In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Experimentelle Halbleiterphysik der Universität Marburg startet das Kunststoff-Zentrum (SKZ) ein Forschungsprojekt (Laufzeit 01.10.2011 bis 30.09.2013) zur Entwicklung eines portablen Messsystems auf Basis der Terahertz-Zeitbereichstechnik für die zerstörungsfreie Prüfung von geschweißten und geklebten Fügeverbindungen.

In einem zweijährigen IGF-Forschungsvorhaben „Terahertz-Spektroskopie zur zerstörungsfreien Prüfung von stoffschlüssigen Kunststoffverbindungen mit Schwerpunkt Schweißnahtqualitätskontrolle“ (Laufzeit 01.10.2008 bis 30.09.2009) des Kunststoff-Zentrums (SKZ) und der Arbeitsgruppe Experimentelle Halbleiterphysik der Universität Marburg (damals Instituts für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig (IHF)) wurden die grundsätzlichen Möglichkeiten der Terahertz-Technologie für gefügte Kunststoffteile erforscht. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens haben eindrucksvoll gezeigt, dass viele Fehler in Kunststofffügeflächen mittels THz-Messtechnik sehr gut aufgelöst und teilweise sogar mit Tiefeninformation dem Prüfer zur Verfügung gestellt werden können. Gekrönt wurden diese Forschungsanforderungen von einer Patentanmeldung im Rahmen des Forschungsvorhabens.

Der folgerichtige Schritt in die angestrebte Praxistauglichkeit besteht nun darin, ein robustes, schnelles, fasergekoppeltes, transportables und kostengünstiges Messsystem auf Basis von TDS THz-Technik (TDS – Time-Domain Spectroscopy) für 0°-Reflexionsmessungen zur Kontrolle der Fügenahtqualität von stoffschlüssigen Kunststoffverbindungen zu entwickeln. Mögliche Einsatzbereiche eines solchen Messsystems sollen bei verschiedenen Anwendungen zur zerstörungsfreien “in-situ“ Prüfung nicht nur in der Bauindustrie beim Fügen von z.B. Rohren, Behältern, Fenstern, Dach- und Deponiebahnen finden, sondern auch in der Automobil- und Haushaltsgeräteindustrie, Medizin- sowie Luft- und Raumfahrttechnik Fuß fassen. An diese Problemstellung soll mit einer neuen Messmethode herangegangen werden, die bereits in Vorversuchen mit einem Transmissionsaufbau erste vielversprechende und aussagekräftige Ergebnisse geliefert hat. Dafür soll ein komplett neues Reflexionsprüfverfahren entwickelt und dessen Grenzen für Kunststoffschweiß- und Klebverbindungen festgelegt werden.

Durch die zunehmende Reife von Terahertz- und Mikrowellen-Systemen, die in den letzten zwei Dekaden erreicht wurde, rückt diese innovative Technologie immer mehr aus dem Schatten des rein wissenschaftlichen Interesses in industrielle Anwendungen. Neben der Qualitätskontrolle finden sich auch vielfältige Potenziale in der Sicherheitstechnik, Biotechnologie, Astronomie sowie Kommunikationstechnik.

Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.

Abb. 1: Skizze eines TDS-THz-Prüfgeräts zur Detektion von Delamination und Einschlüssen von Fügeverbindungen
 

Mineralgefüllte bzw. faserverstärkte Kunststoffe zählen zu den wichtigsten polymeren Werkstoffen im Automobil-, Behälter- und Gerätebau. Dem Matrixmaterial werden hierbei während des Compoundierens zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder zur Reduzierung des polymeren Anteils und damit der Rohstoffkosten Füll- oder Verstärkungsstoffe wie Talkum, Carbonate, Silikate oder Fasern in verschiedenen Formen und Mengen zugesetzt. Durch die Verwendung von diversen verstärkenden Füllstoffen lassen sich je nach Art unter anderem die mechanischen Eigenschaften, die elektrische Leitfähigkeit, die Stabilisierung sowie die Maßhaltigkeit erhöhen.
In allen genannten Bereichen besteht hoher Bedarf, diese Materialien schnell, stoffschlüssig und unter Beibehaltung ihrer Eigenschaften verbinden zu können. Aufgrund der unerwünschten Querorientierung der Füllstoffe im Schweißnahtbereich und fehlender Prozesskenntnisse liegen die bisher erreichbaren Schweißnahtfestigkeiten allerdings deutlich unter den theoretisch möglichen.

Aus diesen Gründen werden am Kunststoff-Zentrum (SKZ) in Würzburg im Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes (Laufzeit: 01.10.2011 – 30.09.2013) innovative Fügewerkzeuge sowie adaptierte Bewegungs- und Druckverläufe für das Heizelementstumpf- und IR-Schweißen mineralgefüllter bzw. faserverstärkter Kunststoffe entwickelt. Das übergeordnete Ziel ist hierbei eine deutliche Verbesserung der Schweißnahtqualität dieser Werkstoffe.
Die zu entwickelnden Werkzeuge unterdrücken im Anwärm- und Fügeschritt die Wulstbildung, wodurch die Orientierung der Füllstoffe parallel zur Fügeebene reduziert und die Schweißnahtfestigkeit somit erhöht werden soll. Durch neuartige Bewegungsführungen während des Schweißprozesses (besonders während der Fügephase) kann zudem das Ineinanderfließen der Schmelzen im Nahtbereich beeinflusst werden. Weiterhin wird die Eignung von Folien als Schweißzusatz sowie der abrasive Einfluss der Füllstoffe auf die Heizelementbeschichtungen eingehender erforscht.
 

In einem industriellen Forschungsprojekt vergleicht das SKZ den Energieverbrauch unterschiedlicher Recycling-Verfahren zur Aufbereitung von PET-Flaschenmahlgut. Die individuell gemessenen Verbrauchswerte werden dabei vertraulich behandelt, während das Spektrum der Ergebnisse den teilnehmenden Unternehmen einen Vergleich im Branchenumfeld bietet und helfen wird, Stärken und Optimierungspotenziale näher zu betrachten. Interessierte Firmen können noch in das jüngst gestartete Projekt einsteigen.

Bei der Verarbeitung von PET werden Herstellungskosten sowie Gewinn maßgeblich von den Rohstoffkosten dominiert. Die Minimierung des Materialeinsatzes ist bei PET-Flaschen heute allerdings weitgehend ausgereizt, zur Kostensenkung bleiben nur noch wenige Einflussmöglichkeiten. Eine der vielversprechendsten ist die Energieeffizienz.
Die Hersteller von PET-Recyclinganlagen haben dementsprechend bereits Energieeinsparungen realisiert, über jeweils spezifische technologische Ansätze. Deren Einsparungspotenzial ist in Produktinformationen und Fachartikeln umfassend dargestellt. Ein unabhängiger energetischer Vergleich der Verfahren nach einem objektiven und reproduzierbaren Messschema hat jedoch bislang noch nicht stattgefunden.
Vorrangiges Ziel des nun vom SKZ initiierten Projekts ist die energetische Analyse verschiedener PET-Recyclingverfahren. Den Anlagenherstellern wird damit erstmals eine unabhängige und objektive Daten- und Bewertungsgrundlage zur Verfügung stehen. Sie ermöglicht jedem teilnehmenden Unternehmen die energetische Einordnung des eigenen Verfahrens innerhalb des Branchenspektrums. Die detaillierten Messergebnisse können außerdem als Basis für weitere Optimierungen der Energieeffizienz genutzt werden.
In der ersten Projektphase wird mit allen Beteiligten für die zu untersuchenden Prozesse der Kontrollraum und die Spezifikationen der Mahlgut- bzw. rPET-Qualitäten abgestimmt. Die anschließenden Messungen umfassen die Aufnahme von elektrischer, thermischer und pneumatischer Energie im industriellen Produktionszyklus. Die Vergleichbarkeit der Verfahren wird u.a. durch eine Analytik der Materialproben nach den vereinbarten Spezifikationen gewährleistet. Die Auswertung wird für jedes Unternehmen individuell aufbereitet und präsentiert.

