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Neues aus Wissenschaft und Technik am 13. Rapperswiler Kunststoffforum

10.09.18 - Zum 13. Mal fand am IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung der HSR am Donnerstag, 6. September 2018 das Rapperswiler Kunststoffforum statt. Renommierte Redner aus der Industrie und der Fachwelt zeigten die fachliche Breite des Instituts auf. Neben den eindrücklichen Laborpräsentationen haben die rund 180 Teilnehmenden einen gut dokumentierten Einblick in die erfolgreiche Zusammenarbeit des IWK mit der Industrie erhalten. Das IWK ist schweizweit führend in der angewandten Forschung und Entwicklung in der Kunststofftechnik.

Die Digitalisierung nimmt unaufhaltsam Einzug in allen technischen Branchen und somit auch in der Kunststofftechnologie, betonte Prof. Alex Simeon, Prorektor für angewandte Forschung und Entwicklung, in seiner Begrüssungsrede. „Aktuelle Bestrebungen der HSR gehen dahin, die Produktionskompetenzen mit den Kompetenzen im Bereich der Digitalisierung an einem Standort zu bündeln, um hiermit aktuelle industrierelevante Forschungsschwerpunkte bearbeiten zu können“ verriet Prof. Alex Simeon.

Beispielsweise wird der vollautomatische Spritzgussprozess mit Sensortechnik und Bildverarbeitung ausgestattet, um eine integrierte Qualitätssicherung aufzubauen. Damit wird eine sehr gute Voraussetzung für den Einsatz von Machine Learning geschaffen: Auswertung umfangreicher Datenmengen hinsichtlich Erkennung von Anomalien und Definition von Gegenmassnahmen zur Prozessoptimierung. Dieser «Produktionsstandort im Labormassstab» bietet zusätzlich neue Möglichkeiten für die Ausbildung der HSR- Studierenden durch die Darstellung moderner Fertigungsverfahren und die Bedeutung der Digitalisierung in der Produktionstechnik.

Zur Steigerung der Marktattraktivität von Produkten geht der Trend zu mehr Funktionalität und zu individuellem Design, ein Thema, welches über Jahre am IWK kontinuierlich bearbeitet wird, erläutert Prof. Dr. Frank Ehrig, Institutsleiter und Leiter Fachbereich Spritzgiessen/PUR. In diesem Jahr wurde die Herstellung dekorativer Bauteile im IMD-Verfahren vorgestellt. „Ziel eines laufenden Projektes ist die zusätzliche Integration von Elektronik in solche Dekorbauteile.“ erklärt Ehrig. Zudem werden zwei weitere Spritzgiesssonderverfahren für Leichtbauanwendungen vorgestellt: Das Thermoplastschaumspritzgiessen sowie die Integration von Tapes in Spritzgiessbauteile zur lokalen Verstärkung. Anhand einer Finne für Surfbretter konnten die in den letzten Jahren aufgebauten Kompetenzen erfolgreich umgesetzt werden.

Frank Ehrig machte zudem darauf aufmerksam, dass das IWK in den letzten Jahren 13 Jahren umfangreiches Know-how in den Bereichen Spritzgiessen und Additive Manufacturing aufgebaut hat: „Daher hat die HSR sich entschlossen, in Zusammenarbeit mit weiteren Experten ab Herbst 2019 einen Weiterbildungslehrgang zum Thema «Auslegung und Herstellung von Kunststoffbauteilen» zu starten“.

„Die zunehmende Neuentwicklung technischer, leistungsstarker Kunststoffe schafft neue Anforderungen an das Heisskanalsystem“ betont Dr. Stefan Sommer, Technischer Assistent der Geschäftsleitung, Gunther Heisskanaltechnik GmbH. Der Einsatz der vorgestellten Heiztechnologie ermöglicht ein homogenes Temperaturprofil über die Heisskanaldüse, erklärt Sommer. Die Heizer garantieren so eine höhere Qualität der Schmelze aufgrund geringerer Temperaturspitzen und verhindern eine thermische Schädigung des Kunststoffes und bieten somit ein Optimum an Qualität zur Verarbeitung von anspruchsvollen Kunststoffen.

