Analyse der Stempelverstreckung im Thermoformen – Stempelgeometrie- und Prozessparameteranalyse

Ziel deiner Arbeit ist es, die Materialeffizienz von thermogeformten Produkten mittels Stempelvorstreckung bei gleichbleibenden Formteileigenschaften zu steigern.

Umformung des Kunststoffhalbzeugs mittels Stempelvorstreckung | Bilder: IKV

Aus ökologischen und ökonomischen Gründen ist ein effizienter Material­einsatz sowohl bei der Herstellung von technischen Teilen als auch von Verpackungen entscheidend. Besonders bei Massenprodukten wie Jogurtbechern steigt die Nachfrage nach nachhaltig gefertigten Produkten immer weiter. Da bei thermogeformten Produkten eine ungleichmäßige Verformung des Halbzeugs mit Dünnstellen, die Schwachstellen darstellen, charakteristisch ist, werden alle Bereiche mit größerer Wanddicke überdimensioniert. Daraus ergibt sich der Bedarf einer optimierten Wanddickenverteilung zur Steigerung der Materialeffizienz.

Mit dem Ziel, die Formeigenschaften von thermogeformten Bauteilen zu optimieren, wird eine Stempelvorstreckung eingesetzt. Damit lässt sich die Verformung der Halbzeuge lokal so beeinflussen, dass Material aus den überdimensionierten Bereichen zur Dünnstelle geführt und eine lastangepasste Wanddickenverteilung erzielt wird. Somit lässt sich die Halbzeugdicke bei gleichbleibenden Bauteileigenschaften verringern.

Das Potenzial zur Steigerung der Materialeffizienz durch Einsatz der Stempelvorstreckung ist bereits industriell bekannt. Das Ziel dieser Arbeit ist die systematische Analyse der Einflüsse von Stempel- und Werkzeuggeometrie sowie der verschiedenen für das Thermoformen relevanten Prozessparameter auf die Wanddickenverteilung. Je nach Umfang Deiner Arbeit könnte diese folgende Arbeitspakete enthalten:

  • Analyse von prozessrelevanten Parametern der Stempelverstreckung hinsichtlich hoher Materialeffizienz
  • Analyse von Stempelmaterialien und Stempeleigenschaften wie bspw. Stempeltemperatur und  -rauigkeiten.
  • Übertragung der bereits gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Folienmaterialien
  • Entwicklung und Analyse eines Leitfadens zur Auslegung von Stempelgeometrien sowie Prozessoptimierung hinsichtlich der Materialeffizienz.

Da die benötigten Halbzeuge und Maschinen bereits vorhanden bzw. betriebsbereit sind, kannst Du/könnt ihr direkt mit der Arbeit beginnen.

Ansprechpartner:
Dennis Balcerowiak, M.Sc. RWTH
Telefon: +49 241 80-28348
E-Mail: dennis.balcerowiak@ikv.rwth-aachen.de