Das SKZ lädt interessierte Unternehmen dazu ein, noch in das jüngst gestartete Projekt einzusteigen.

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Experimentelle Halbleiterphysik der Universität Marburg führt das SKZ ein Forschungsprojekt zur Herstellung neuartiger Linsen auf Kunststoffbasis für Terahertz- und Sub-Millimeter-Wellenanwendungen durch.

Durch die zunehmende Reife von Terahertz- und Mikrowellen-Systemen, die in den letzten zwei Dekaden erreicht wurde, rückt diese innovative Technologie immer mehr aus dem Schatten des rein wissenschaftlichen Interesses in industrielle Anwendungen. Neben der Qualitätskontrolle finden sich auch vielfältige Potenziale in der Sicherheitstechnik, Biotechnologie, Astronomie sowie Kommunikationstechnik.

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung kunststoffbasierter Terahertz-Linsen und deren Herstellungsverfahren. Dafür sollen neuartige und hochgefüllte Compounds mit hohem Brechungsindex und gleichzeitig niedriger Absorption zum Einsatz entwickelt werden. Prozesstechnische Lösungen im Hinblick auf Compoundierung und Formgebung der Kunststoffe mit extrem hohen Füllstoffanteilen sind ebenso Bestandteile des Projektes.

Die entwickelten compound-basierten Terahertz-Linsen sollen sich von konventionellen Komponenten (z. B. Linsen aus reinen Basispolymeren, kostspieligen Substratlinsen aus reinem Silizium) durch verbesserte Abbildungsqualität, zusätzliche Funktionalität und niedrige Material- sowie Herstellungskosten abheben.

Dieses Projekt wird über die AiF im Rahmen des IGF-Programms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Sina Lippert von der Universität Marburg beim Justieren einer neuartigen Terahertz-Linse (Foto: Tim van de Bovenkamp)

Die Haftung zwischen TPEs und Thermoplasten stellt für viele Anwendungen die wesentliche Voraussetzung dar. Die TPE-Klassen mit ihren unterschiedlichen Typen ergeben in Kombination mit einer zweiten, meist harten Komponente, eine Vielzahl möglicher Materialkombinationen. Die resultierende Verbundhaftung und vor allem die Eigenschaften des Verbundes können nur schwer vorher gesagt werden.

Vor kurzem konnte ein Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen werden, in dem eine Methode entwickelt wurde, um prozesssicher und reproduzierbar 2K-Schälprüfkörper herzustellen und zu prüfen.

Das Gesamtsystem umfasst dabei einen speziellen Prüfkörper, ein Prüfkörperwerkzeug, die Prüfkörperherstellung, die Prüfung der Schälkraft und die notwendige Dokumentation bzw. Messtechnik.

Bild 1: Prüfkörperwerkzeug Düsenseite

Im Verlauf des Projektes wurden Prüfkörper aus den TPE-Klassen TPE-S, TPE-V, TPE-E und TPE-U (in je zwei Härten à „hart“ und „weich“) mit unterschiedlichen Thermoplasten zu Prüfkörpern verbunden. Hierbei war es möglich, sowohl die Funktionen des Werkzeuges, des vollautomatischen, handlingunterstützten Herstellprozesses sowie drei verschiedene Prüfmethoden zur Ermittlung der Schälkraft abzumustern und schrittweise zu optimieren.

Bild 2: Ermittlung des Schälwiderstandes nach DIN EN 1939

Neben der Eruierung einer geeigneten Dokumentation zur Sicherstellung und Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse, wurde der Einfluss von unterschiedlichen Parametern (z.B. Lagerzeit zwischen Probekörperherstellung und Prüfung, Einfluss des Nachdrucks oder Prüfgeschwindigkeit) auf die gemessene Schälkraft untersucht.

Mehr finden sie unter:
http://www.skz.de/de/forschung/forschergruppen/spritzgiessen/formteile/959.Mehrkomponententeile.html

Wir möchten uns bei der Fa. Wittmann-Battenfeld für die Bereitstellung von Spritzgießmaschine mit Handlinggerät und den Rohstoffherstellern, die uns bei diesem Vorhaben mit Materialspenden unterstützt haben, herzlich bedanken.

Die Arbeiten wurden zusammen mit der Fa. Schweiger durchgeführt und im Rahmen des Programms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM), durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wie bedanken uns für die finanzielle Unterstützung.

Was für eine Erfolgsgeschichte: das SKZ Schüler Labor konnte bereits seinen 1000. Teilnehmern begrüßen – und das erst ein Jahr nach seiner Eröffnung im Juli 2010! Helmut Hofmann, Leiter des SKZ Labs, überreichte dem Klassenleiter der 8b der Goethe Mittelschule aus Würzburg einen Scheck über 100 Euro für die Klassenkasse.

Seit Juli 2010 bietet das SKZ Schulklassen in Bayern die einmalige Gelegenheit, für einen Tag lang selbst Unternehmen zu sein. Die maximal 28 Schülerinnen und Schüler einer Klasse teilen sich dabei je nach Interessenlage in fünf Teams ein und erarbeiten die dort gestellten Aufgaben selbstständig. Natürlich immer unter Aufsicht eines erfahrenen SKZ-Trainers. Die Gruppen aus den Bereichen Forschung, Kommunikation, Design, Finanzen und Technik simulieren im SKZ-Lab einen Kundenauftrag, bei dem bestimmte Teile aus Kunststoff anzufertigen sind.
Vor dem Hintergrund des anhaltenden Fachkräftemangels im technischen Bereich will das Schülerlabor einen Beitrag dazu
leisten, das Interesse an technischen Berufen zu wecken oder
ein akademisches Studium zum Beispiel auf dem Gebiet der Kunststofftechnik bei jungen Menschen attraktiv zu machen.
Außerhalb der Schule Naturwissenschaften – in diesem Falle Kunststofftechnik – zu erleben, bietet den Jugendlichen einen ganz besonderen Reiz: Es können Geräte und Techniken vorgestellt und selbst ausprobiert werden, die in der Schule in der Regel nicht zur Verfügung gestellt werden können. Naturwissenschaft und Technik zum Greifen nah – so macht Lernen Spaß!
Die technische Ausstattung des Schülerlabors verdankt das SKZ zahlreichen Sponsoren aus der Kunststoff-Branche sowie einer Anschubfinanzierung des Freistaats Bayern.
Durch die Unterstützung des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie ist die Teilnahme für die Schüler bislang kostenlos und bereits vor seiner offiziellen Einweihung 2010 war das SKZ Lab gut gebucht. Die bisher 45 durchgeführten Termine waren schnell ausgebucht, wie auch die weiteren 25, die in diesem Jahr noch durchgeführt werden sollen. Auch im kommenden Jahr soll es wieder 45 Termine zur Auswahl geben. Doch nur wer schnell handelt, sichert sich und seiner Schulklasse einen Platz im SKZ Schülerlabor. Denn bereits jetzt sind fast die Hälfte der Termine in 2012 an Schulklassen vergeben. Dabei richtet sich das Angebot keineswegs nur an männliche Schüler. Zwar nehmen insgesamt etwa ein Drittel mehr Jungen als Mädchen teil, aber dennoch ist die Resonanz gerade bei den weiblichen Teilnehmern im Kommunikations- oder Designteam durchweg positiv.
Das Projekt will Schule machen – der Freistaat Bayern ist derzeit allerdings noch das einzige Bundesland in Deutschland, das solche Projekte finanziell unterstützt.
 