Im Anschluss zeigte Frau Jana Walker, Geschäftsführerin, Swiss Prime Pack AG Wege zur Reduktion der Umweltbelastung durch Kunststoffverpackungen auf. So sollen zum Beispiel Einweggeschirr verboten, Trinkbecher, Trinkflaschen und Lebensmittelbehälter drastisch reduziert oder durch nachhaltigere Alternative ersetzt werden. Das Institut IWK der HSR und Swiss Prime Pack AG entwickeln seit 2016 im Rahmen eines Innosuisse-Projektes nachhaltigere Material- resp. Verpackungslösungen. Die ersten Resultate dieser gemeinsamen Entwicklung, bei welcher Bio-Abfälle als Füllstoff zum Einsatz kommen, wurden bereits am Markt vorgestellt und für Feldversuche an Kunden ausgeliefert.

Sehr anschaulich präsentierte Prof. Dr. Gion Barandun, Leiter Fachbereich Faserverbund / Leichtbau, erste Ergebnisse aus der Verarbeitung und mechanischen Prüfung von Biokunststoffen und  Bio-Composites gesammelt werden konnten. Die Kombination von Naturfasern mit Harzsystemen aus nachwachsenden Rohstoffen ist ein aktuelles Forschungsgebiet. Berücksichtigt werden dabei einerseits die Umweltbilanz (z.B. auf Basis eines CO2-Äquivalents), auf der anderen Seite aber auch die Vorteile, welche diese Materialien und Materialkombinationenbei der Verarbeitung und in der Anwendung mit sich bringen können. „Nur wenn beides stimmt, werden sich diese neuartigen Systeme am Markt auch durchsetzen“ ist Barandun überzeugt.

Das Team um Prof. Daniel Schwendemann, Leiter Fachbereich Compoundierung/Extrusion, hat zusammen mit der Jansen AG aus Oberriet,  ein Kunststoff-Rohrsystem für vertikale Geothermie-Sonden entwickelt, das bis zu einer Tiefe von 400m verbaut werden kann. Mit einer patentierten Metall-Kunststoff Hybridtechnologie konnte sowohl Energieeffizienz, die Baustellentauglichkeit als auch die Langlebigkeit gesteigert werden. Im Bereich der additiven Fertigung geht der Trend bei Kunststoffen auf Grund der breiteren Materialpalette zu Druckern mit Plastifizierextrudern anstatt Filamenten oder Pulver. Bei den meisten Anwendungen werden jedoch wegen der kleinen Düsendurchmesser für die hohe Druckauflösung nur sehr kleine Produktströme benötigt. Eine Lösung ist der Einsatz kleinerer Schnecken, für die das IWK Spezialcompounds in Form von Minigranulat herstellen kann.

„Die Kunststoffindustrie ist und bleibt ein «People-Business»: Im Zentrum jeder erfolgreichen Geschäftsbeziehung steht der persönliche Kontakt“ ist Dr. Matthias Baldinger, Mitgründer, Industry+ / Additively AG überzeugt. Wie beim persönlichen Kontakt ist bei der zunehmenden digitalen Interaktion zwischen Kunden und Anbietern die Fähigkeit zuzuhören entscheidend, um den Kunden bei seinen Herausforderungen abzuholen. Am Beispiel der Swiss Plastics Platform wurde aufgezeigt, wie wertvolle digitale Interaktionen stattfinden können und so die richtigen Menschen an die richtigen Informationen kommen und die richtigen Partner treffen.

Laborpräsentationen mit Fachvorträgen
Im zweiten Teil der Veranstaltung wurden in den Labors die neuesten Entwicklungen und Technologien der Fachbereiche Spritzgiessen/PUR, Compoundierung/Extrusion, Faserverbundtechnik/Leichtbau, Verbindungstechnik, Fertigungstechnik Metall und Mechanische Systeme vorgestellt. Zur Demonstration aktueller Projekte waren die verschiedenen Kunststoffverarbeitungsmaschinen live in Betrieb. In Form von Kurzvorträgen wurden ausgewählte Entwicklungen präsentiert.

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