Untersuchung der Stempel-/Halbzeuginteraktion im Thermoformen – Analyse von Geometrie- und Reibungseinflüssen

Ziel deiner Arbeit ist es, durch die Analyse der Stempel-/Halbzeuginteraktion bzw. des sich einstellenden Reibverhaltens, das Verständnis der Stempelverstreckung im Thermoformen zu verbessern.

Umformung des Kunststoffhalbzeugs mittels Stempelvorstreckung | Bild: IKV

Massenproduktion | Foto: Fernholz Verpackungen

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 Stempel-/Halbzeuginteraktion in Bezug auf die Reibeigenschaften. Je nach Umfang Deiner Arbeit könnte diese folgende Arbeitspakete enthalten:

  • Analyse der Stempel-/Halbzeuginteraktion bei verschiedenen Stempelgeometrien und Prozesseinstellungen
  • Ermittlung von Reibwerten bei verschiedenen Prozesseinstellungen und Materialpaarungen
  • Ermittlung der Auswirkungen auf die Wanddickenverteilung
  • Analysen der Haft- und Gleitreibungsbedingungen mittels Hochgeschwindigkeitskamera

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