Analyse des Up- und Down-Scalings der Stempelverstreckung im Thermoformen

Ziel deiner Arbeit ist es, die Wanddickenverteilungen von thermogeformten Produkten bei einem Up- bzw. Down-Scaling 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. 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 oftmals geometrische gleiche Bauteile in verschiedenen Größen hergestellt werden, ist es von Bedeutung, ob ein einfaches Up- bzw. Down-Scaling der Kavität sowie Vorstreckstempel zu den gleichen Wanddickenverteilungen der größeren bzw. kleineren Bauteile führt. Je nach Umfang Deiner Arbeit könnte diese folgende Arbeitspakete enthalten:

  • Entwicklung und Konstruktion verschiedener Vorstreckstrempel für ein Up- und Down-Scaling
  • Analyse von prozessrelevanten Parametern der Stempelverstreckung hinsichtlich hoher Materialeffizienz 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 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