Viele Kunststoffverarbeitungsprozesse werden heute noch häufig durch Erfahrungswerte oder „trial and error“ eingestellt und optimiert. Dabei hängt die Qualität des Ergebnisses vielfach vom subjektiven Empfinden des Bedieners bei gleichzeitig engen Zeitvorgaben ab. Dies liegt unter anderem daran, dass sich die komplexen Verfahren der Kunststoffindustrie selbst analytisch kaum erfassen lassen. Um dennoch konkrete Zusammenhänge von Prozessgrößen zur Produktqualität oder den  -eigenschaften herstellen zu können, existieren verschiedene Möglichkeiten. Gerade bei typischen – häufig auch nicht-linearen – Kunststoffverarbeitungsprozessen bilden u. a. softwaregestützte Auswerteverfahren einen vielversprechenden Ansatz. Diese Systeme sind in großindustriellen Anlagen der Chemieindustrie und Energieerzeugung bereits im Einsatz und liefern exzellente Ergebnisse. Sie sind jedoch auch in der Kunststoffverarbeitung und bei KMU anwendbar.

Abb.: Intelligente Prozessdatenanalyse mit Softsensoren
 

Das Projekt richtet sich deshalb verfahrensübergreifend an alle Kunststoffverarbeiter, da die hier angewendeten Verfahren für die meisten Kunststoffverarbeitungsprozesse anwendbar sind. Zusätzlich wird es für die Teilnehmer eine speziell konzipierte Schulung zum Thema Prozessanalyse und Softsensorik geben. Anhand der Daten der Projektteilnehmer werden die Prozesse modelliert und die Abhängigkeiten der Produktionsparameter von den Qualitätskenngrößen dargestellt. Durch diese tiefgehende Einsicht in die Prozesse lassen sich Optimierungspotentiale erkennen und umsetzen. So können an Hand der Modellierung beispielsweise Prozesse sowohl auf Energieeffizienz als auch gleichzeitig auf Qualität optimiert werden.

Vorrangiges Ziel des Kooperationsprojektes ist es, die Produktionsdaten aus Industrieanlagen von erfahrenem Personal analysieren zu lassen und durch die Ergebnisse Prozessoptimierungen anhand spezifischer Qualitätskennwerte zu ermöglichen. Durch neuartige Analyseverfahren wird ein vertiefter Einblick in die Prozesse ermöglicht und es können darüber hinaus die qualitätsbestimmenden Produktionsparameter identifiziert und optimiert werden. Neben der Qualität kann dies auch zur Kostenoptimierung genutzt werden. Durch Kooperationspartner können im Anschluss an das Projekt die entwickelten Softsensormodelle in die Produktionsanlagen, zur Inline-Analyse des Prozesses und der Produktqualität, implementiert werden.

Ein Kooperationsprojekt richtet sich an interessierte Unternehmen aus unterschiedlichen Bereichen mit einem gemeinsamen Forschungs- oder Entwicklungsziel. Die Kosten für den erforderlichen Aufwand werden auf mehrere Teilnehmer verteilt und somit für den Einzelnen erheblich reduziert. Alle beteiligten Unternehmen profitieren gleichermaßen von den erzielten Resultaten. Die Koordination und Projektleitung übernimmt hierbei das SKZ. Die Unternehmen können jedoch durch den direkten Kontakt betriebsspezifische Inhalte oder Fragestellungen in die Projektausrichtung einbringen und schnell erste Resultate sehen.

Interessierte Industrieunternehmen können sich am SKZ, Christoph Kugler, Tel. (0931) 4104-457, C.Kugler@skz.de über weitere Details informieren und den Projektflyer anfordern. Ein erstes, informatives Treffen ist am 14. Oktober 2011 in Würzburg geplant. Es wird um Anmeldung bis zum 07. Oktober 2011 gebeten.

Im Zuge der kontinuierlichen Bestrebungen, die technische Ausstattung weiter zu optimieren, hat das SKZ in eine neue Universalprüfmaschine investiert.
Mit der Materialprüfmaschine Allround-Line Z250 der Firma Zwick sollen insbesondere Produkte mit großen Abmessungen und hohen Lasten geprüft werden. Neben unterschiedlichen Kraftaufnehmern bis 250 kN und Längenänderungsaufnehmern für Längs- und Querdehnung ist die Maschine mit einer Temperierkammer für Messungen zwischen -80°C bis +250°C ausgestattet.

Die Steuerung der Maschine erfolgt über die neueste Softwaregeneration testXpert II und beinhaltet alle derzeit lieferbaren Standard- und Masterprüfvorschriften.
Die neue Universalprüfmaschine findet am SKZ Einsatz für die Durchführung industrieller Prüfaufträge und für die Beantwortung von Fragenstellungen im Rahmen aktueller Forschungsprojekte.

Das Kunststoff-Zentrum SKZ veranstaltete vom 26. bis 27. Mai 2011 in Würzburg die Fachtagung „Serienschweißlösungen für Kunststoff-Formteile“, die in ihrer Form so zum ersten Mal durchgeführt wurde und zu einer durchweg positiven Resonanz bei den Teilnehmern geführt hat. Zum Schweißen solcher Komponenten aus thermoplastischen Kunststoffen haben sich je nach Anwendung bzw. Produktanforderung unterschiedliche Technologien bewährt. Zielsetzung ist dabei in jedem Fall, eine dauerhaft dichte und hoch belastbare Verbindung zu generieren.
Unter der Leitung von Dipl.-Ing. Jörg Vetter, Fa. Branson Ultraschall (Dietzenbach), wurden alle relevanten Schweißverfahren von namhaften Referenten behandelt, die dabei jeweils auf die wesentlichen Grundlagen, den Verfahrensablauf und Anwendungsbeispiele eingingen. Neben bekannteren wie das Heizelement-, das Ultraschall- oder das Infrarotschweißen wurden verschiedene Industrietrends wie das Heiß-Gas-Schweißen von Hochleistungskunststoffen, das Laserstrahlschweißen, das Rotationsreibschweißen und das Vibrationsschweißen – dies auch in Kombination mit dem Infrarotschweißen – vorgestellt. Abgerundet wurde die Veranstaltung mit Vorträgen über Materialeinflüsse, Maschinentechnik, Prüfung und Qualitätssicherung bei schweißtechnischen Prozessen.

Der theoretische Teil dieser Fachtagung wurde am zweiten Veranstaltungstag durch einen praktischen Anwendungsworkshop mit Vorstellung und Gruppendiskussionen über Applikationsbeispiele aus den Bereichen Automobilbau, Medizintechnik und Health-/Home-Care ergänzt. Anschließend wurde eine praktische Vorführung mit Demonstration zum Fügen diverser Bauteile mit unterschiedlichen Verfahren im Fügetechnikum des SKZ in Würzburg durchgeführt, bei dem die Teilnehmer die zuvor theoretisch behandelten Details zum Fügen von Kunststoffen aus nächster Nähe betrachten und diskutieren konnten.

