Im Mittelpunkt des Messeauftritts zur K 2022 stehen beim IKV die Themen Rezyklatverarbeitung, Kreislaufwirtschaft und Digitalisierung. Diese zeigen sich in dem vorgeführten Spritzgießprozess genauso wie bei der Rezyklatcharacterisierung und der Additiven Fertigung. Auch das Start-up Ionkraft stellt sich vor.
Für mehr Toleranz bei Chargenschwankungen im Spritzgießprozess entwickelte das Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen die intelligente Prozessführung Injectix. Diese regelt die Einspritz- und Nachdruckphase über den Werkzeuginnendruck phasenübergreifend und reagiert so auf uneinheitliche Rezyklatqualitäten. Auf der K wird der Vergleich mit und ohne Messesystem bei der Herstellung von Stapelboxen demonstriert. Für die Produktion der Stapelboxen aus Recyclingmaterial (PCR-PP Systalen, Der Grüne Punkt – Duales System Deutschland GmbH, PCR-Farbmasterbatch, LyondellBasell) steht eine SmartPlus 120/525 Spritzgießmaschine von WittmannBattenfeld (Werkzeug: Kroma International GmbH, Normalien: Hasco) zur Verfügung. Injectix arbeitet mit einer zyklischen Inline-Qualitätsregelung, die den Soll-Verlauf des Werkzeuginnendrucks vorgibt und dabei die im Qualitätsmodell hinterlegten Wirkzusammenhänge zwischen Material, Prozessgrößen und Bauteilqualität berücksichtigt. Eine mit der Spritzgießmaschine kombinierte Messzelle (Sensorik: Kistler Instrumente GmbH) zur Überprüfung der Bauteilqualität macht die Unterschiede sichtbar. Die produzierten Teile werden mit einer Lasermarkierung (Datalogic) in Form eines QR-Codes versehen, der nicht nur zu den Projektinformationen führt, sondern auch die Möglichkeit bietet, individuelle Informationen – beispielsweise zum Inhalt der Box – zu hinterlegen.
Die am IKV entwickelte intelligente Prozessführung Injectix kann im Spritzgießprozess auf Chargenschwankungen im Rezyklat reagieren. Die entsprechende Werkstoffcharakterisierung ist ein Service des KAP. (Foto: IKV/Fröls)
Über ein Web-Interface werden während der Messe die Live-Prozessdaten zugänglich sein. Außerdem findet der Besucher hier eine interaktive schematische Darstellung der Projektziele sowie Informationen zum Funktionsprinzip der Regelung, zum Prozess, zur Prüfzelle und zum Demonstrator.
Leistungsfähige Werkstoffcharakterisierung
Nicht nur für die Erstellung von Qualitätsmodellen, bspw. für die Prozessregelung, wird eine umfassende Werkstoffcharakterisierung der Rezyklate benötigt. Eine zielgerichtete Materialanalyse hilft dabei, Möglichkeiten und Grenzen des Rezyklateinsatzes anwendungsbezogen zu identifizieren. Am IKV gibt es für solche Fragestellungen die Expertise des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP). Ein Beispiel aus seinem Portfolio zur Werkstoffidentifizierung zeigt das KAP auf der K 2022 mit der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR). Mit der ATR-Methode (abgeschwächte Totalreflexion) kann die Anwesenheit dominierender, organischer oder teilorganischer Bestandteile erfasst werden. Im Fall von Rezyklaten lässt sich z.B. Polypropylen in Polyethylen nachweisen und umgekehrt. Die Nachweisgrenze dieses Verfahrens liegt im mittleren einstelligen Prozentbereich, so dass auch Füll- und Verstärkungsstoffe wie Kreide oder Glasfasern sowie Kontaminationen, wie Papier in PET im Rezyklat nachgewiesen werden können.
Zu den Serviceleistungen des KAP gehören neben der Werkstoffidentifizierung auch Schadensanalysen, die Bewertung von Produktqualitäten und Produkterprobung. Am Messestand des IKV informieren kompetente Gesprächspartner aus dem KAP über das Serviceportfolio, die zur Verfügung stehenden Prüf- und Analysemethoden und die Möglichkeiten zur individuellen Problemlösung.
Advanced Dimension Additive Manufacturing
Beim Advanced Dimension Additive Manufacturing (ADAM) können die einzelnen Schichten beliebig im dreidimensionalen Raum gekrümmt und angeordnet sein und müssen nicht mehr – wie bei konventionellen Verfahren – in einer Ebene parallel zur Bauplattform liegen. (Foto: IKV/Fröls)
Das IKV hat bereits gezeigt, dass sich auch großvolumige Bauteile effizient additiv fertigen lassen, wenn man den Masseaustrag eines Schneckenextruders mit dem Bauraum eines Gelenkarmroboters kombiniert. Für eine solche Anlage haben Forschende des IKV nun die Methode des Advanced Dimension Additive Manufacturing (ADAM) entwickelt und umgesetzt und damit den Anwendungsbereich plastifizierender additiver Fertigungsverfahren noch einmal deutlich erweitert.
Beim ADAM können die einzelnen Schichten beliebig im dreidimensionalen Raum gekrümmt und angeordnet sein und müssen nicht mehr – wie bei konventionellen Verfahren – jeweils in einer Ebene parallel zur Bauplattform liegen. Damit kann man die Bauteilanisotropien, die sich aus dem Schichtaufbau ergeben, gezielt nutzen und die einzelnen Schichten entsprechend der auftretenden Lasten ausrichten.
Auf der K 2022 wird das IKV die Leistungsfähigkeit des ADAM vorführen und in einer vollintegrierten Fertigungszelle live Möbelstücke produzieren. Das Messeprojekt wird mit Unterstützung der Firmen Motan-Colortronic GmbH (Materialtrocknung und -bereitstellung), Rehwald GmbH (Extruderschnecke), RK Rose+Krieger GmbH (Maschinenbett und Rahmen), Simona AG (Einhausung) und Stäubli International AG (Gelenkarmroboter) realisiert.
Plasmabeschichtung mit Prototypanlage
Das Start-up Ionkraft kann große Hohlkörper mit einer hochwertigen Diffusionsbarriere ausstatten, die die Recyclingfähigkeit nicht beeinträchtigt. (Abb.: Ionkraft)
Das Deep Tech Start-up Ionkraft, das seine Wurzeln am IKV hat, wird auf dem Messestand des IKV seine Prototypanlage zur Plasmabeschichtung großvolumiger Hohlkörper erstmals der Öffentlichkeit vorstellen. Mit der Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)-Technologie können Kunststoffe mit einer hochwertigen Diffusionsbarriere ausgestattet werden, die die Recyclingfähigkeit nicht beeinträchtigt. Ohne Multilagenverbunde oder Fluorbarrieren kann so ein effizienter Füllgutschutz realisiert werden. Da die Barriereschicht zudem in der Lage ist, die Migration von Substanzen aus der Verpackung in das Füllgut zu verhindern und auch auf der Außenseite eines Behälters als Geruchsbarriere funktioniert, eröffnet sie neue Möglichkeiten für den Rezyklateinsatz.
Während der K 2022 wird Ionkraft auf der Prototypanlage im Demonstrationsmodus Behälter beschichten und zeigen, wie die Anlage in eine reale Fertigungslinie zur Produktion großvolumiger Behälter integriert werden kann.
