Steigerung der Materialeffizienz im Thermoformen durch optimierte Stempelvorstreckung

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

Umformung des Kunststoffhalbzeugs mittels Stempelvorstreckung

Aus ökologischen und ökonomischen Gründen ist ein effizienter Material­einsatz sowohl bei der Herstellung von technischen Teilen als auch von Verpackungen entscheidend. Im Thermoformen werden diverse Bauteile vom Autoarmaturenbrett bis zum Jogurtbecher hergestellt. Dabei ist eine ungleichmäßige Verformung des Halbzeugs charakteristisch, wodurch Dünnstellen mit geringen Eigenschaften entstehen. Daher müssen die Bauteile hinsichtlich dieser Dünnstellen dimensioniert werden, wodurch die Bauteile in den restlichen Bereichen überdimensioniert sind.

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 konnte bereits gezeigt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist die systematische Analyse der neu an der Thermoformanlagen implementierten Steuer-, Regelungs- und Messtechnik sowie die Identifikation prozessrelevanter Parameter. Je nach Umfang Deiner Arbeit könnte diese folgende Arbeitspakete enthalten:

  • Systematische Identifikation prozessrelevanter Parameter der Stempelverstreckung
  • Optimierung der Prozessführung hinsichtlich hoher Materialeffizienz
  • Übertragung der am Becher erzielten Ergebnisse auf alternative Stempelgeometrien und -materialien
  • Entwicklung und Optimierung der Thermoformsimulation mittels Stempelvorstreckung
  • 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