Die während der gesamten Veranstaltung sinnvoll eingesetzte Mischung aus Theorie und Praxis ermöglichte somit einen kompakten und zielführenden Gedankenaustausch, der beim Publikum (bestehend aus Technikern und Ingenieuren aus den Bereichen Innovationsmanagement, Prozess- und Anwendungsentwicklung sowie Qualitätssicherung) sehr gut ankam. Die Veranstaltung wurde darüber hinaus von den anwesenden Teilnehmern und Referenten als extrem vorteilhaft und sehr informativ bewertet.

Diese positive Resonanz nimmt das SKZ zum Anlass, die Fachtagung „Serienschweißlösungen für Kunststoff-Formteile“ auch für das kommende Jahr wieder in den Veranstaltungskalender mit aufzunehmen.

Als Geokunststoffe werden Kunststoffprodukte bezeichnet, die im Bauwesen für Tiefbaumaßnahmen im Kontakt zu Boden oder anderen Baustoffen eingesetzt werden. Darunter fallen flächige Gebilde, die in Form von textilen Stoffen oder als Bahnen vornehmlich als Rollenware auf die Baustelle geliefert werden. Erdverlegte Kunststoffrohre oder auch Behälter werden also nicht als Geokunststoffe verstanden.
Die Produkte werden vielfach aus PP, PE, PET und PVC hergestellt. Die Liste ließe sich lange fortführen, da generell bei der Entwicklung neuer Werkstoffe kein Ende in Sicht ist. Die eingesetzten Materialien müssen den Anforderungen an die Verwendbarkeit, die umweltbedingte Beständigkeit und die geforderte Nutzungsdauer entsprechen. Gewisse Anwendungen, wie der Erosionsschutz von Erdböschungen, erfordern u.U. nur für wenige Jahre die Unterstützung durch Erosionsschutzmatten. Hierbei werden auch natürliche Rohstoffe, wie z.B. Kokosfasern und in neuester Zeit Biopolymere aus biologisch abbaubaren Rohstoffen, verwendet.
Das Anforderungsspektrum an Geokunststoffe ist weitreichend, von
· sehr hohen Festigkeiten, geringem Kriechverhalten, hohem Elastizitätsmodul,
· sehr geringer Wasserdurchlässigkeit bzw. hoher Wasser- und Gasdichtigkeit,
· extrem hoher chemischer und biologischer Beständigkeit gegen Säuren und Laugen, sehr hoher Alterungsbeständigkeit, sehr langer Lebensdauer (Produkte, die über 100 Jahre halten) bis hin zu
· großer Verformbarkeit,
· großer Wasserdurchlässigkeit sowie
· biologischer Abbaubarkeit (Produkte, die in wenigen Monaten verrotten).

Diese zum Teil konträren Aufgaben werden i.d.R. von unterschiedlichen Materialien wahrgenommen. Geht es um Einsätze von Geokunststoffen zur Bewehrung des Bodens - beispielsweise von übersteilen erdbewehrten Stützbauwerken - so sind hohe Festigkeiten gefragt.
Anwendungen, bei denen Boden als Baustoff eingesetzt wurde und dabei die Festigkeit des Bauwerks durch Zugabe von Fasern verbessert wurde, haben schon eine Jahrtausendalte Tradition. Schon beim Turmbau zu Babel wurde der im Bauwerk eingesetzte Lehm mit gewebten Schilfmatten bewehrt.
Die Geokunststoffe übernehmen hier in Form von Geogittern oder hochfesten Geweben die Funktion einer Bewehrung, ähnlich wie es der Baustahl im Beton tut. Die Verbundwirkung zwischen Boden und dem Bewehrungsprodukt ist hierbei vielfach entscheidend. Deshalb kommen vornehmlich gitterartige Strukturen, sogenannte Geogitter, zum Einsatz. Diese wurden seit der Mitte der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts entwickelt. Die ersten Geogitter waren aus PEHD. Diese werden weltweit mit gewissen Modifikationen seither fast unverändert hergestellt. Geogitter aus PET haben die größte Verbreitung. Dazu kommen neue Rohstoffe wie Aramid und PVA wie auch Glas- und Kohlefaser zum Einsatz. Die Kurzzeitzugfestigkeit solcher Produkte beträgt bis zu 1.500 kN pro Meter Bahnenbreite. Das heißt, man müsste sechs Bagger mit einem Gewicht von 25 Tonnen an einem 1 m breiten Streifen dieses Geokunststoffs aufhängen, um das Produkt zu zerreißen! Die Dehnsteifigkeit von Karbonfasern übertrifft sogar die von Stahl. Das SKZ als unabhängiges akkreditiertes Prüfinstitut ist hierbei vor beachtliche Herausforderungen gestellt. Die genormte Zugprüfung verlangt, dass an 200 mm breiten Streifen geprüft wird. Um alle auf dem Markt befindlichen Produkte perfekt prüfen zu können, verfügt das SKZ dazu über die modernsten am Markt befindlichen hydraulischen Spannklemmen, die bis zu einer Zugkraft von 300 kN Spannkräfte von 1.000 kN aufbringen können. 

BILD: Spannklemmen für hochfeste Geotextilien

Viele der Erdbauwerke ebenso wie Abdichtungsmaßnahmen im Deponiebau und im Tunnelbau sind für eine Lebensdauer von über 100 Jahren ausgelegt. Die Produkte bedürfen daher einer sehr exakten Bemessung und müssen ihre Langlebigkeit  für diese Nutzungsdauer unter Beweis stellen. Bei den dazu notwendigen labortechnischen Nachweisen ist das SKZ eines der maßgeblichen Prüfinstitute, das für alle Belange die Spezialeinrichtungen und das Wissen parat hat, um diese Auflagen zu erfüllen.

Zu den klassischen Methoden der versuchstechnischen Bewertung des Langzeitverhaltens gehören:
· Kriechversuche unter statischer Belastung,
· Untersuchungen zur umweltbedingten Spannungsrissbeständigkeit,
· Alterungsversuche zur thermisch-oxidativen Alterung oder zur Alterung durch Hydrolyse,
· Untersuchungen zur langfristigen Kompatibilität gegenüber Umwelteinflüssen jeglicher Art.

Im Hinblick darauf, dass diese Untersuchungen meist sehr viel Zeit in Anspruch nehmen, insbesondere wenn sie unter den tatsächlichen Betriebstemperaturen durchgeführt werden, kommen neueste Verfahren für beschleunigte Kriech- und Alterungsversuche zum Einsatz. Beispielsweise können heute Kriechversuche fast „über Nacht“ simuliert und dar-aus Abschätzungen des Kriechverhaltens für Jahrzehnte getroffen werden. Die wichtigste Methode ist in Fachkreisen als SIM-Methode (Stepped Isother-mal Method) bekannt. Sie wurde 1997 erstmals vorgestellt. Man steigert dabei die Prüftemperatur in regelmäßigen Zeitintervallen, bei einer Zugbelastung an derselben Messprobe bei gleichbleibender Last, und zerlegt anschließend die ermittelten Kriechmodule für jede Temperatur in einzelne Prüfsegmente, um die gemessenen Kriechdehnungen daraufhin wieder für eine festgelegte Temperatur auf der Zeitachse so zusammenzufügen, dass eine durchgängige Masterkurve entsteht.

