumeist auch die
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Das Institut für Kunststofftechnik kooperiert mit weltweit
agierenden Industrieunternehmen
Mal ehrlich: Wer denkt beim Zähneputzen, Autofahren oder Telefo-
nieren über Kunststoff nach? Wohl niemand. Dabei machen die Poly-
merverbindungen diese und weitere alltäglichen Handlungen über-
haupt erst möglich. Das Institut für Kunststofftechnik, kurz KTP, an der
Fakultät für Maschinenbau hat dies bereits vor über 25 Jahren erkannt
– und erspart seitdem Industrieunternehmen jede Menge Kosten.
nötigen Maschinen für das Forschungslabor
zur Verfügung stellen.
„Unsere Untersuchungen zielen
darauf, Arbeitsschritte zu minimieren,
Werkzeuge zu optimieren und Material
sowie Energie einzusparen. Das
rechnet sich für die Firmen“, erklärt
Dipl.-Ing. Michael Witt die grundlegende
Ausrichtung des KTP.
Forschungsschwerpunkte
sind Extrusion, Spritzgießen
und Schweißen
Ein aktuelles Projekt dreht sich
beispielsweise um das Werkzeug der
Fotos: Heinemann
Kunststofftechnologie
Blasfolienmaschine. Bei dieser wird
ein Schlauch aus Kunststoff in einen
Turm gezogen und über ein Rollensystem
auf einen Wickler transportiert.
Derart werden Folien für Einkaufstüten
sowie große Planen hergestellt.
„Wir wollen das Werkzeug variabler
machen und den Aufbau erleichtern.
Das hätte positive Auswirkungen auf
die Wartungs- beziehungsweise Reinigungsarbeiten
und würde Kosten
sparen. Zudem passen wir es der Kautschukverarbeitung
an“, zählt Witt
auf.
Ähnlich sieht es bei der 16 Meter
langen Rohrextrusionslinie aus, die
ebenfalls im Forschungslabor des KTP
steht. Sie wurde im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts
mit den Maschinenherstellern
„Windmöller & Hölscher“,
„Battenfeld Extrusionstechnik“
sowie „Reifenhäuser“ durch das
Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF) gefördert. Dabei
geht es um einen Einschneckenextruder,
der die heiße Kunststoffschmelze
unter hohem Druck gleichmäßig aus
einer Öffnung herauspresst. Die entstehenden
Rohre kommen als Zu- und
Abwasserleitungen oder aber als Leitungen
für Fußbodenheizungen zum
Einsatz. „Es wird vermehrt auf Kunststoffrohre
gesetzt, weil sie beständiger
sind. Wir wollen sie noch robuster
machen. Dann bräuchte man weniger
Material und das Rohr hält den gleichen
Druck aus“, fasst Witt zusammen.
Um Wanddicke und Hohlräume
geht es auch beim GIT-Blow-Projekt
im nächsten großen Forschungsgebiet
des KTP, dem Spritzgießen. Dabei
werden aus Kunststoffgranulat direkt
verwendbare Kunststoffteile herstellt.
Dafür wird die Formmasse in einer
Spritzeinheit aufbereitet und im Anschluss
in ein Werkzeug gespritzt, das
eine Negativform des jeweiligen
Kunststoffteils darstellt. Das GIT-
Blow-Verfahren, das von Dipl.-Ing.
Martin Schäfers betreut wird, stellt eine
Spezialform des Spritzgießens dar.
„Beim GIT-Verfahren werden Kunststoffteile
mit einem Hohlraum hergestellt,
während es bei dem Blow-Verfahren
um das Aufblasen und Ausdeh-
Paderborner Universitätszeitschrift 2/2008

Kunststofftechnologie
Vermischen Holz und Kunststoff: Cathrin Funke hält ein gefertigtes Modell aus dem Forschungsprojekt
in der Hand, das die Hinterspritzung eines Holzfurniers mit Kunststoff in nur einem Arbeitsschritt
ermöglichen soll. Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner (l.) und Prof. Dr.-Ing. Helmut Potente leiten
das Institut für Kunststofftechnik. Sie stehen vor einer Spritzgussmaschine, die derzeit im Verarbeitungslabor
des KTP genutzt wird.
nen dieser Räume geht. So werden
Plastikflaschen hergestellt. Wir versuchen
beide Arbeitsschritte in einem zu
erledigen“, erklärt Schäfers. Das Verfahren
ist auf dem Markt bislang einzigartig.
