Analyse der Topload-Stabilität von thermogeformten Produkten in Abhängigkeit der Wanddickenverteilung

Ziel deiner Arbeit ist es, die Top-Load-Stabilitäten von thermogeformten Bauteilen in Abhängigkeit der Wanddickenverteilungen zu vergleichen und Effekte und Abhängigkeiten ausfindig zu machen.

Erzeugung verschiedener Umformgrade mittels Stempelvorstreckung | Bild: Fernholz Verpackungen

Massenproduktion | Bild: Fernholz Verpackungen

Aus ökologischen und ökonomischen Gründen ist ein effizienter Material­einsatz bei der Herstellung von Verpackungen entscheidend. Besonders bei Massenprodukten wie Jogurtbechern steigt die Nachfrage nach nachhaltig gefertigten Produkten immer weiter. Bei thermogeformten Produkten eine ungleichmäßige Verformung des Halbzeugs charakteristisch. Die Bauteile werden auf die entstehenden Dünnstellen hin dimensioniert, sodass alle Bereiche mit größerer Wanddicke überdimensioniert sind. Daraus ergibt sich der Bedarf einer optimierten Wanddickenverteilung zur Steigerung der Materialeffizienz.

Zur Optimierung der Wanddickenverteilung wird die Stempelvorstreckung eingesetzt. Damit lässt sich das Material aus den überdimensionierten Bereichen zur Dünnstelle leiten und eine lastangepasste Wanddickenverteilung erzielen. Somit lässt sich die Halbzeugdicke bei gleichbleibenden Bauteileigenschaften verringern.

Da in der Industrie die in der Verpackungsindustrie gefüllten Produkte gestapelt werden, wirken auf die unteren Produkte durch die Schwerkraft Lasten (Top-Load). Welches Gewicht die Bauteile dabei ertragen, hängt maßgeblich von der Wanddickenverteilung ab. Je nach Umfang Deiner Arbeit könnte diese folgende Arbeitspakete enthalten:

  • Analyse der Top-Load-Stabilität verschiedener Bauteile mit unterschiedlicher Wanddickenverteilung.
  • Analyse von prozessrelevanten Parametern der Stempelverstreckung hinsichtlich hoher Top-Load-Stabilität bei veränderlichen Geometrien
  • Analyse des Einflusses 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 Bauteilgeometrien 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