Zur Ermittlung des Widerstands gegen langsames Risswachstum von PEHD verwendet man Zeitstandversuche. Untersuchungen zum Verfestigungsverhalten zeigen, dass der in einem Zugversuch bei erhöhter Temperatur ermittelte Verfestigungsmodul (Strain Hardening Modulus) für gewisse Materialien sehr gut mit den in Netzmittelbädern ermittelten Standzeiten von gekerbten Messproben korreliert. Während die Zeitstandversuche Wochen und Monate in Anspruch nehmen, dauern Zugversuche nur Minuten. Dieses neue Verfahren ist erst Mitte des letzten Jahrzehnts entwickelt worden.

BILD: Verfestigungsmodul (Strain Hardening Modulus) als ein Maß für den Widerstand gegen langsames Risswachstum bei PEHD

Die klassischen Alterungsuntersuchungen zur Oxidationsbeständigkeit sind Einlagerungen in Wärmeöfen bei Temperaturen über 100 °C. Die Versuche dauern dennoch Wochen und Monate und je kleiner das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des eingelagerten Probekörpers ist, desto länger dauert der Abbauprozess. Insbesondere für Langzeitprognosen sind hohe Prüftemperaturen immer dann fragwürdig, wenn der Abstand zu den tatsächlichen Anwendungstemperaturen sehr hoch ist.

Bei Geokunststoffen werden jüngst Oxidationsversuche in Hochdruck-Autoklaven durchgeführt, bei denen das Prüfgut in einem Wasserbad erhitzt und gleichzeitig einem erhöhten Sauerstoffdruck ausgesetzt wird. Eine typische Beanspruchung stellen eine Prüftemperatur von 80 °C und ein Sauerstoffdruck von 50 bar dar.
Die Methode wird derzeit ausschließlich in Deutschland praktiziert. Das SKZ hat seit Mitte des letzten Jahrzehnts vielfältige Erfahrungen im Prüfen von unterschiedlichsten Polyolefinen gesammelt. Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere Phenol stabilisierte Materialien ausgezeichnet dazu eignen, um eine rasche Alterung zu simulieren. Dadurch, dass die Messproben in einem flüssigen Medium gelagert sind, sind neben der oxidativen Alterung infolge im Wasser gelösten Sauerstoffs auch Auslaugungen von Stabilisatoren in der wässrigen Phase möglich. Somit sind in wesentlich kürzeren Zeiträumen Alterungen realisierbar, als dies bei klassischen Warmlagerungen der Fall wäre.

BILD: Hochdruck-Autoklav zur Ermittlung der Oxidationsbeständigkeit von Polyolefinen

Anwendungen mit Geokunststoffen sind gegenüber konventionellen Lösungen nicht nur in ökonomischer Sicht im Vorteil, denn:
· Geokunststoffe sind leicht;
· Geokunststoffe erlauben es, mit den vor Ort anstehenden „schlechten Böden“ zu arbeiten, ohne diese durch hochwertige teuere Böden ersetzen zu müssen, wodurch sich erhebliche Transportkosten sparen lassen, die ansons-ten nötig wären, um Boden von der Baustelle abzutransportieren und anderen Boden herzuschaffen.
· Damit ist die CO2-Bilanz von Lösungen mit Geokunststoffen meist im Vorteil gegenüber klassischen Bauweisen ohne Geokunststoffe.

Es gibt auch Anwendungen, bei denen gar keine Alternativen zu Geokunststoffen existieren. Für die Abdichtung von Mülldeponien ist die Kunststoffdichtungsbahn die wesentliche Komponente des Abdichtungssystems, ohne die eine sichere Deponie gar nicht möglich wäre.
Für Erdfallüberbrückungen, bei denen beispielsweise Hochgeschwindigkeitsstrecken der Bahn über ehemaligen Kohlebergwerken verlaufen, sichern extrem hochfeste Geokunststoffe die Strecke ab, um ein unzulässiges Absenken der Bahntrasse zu verhindern, wenn der Untergrund einbrechen sollte.

Neben Hightech-Anwendungen erfüllen Geokunststoffe in vielen „einfachen“ Anwendungen ihre Aufgaben. So ist die klassische Aufgabe eines Geotextils unterschiedliche Böden voneinander zu trennen, um deren Vermischung zu verhindern und dabei aber dennoch eine hohe Wasserdurchlässigkeit zu gewährleisten. Somit trennt und filtert ein Geotextil unterschiedliche Bodenschichten. Diese Anwendung ist äußerst erfolgreich und hat sich seit Jahrzehnten bewährt. Es gibt fast keine Alternative zum Geotextil als Filter- und Trennlage. Die ersten Anwendungen reichen weit zurück. Für die langfristige Sicherung der Deiche an der holländischen Küste wurden nach den großen Flutkatastrophen der 50er Jahre des letzten Jahrhunderts Geotextilien umfangreich eingesetzt. Selbst bei den Sofortmaßnahmen bei der Gefahr eines Deichbruchs, kommen Vliesstoffe und Gewebe in Form von Sandsäcken zum Einsatz. Ohne diese Hilfsmittel wäre es nicht möglich, aufgeweichte Bereiche erfolgreich zu stützen und abzusichern. 
Für jegliche Anwendung ist es wichtig, dass die von den Herstellern zugesicherten mechanischen und hydraulischen Eigenschaften und auch die Dauerhaftigkeit der Materialien tatsächlich auch vorhanden sind, wenn sie auf die Baustelle geliefert werden. Dazu existieren umfangreiche Zertifizierungs- und Zulassungsverfahren für Geokunststoffe. Diese müssen heutzutage für fast jede Anwendung den Anforderungen der europäischen Bauproduktenrichtlinie und demnächst der Bauproduktenverordnung entsprechen. Diese Forderung wird durch die Anbringung eines auf europäisch harmonisierten Normen basierenden CE-Zeichens entsprochen. Das SKZ ist hierfür eine von der Europäischen Kommission für alle Geokunststoffe anerkannte Zertifizierungs- und Inspektionsstelle, die dieser Aufgabe weltweit nachkommt und dabei auf allen sechs Kontinenten Zertifizierungen von Geokunststoffen durchführt.
Durch die stetige Weiterentwicklung von neuen und innovativen Prüfmethoden und die Akkreditierung all dieser Prüfverfahren im eigenen Prüflabor ist das SKZ international der namhafte und verlässliche Partner für die herstellende Industrie sowie für Bauherren, bauausführende Firmen und für Aufsichtsbehörden und Verbände.

In diesem Jahr feierte das Kunststoff-Zentrum SKZ sein 50-jähriges Jubiläum. Seit 1961 hat sich das SKZ als feste Größe auf dem Kunststoffsektor etabliert. In den vielen Jahren wurde eine breite Kernkompetenz aufgebaut, außerdem besteht inzwischen ein immenser Erfahrungsfundus.

Insbesondere in den letzten 20 Jahren wurden vielschichtige Schadensanalysen an defekten Kunststoffteilen durchgeführt. Bei über 200 Schadensanalysen pro Jahr ergibt dies ein hohes Erfahrungspotential zu den verschiedensten Aufgaben in der Schadensanalytik.

Allerdings ist für die Betroffenen immer dann, wenn eine Schadensanalyse erforderlich wird, „das Kind schon in den Brunnen gefallen“. Wichtig ist daher bereits am Anfang der Wertschöpfungskette, in der Entwicklungsphase, die richtigen Entscheidungen bezüglich Material, Produktdesign und Verarbeitung zu treffen. Der breite Erfahrungsschatz der SKZ-Experten ist hierfür ein wertvoller Basisbaustein. Dabei ist das Leistungsangebot des gesamten SKZ  mit den Geschäftsfeldern Produktqualität/Kunststoffprüfung, Forschung und Entwicklung, Aus- und Weiterbildung sowie Zertifizierung von großer Bedeutung.