Ein weiteres Ziel ist die Einsparung
von Arbeitsschritten. „Eine
Zusammenlegung der Produktionsschritte
und eine Minimierung der
Wanddicke bringt Einsparungen in Sachen
Material, Energie, Zeit und somit
bei den Kosten“, weiß Schäfers um
die Wichtigkeit der auf drei Jahre angelegten
Forschung. Eingesetzt werden
sollen die Kunststoffteile als Wasserzufuhrleitungen
zu Haushaltsgeräten
wie Spül- und Waschmaschinen
sowie als Kabelführung in der Automobilindustrie.
Zum Spritzgießprozess gehört
auch ein seit Mai 2007 laufendes Forschungsprojekt
zur Verbindung von
Holz und Kunststoff, welches das KTP
zusammen mit den Firmen „Werzalit“,
„Reholz“ und „Hummel Formenbau“
durchführt. „Wir entwickeln eine
Technologie, die Holzfurniere ohne
Vorverformung in nur einem Arbeitsschritt
im Spritzgießprozess in 3D verformt
und mit Kunststoff hinterspritzt“,
erklärt Dipl.-Ing. Cathrin Funke,
die das Projekt als wissenschaftliche
Mitarbeiterin betreut. Nach heuti-
Paderborner Universitätszeitschrift 2/2008
gem Stand wird noch ein dünnes Furnierholz
verwendet, das dreidimensional
vorgeformt, und in einem weiteren
Arbeitsschritt auf ein Trägermaterial
aufgebracht werden muss. Erst
dann kann es als optisch schöne Innenausstattung
eines Autos montiert
werden. Zum Hinterspritzen der Furniere
nutzt das KTP die so genannten
WPC’s: die „Wood Plastic Composites“.
Dabei handelt es sich um einen
Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff.
Hand in Hand mit dem Spritzgießen
geht der Forschungsbereich
Fügen. Dieser ist deshalb so wichtig,
da nicht alle benötigten Kunststoffteile
in einem Schritt gespritzt werden
können und erst maschinell zusammengesetzt
werden müssen. Derart
zum Beispiel bei Autoscheinwerfern.
Das KTP forscht hier nach einer Minimierung
der Arbeitsschritte und testet
gleichzeitig die Festigkeit und Stabilität
der zusammengefügten Stoffe.
Weltweit
genutzte Softwareprogramme
Verbunden mit den Forschungsschwerpunkten
werden am Institut für
Kunststofftechnik zudem von Firmen
weltweit eingesetzte Softwareprogramme
hergestellt. Beispielhaft seien
hier die Simulationsprogramme
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REX 10 (Rechnergestützte Extruderauslegung)
und PSI 8 (Paderborner
Spritzgieß-Simulationsprogramm) genannt.
Beide stammen von Prof. Dr.-
Ing. Helmut Potente, seit 2007 ist
Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner für die
Weiterentwicklung der Simulationsprogramme
zuständig. „Das Proben
an realen Maschinen ist zeitaufwändig
und kostenintensiv. Daher ist die
rechnergestützte Simulation für die
Industrie von größter Bedeutung“, erklärte
Dipl.-Ing. Robert Weddige.
Als Bindeglied zwischen dem KTP
und der Industrie fungiert seit 1993
der „Verein zur Förderung der Kunststofftechnologie“.
Darüber hinaus ist
das Institut für Kunststofftechnik Mitbegründer
des Netzwerkes „Kunststoffe
in OWL“ (www.kunststoffe-inowl.de),
das seit 2005 existiert und
mittlerweile über 70 regionale Unternehmen
der kunststoffverarbeitenden
Industrie umfasst. Es dient besonders
dem Erfahrungs- und Informationsaustausch
sowie dem Technologietransfer.
Die intensive Kooperation
mit der Industrie hat für das KTP einen
weiteren Nutzen, denn die Studierenden
bekommen die Möglichkeit für ihre
Studien-, Diplom- oder Promotionsschriften
direkt mit den Unternehmen
sowie den jeweiligen Maschinen zu
arbeiten, und dadurch frühzeitig mit
einem potenziellen Arbeitgeber in
Kontakt zu treten.
Grundlage für all diese Projekte ist
eine qualitativ hochwertige Lehre. Die
Fachrichtung Kunststofftechnik kann
in den Studienfächern Maschinenbau,
Wirtschaftsingenieurwesen, Ingenieurinformatik,
Technomathematik,
Lehramt für berufsbildende Schulen
und Berufsbildungsingenieur Maschinenbau
belegt werden.
Autor:
Mark Heinemann
Kontakt:
Oberingenieur Dipl.-Ing. Sebastian
Kleineheismann,
Institut für Kunststofftechnik,
Tel.: 05251/60 3052,
E-Mail: kleineh@ktp.upb.de,
www.ktpweb.de
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