Die Zusammenarbeit der veschiedenen Bereiche ermöglicht eine ganzheitliche Kundenbetreuung von der ersten Fragestellung bis hin zur wirtschaftlichen Ausführung. Der Kunde wünscht einen Ansprechpartner ohne Schnittstellenprobleme. Aus diesem Grund ist am SKZ ein Industrie-Consulting-Team tätig. Durch die ausgesprochen interdisziplinäre Zusammenarbeit werden alle Fragestellungen aus der Industrie bzw. für eventuelle Gerichtsverhandlungen umfassend bearbeitet.

Das SKZ begleitet seine Kunden auf dem gesamten Weg der Wertschöpfungskette, von der Entwicklung über die Produktion bis zum Produkteinsatz, mit dem Ziel, die beste Lösung zu finden. Dabei werden die innovativen Entwicklungen auf dem Kunststoffmarkt berücksichtigt. Dies ist u.a. über den Wissenstransfer aus dem Unternehmens-bereich „Aus- und Weiterbildung“ sichergestellt. Die vielfältigen, aktuellen Weiterbildungsthemen zeigen den neuesten Stand der Technik auf. Hierdurch ergibt sich ein ständig aktualisierter Wissenspool. In Machbarkeitsanalysen (z.B. Substitution von Metall durch Kunststoff) fließen innovative Entwicklungen auf dem Verarbeitungs- und Materialsektor ein.

Am Anfang der Wertschöpfungskette steht die Auswahl des richtigen Kunststoffmaterials. Hierzu erstellt das SKZ zusammen mit dem Kunden ein detailliertes Lastenheft. Über eine Materialrecherche mittels Datenbanken werden passende Kunststofftypen ermittelt. Wenn das Eigenschaftsprofil der zur Verfügung stehenden Kunststoffe jedoch nicht befriedigend ist, so kann im Bereich Forschung und Entwicklung ein Kunststoff mit dementsprechendem Eigenschaftsprofil compoundiert werden. Hierbei werden maßgeschneiderte Rezepturen, u.a. Nanocomposites und hochgefüllte Materialien, entwickelt.

Dafür besteht am SKZ die Möglichkeit, innovative Werkstoffe mit modernster Maschinentechnik zu verarbeiten und so ausgereifte industrielle Compounds zu kreieren. Die mechanischen, thermischen und rheologischen Kenndaten können im nach DIN EN ISO/EC 17025 akkreditierten SKZ-Prüflabor normgerecht ermittelt werden. Somit wird ein aussagefähiges technisches Materialdatenblatt für das Compound erstellt.

In Bezug auf die geeignete Kunststoffauswahl ist oft das Langzeit- und Alterungsverhalten des angedachten Bauteils unter Einflussgrößen wie Temperatur, mechanische Belastung, chemische Medien und unter Witterungseinfluss bedeutsam. Die zeitraffende Prüfung alterungsbedingter Eigenschaftsänderungen erfolgt sowohl in Form von Werkstoff- als auch Bauteilprüfungen.

Einflussfaktoren zur Polymeralterung

Nach der Materialauswahl erfolgt anschließend die Erarbeitung des Produktdesigns. Das SKZ arbeitet hier unterstützend und überprüft Produktzeichnungen auf ein kunststoffgerechtes Design.

Design-Vielfalt

Auch hier fließen die neuesten Erkenntnisse zu den einzelnen Werkzeugtechniken und den unterschiedlichen Kunststoffverarbeitungstechnologien über den Wissenstransfer aus dem SKZ-Aus- und Weiterbildungsprogramm mit ein.

Moderne Simulationsprogramme am SKZ bieten zusätzlich gute Vorhersagemöglichkeiten hinsichtlich Verarbeitungsverhalten. Für die Spritzgießsimulation wird z. B. das Programm Autodesk Moldflow Plastics Insight eingesetzt. Auch für die Fügetechnik steht eine Modellierungs- und Simulationssoftware zur Verfügung.

Nach Fertigstellung des Produktionswerkzeuges ist das SKZ ein kompetenter Ansprechpartner bezüglich Werkzeugabmusterungen. Hierzu steht ein umfangreicher Maschinenpark für die unterschiedlichen Verfahrenstechniken zur Verfügung (z. B. 12 verschiedene Spritzgießmaschinen mit Schließkräften von 500 bis 5000 kN). Die Abmusterung von Spritzgießwerkzeugen erfolgt mit der SKZ-Software MESOS. Über diese statistische Versuchsmethodik wird eine robuste Maschineneinstellung ermittelt, um eine hohe Prozesssicherheit in der Produktion zu gewährleisten.

Des Weiteren bietet das SKZ Prozessanalysen und -optimierung direkt beim Kunden an. Mit dem SKZ Service-Mobil, ausgestattet mit einem hochwertigen Messequipment (u. a. Thermobildka-mera, Restfeuchtemessgerät) führen erfahrene Spezialisten die Prozessanalyse und -optimierung bezüglich Qualität und Zyklusreduzierung durch.

 SKZ Service-Mobil

Neben Prozessanalysen/-optimierungen führt das Industrie-Consulting-Team auch Analysen kompletter Fertigungsbetriebe durch. Entsprechend dem Materialfluss – vom Granulatkorn bis zum Fertigteil – erfolgt die Schwachstellenanalyse. So ergeben sich diverse Verbesserungsmöglichkeiten, um die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens zu steigern. In einer Vertiefungsberatung werden Empfehlungen ausgearbeitet wie z. B. Erarbeitung eines schlüssigen Materialkonzeptes, Erarbeitung einer Werkzeugspezifikation oder Optimierung der Werkzeug-instandhaltung.

In diesem Zusammenhang stellt das IC-Team des SKZ kompetente Ansprechpartner für die Einführung einer durchgängigen Qualitätsüberwachung zur Verfügung. Hierbei befassen sich die SKZ-Fachleute mit der Entwicklung, Validierung und Umsetzung von Prozessmessmethoden für die Kunststoffverarbeitung.

Des Weiteren ist das fundierte Fachwissen der erfahrenen Mitarbeiter in einem Betrieb die Grundlage für  Qualität, Effektivität und Fehlervermeidung. Aus diesem Grund werden vom SKZ Inhouse-Schulungen auf den kundeneigenen Fertigungsmaschinen angeboten. Die Firmenschulung wird hierbei individuell auf die Kundenanforderungen und -wünsche ausgerichtet und ist auch modular aufgebaut.

Das umfangreiche Dienstleistungsangebot bezüglich Industrie-Consulting wird schließlich mit dem Arbeitsgebiet „Nachhaltigkeit“ abgerundet. Hier werden u. a. mit den Methoden der Ökobilanz und Lebenszykluskostenrechnung Bewertungen der Nachhaltigkeit von Werkstoffen, Prozessen und Produkten durchgeführt. Dabei werden auch Energie- und Materialeffizienz von den SKZ-Experten direkt vor Ort untersucht und optimiert. Abschließend kann die Ökoeffizienz verschiedener Produktalternativen in einem Ökoeffizienz-Portfolio visualisiert und die ökoeffizientesten Produkte identifiziert werden.

Ökoeffizienz-Portfolio

Derartige Maßnahmen wie z. B. die Materialeffizienzanalyse in kunststoffverarbeitenden Betrieben werden durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie unterstützt. Die Industrieberatung wird für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) durch das „Programm zur rentablen Verbesserung der Materialeffizienz“ durch die Deutsche Materialeffizienzagentur (demea) staatlich gefördert. Das SKZ hat hierzu anerkannte Berater.

Das gesamte Dienstleistungsangebot des SKZ bietet die Basis für ein umfassendes Industrie-Consulting. Für die SKZ-Kunden bedeutet dies: Einen Ansprechpartner, keine Schnittstellenprobleme.

Stabile und beste Teilequalität steht bei den Entwicklungsüberlegungen von WITTMANN BATTENFELD an vorderster Stelle. Deshalb hat das Unternehmen die Nutzungsrechte weltweit für die vom SKZ (Das Kunststoff-Zentrum) in Würzburg entwickelte Inline-Thermographie erworben. Auf der Fakuma 2011 in Friedrichshafen stellt WITTMANN BATTENFELD dem Fachpublikum in Halle B1, Stand 1204 dieses Verfahren auf einer MacroPower 650 vor.

Bei der Inline-Thermographie handelt es sich um ein Verfahren zur Erkennung von Qualitätsschwankungen, Schuss für Schuss, einhergehend mit der Regelung der Temperierung bei Toleranzüberschreitungen. Damit ist es möglich Ausschuss zu  vermeiden und  stabile Teilequalität sicherzustellen. Diese „Qualitätssicherung im heißen Zustand“ wird durch die Aufnahme der Oberflächentemperaturen eines Spritzgussteils direkt nach dem Entformvorgang mittels einer Wärmebildkamera realisiert. Zu diesem Zweck wird das Teil direkt nach dem Entformen vom Linearroboter der Kamera in verschiedenen Positionen präsentiert. Anschließend erfolgt die Auswertung der Temperaturprofile durch die vom SKZ entwickelte Software. Die Abweichungen von den idealen Temperaturprofilen werden berechnet und segmentabhängige Korrekturen an die werkzeugseitig vorhandenen Kühlkreise über das angeschlossene Durchflussregelgerät WITTMANN FLOWCON vorgegeben. Die gegebenenfalls notwendigen Temperaturänderungen werden somit in Echtzeit umgesetzt.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist die externe Temperaturmessung am entformten Bauteil. Dadurch sind keine Änderungen und Ergänzungen am jeweils eingesetzten Werkzeug notwendig.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Temperaturmessung mittels Temperatursensoren im Werkzeug bietet eine thermographische Messung am Formteil eine Reihe von nennenswerten Vorteilen:

Die zum Einsatz kommenden Kamera-Systeme sind deutlich genauer und robuster als Temperatursensoren. Eine IR Kamera kann, bedingt durch die hohe Auflösung, große Flächen sowie kritische Stellen, wie zum Beispiel Hot Spots erfassen. Ein Austausch der Kamera im Störungsfall erfolgt in kürzester Zeit ohne Ausbau eines Werkzeugs.

Die konstante Temperierung ermöglicht dauerhaft optimierte Zykluszeiten. Das Verfahren führt zudem zu einer Verbesserung der Anfahrsituation und einer Reduzierung des Anfahrausschusses. Die gleich bleibende Temperaturverteilung sorgt für eine nachhaltige Qualitätsverbesserung, Ausschuss bei Temperierfehlern wird sofort erkannt. Damit reduzieren sich Ausschuss- und Reklamationskosten.
Durch die permanente Aufnahme von Thermobildern besteht weiterhin die Möglichkeit, notwendige Werkzeugwartungen frühzeitig zu erkennen. Und nicht zuletzt ist der rückverfolgbare „thermische Fingerabdruck“ (Thermobild) ein relevanter Prozessparameter.

Das SKZ hat die weltweiten Nutzungsrechte für die Inline-Thermographie an WITTMANN BATTENFELD lizenziert. Die Vermarktung und die Kommunikation über diese Technologie laufen exklusiv über WITTMANN BATTENFELD und das SKZ. Die Endkunden sollen durch Beratung über die Technologie sowie die erforderliche Ausrüstung und Software, die über WITTMANN BATTENFELD gekauft wird, in die Lage versetzt werden, die Technologie selbständig einzusetzen. Für die Anwendung der Technologie kommt abgesehen von der Wärmebildkamera ausschließlich WITTMANN BATTENFELD Peripherie zum Einsatz. Als exklusiver Vertriebspartner für die Inline-Thermographie bietet WITTMANN BATTENFELD seinen Kunden damit sowohl Beratung als auch die Ausrüstung für diese Technologie an.

Auf der Fakuma wird die Inline-Thermographie auf einer MacroPower 650 vorgestellt. Gezeigt wird auf dieser Maschine die Herstellung von stapelbaren Transportkisten. Die Qualität der Teile wird mittels Inline-Thermographie sichergestellt. Auf dem Exponat werden die Teile direkt nach dem Entformen von einem WITTMANN Linearroboter W843 der Kamera in verschiedenen Positionen präsentiert. Die Auswertung wird auf einem Monitor dargestellt, die Abweichungen vom Freigabezustand werden visualisiert und segmentabhängig für das angeschlossene Durchflussregelgerät WITTMANN FLOWCON berechnet.

Abb. 1: Exakte Positionierung des Bausteines vor der IR Kamera

Abb. 2: Wittmann Flow Control Einheit (Flowcon)

WITTMANN BATTENFELD

WITTMANN BATTENFELD, ein Unternehmen der WITTMANN Gruppe, mit Sitz in Kottingbrunn, ist ein führender Hersteller von Spritzgießmaschinen –und anlagen für die Kunststoffindustrie. Das Unternehmen ist mit eigenen Vertriebs- und Servicegesellschaften als auch Vertretungen in ca. 60 Ländern vertreten und bietet damit seinen Kunden weltweit optimale Unterstützung in allen Fragen der Spritzgießtechnik. Innovationskraft, höchste Präzision und die Fokussierung auf den maximalen Kunden­nutzen machen WITTMANN BATTENFELD zu einem wertvollen Partner für seine Kunden.

Kontakt:

WITTMANN BATTENFELD GmbH
Wiener Neustädter Straße 81
A-2542 Kottingbrunn
Tel.: +43 2252 404-1400
Fax: +43 2252 404-991400
gabriele.hopf@wittmann-group.com
www.wittmann-group.com

Die Kunststoffindustrie ist bekannt für ihr enormes Innovationspotenzial. Seit nunmehr 50 Jahren begleitet und prägt das SKZ diese positive Entwicklung. In all diesen Jahren ist das SKZ gewachsen und hat sich an den Bedürfnissen des Marktes angepasst. Immer kürzer werdende Produktlebenszyklen, steigende Anforderungen und der stetig wachsende Wettbewerbsdruck stellen jedoch enorme Herausforderungen für die gesamte Industrie dar, zumal sich auch das gesetzliche Umfeld in den letzten Jahren sehr dynamisch geändert hat.
Doch auch bei diesen Herausforderungen steht das SKZ der Industrie als Forschungs- und Entwicklungspartner zur Seite. Viele Schritte der Entstehung eines Kunststoffprodukts werden betrachtet – von den Details einzelner Prozesse bis zur gesamten Wertschöpfungskette. Hierzu bilden wir interdisziplinäre Teams aus Wissenschaftlern mit langjähriger Berufserfahrung.

Tüftler für bessere Kunststoffprodukte
Für den Erfolg eines jeden Projekts sind engagierte, kreative Mitarbeiter unentbehrlich. Der umfassende Ausbau der Aktivitäten in diesem Bereich ist gelungen, indem viele motivierte Mitarbeiter mit einer großen Bandbreite an Qualifikationen und Erfahrungen zusammen gebracht werden konnten.
Waren vor wenigen Jahren fast ausschließlich Kunststoffingenieure mit der Bearbeitung der diversen Fragestellungen betraut, so arbeiten heute auch Chemiker, Physiker, Werkstoffwissenschaftler, Ökonomen, Geoökologen und Maschinenbauer gemeinsam an diesen Herausforderungen. Dies gewährleistet unterschiedliche Betrachtungsweisen und in der Folge optimale Ergebnisse.

Forschung für bessere Kunststoffprodukte
Die Auswahl der am SKZ behandelten Themen orientiert sich stark an der Relevanz der Fragestellungen für die kunststoffverarbeitende Industrie. Zur Bearbeitung der unterschiedlichsten Fragestellungen wurden hochmoderne Anlagen installiert, um Produktionsprozesse in industrienahem Maßstab nachstellen und unter technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten optimieren zu können. In den Bereichen: Materialentwicklung, Verarbeitungsverfahren (Compoundieren, Extrusion, Spritzgießen), Fügen, Bauteileigenschaften, Prozessmesstechnik sowie Ökonomie und Ökologie wird intensiv an der Lösung von industrierelevanten Aufgabenstellungen gearbeitet.
Die Aktivitäten rund um Produkte aus Wood Polymer Composites (WPC), also holzgefüllten Kunststoffen, sind gut geeignet die breit aufgestellte Kompetenz und das enge Zusammenspiel der einzelnen Bereiche beispielhaft aufzuzeigen:

Materialentwicklung
Die richtige Zusammensetzung eines Kunststoffcompounds ist der erste wesentliche Baustein eines funktionierenden und erfolgreichen Produkts. Bei den Wood Polymer Composites (WPC) ist das SKZ eines der führenden Institute europaweit. Die SKZ-Kompetenz liegt in der Entwicklung von maßgeschneiderten Materialien, die im Spritzguss- oder Extrusionsverfahren verarbeitet und im Innen- bzw. Außenbereich eingesetzt werden können. Durch diverse öffentlich geförderte Projekte sowie durch die enge Zusammenarbeit mit der Industrie wurde ein großer Erfahrungsschatz generiert. Es wird ständig an der Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens der Verbundmaterialien durch z. B. erhöhte thermische Stabilität der Schmelze, Anpassung der Fließ- und Plastifiziereigenschaften und natürlich auch an der gezielten Verbesserung der Materialeigenschaften bezogen auf die spätere Anwendung gearbeitet.
Neben Wood Polymer Composites werden auch Formulierungen für andere polymere Werkstoffe, z. B. für Thermoplastische Elastomere (z. B. TPE, TPV), für Nanocomposite, flammgeschützte Thermoplaste oder auch für Kunststoffe für Anwendungen in der Medizintechnik entwickelt.

Prozessmesstechnik zur Sicherung der Produktqualität
Eine auf das Produkt abgestimmte Prozessmesstechnik ermöglicht eine Ausschussreduzierung und lückenlose Dokumentation der Qualität. Dies beginnt bereits bei der kontinuierlichen Überwachung der Dispergiergüte von WPC während der Compoundierung oder Direktextrusion. Das SKZ setzt innovative Messmethoden als Bindeglied zwischen der Grundlagenforschung und der industriellen Nutzung für diese spezifische Anwendung um. Die Terahertz- oder Ultraschallmesstechnik wird daher am SKZ für die Kontrolle der Dispergiergüte von WPC, neben der inline Farbmessung in der Schmelze, forciert. Dies bietet eine schnelle Rückmeldung beim Abweichen von definierten Qualitätskennwerten. Beim Spritzgießprozess dient eine innovative inline Überwachung der ortsaufgelösten Bauteiltemperatur durch Thermografie oder die indirekte Messung des Schneckenvorraumdrucks für eine sichere Prozessführung. Das SKZ gewährleistet mit seinen Tätigkeiten auf dem Gebiet der Prozessmesstechnik, dass die Überwachungsmethoden mit den stetig steigenden Anforderungen an die Qualität und Dokumentation von Produkten und deren Entstehungsgeschichte Schritt halten. Die Entwicklung von Messmethoden zur schnellen Beurteilung von spezifischen Materialeigenschaften dient zudem als Grundvoraussetzung, um Materialentwicklungszyklen erheblich zu reduzieren und so die Entwicklungskosten und -zeiten niedrig zu halten.

Fügen der Halbzeuge
Die Analyse und Anwendung von Fügeverfahren und entsprechenden Prozessparametern sowie deren Optimierung und Modifizierung stellen den Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet „Fügen von Kunststoffen“ im SKZ dar. Hierbei wird annährend das gesamte Spektrum von Fügeverfahren und zu fügenden Materialien abgedeckt.
Beispielsweise wurde das Arbeitsfenster zum Fügen von WPC-Materialien in Ermangelung weltweit fehlender Erkenntnisse grundlegend untersucht. Hierzu konnten sehr gute Ergebnisse für das Heizelementstumpfschweißen erarbeitet werden. Weiterführende Forschungsvorhaben fokussieren das Infrarot-, Ultraschall- und Vibrationsschweißen sowie die prinzipielle Untersuchung der Klebbarkeit von WPC.
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Lebenszyklusbetrachtung
Die wachsende Bedeutung von Fragen der Nachhaltigkeit rücken Kunststoffe und Kunststoffprodukte immer mehr in den Fokus. Es wird dadurch zunehmend wichtig, gesamte Lebenszyklen zu betrachten und die ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekte zu analysieren. WPC haben in diesem Zusammenhang eine interessante Ausgangsposition: komplett recycelbar und überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen.
Ob ein WPC-Produkt die nachhaltigere Alternative ist, lässt sich nur von Fall zu Fall beantworten, indem man konkrete Daten für den gesamten Lebensweg ermittelt, z. B.: Wie viel Energie wird verbraucht? Wie viel CO2 entsteht? Wie lange hält das Bauteil? Wie hoch ist der Rezyklatanteil? Entscheidend sind hier von unabhängiger Stelle mit wissenschaftlichen Methoden ermittelte Zahlen, da Produkte der Industrie immer stärker von der Öffentlichkeit oder den Kunden unter die Lupe genommen werden. Sind Aussagen zur Umweltfreundlichkeit dann nachprüfbar, schützt dies vor dem Vorwurf des Greenwashing und stärkt die Glaubwürdigkeit des Herstellers.
Die Partner der Kunststoffindustrie hierbei zu unterstützen ist eine der Aufgaben des Geschäftsbereichs Ökonomie und Ökologie des SKZ, sei es mit Daten (z. B. durch Energie- und Emissionsmessungen) oder Instrumenten zur praxisnahen Bewertung der Nachhaltigkeit (z. B. der Software „Elwood“ für die Bewertung von Terrassenbelägen aus WPC).

Kooperationen für bessere Kunststoffprodukte
Ergänzt werden die SKZ-eigenen Kompetenzen durch vielfältige Kooperationen mit der Industrie, z. B. mit dem Ziel der Entwicklung optimierter Haftvermittler oder der Entwicklung neuer (Weiter-)Verarbeitungsverfahren mit Forschungsinstituten, deren Schwerpunkte z. B. im Bereich der Messtechnik oder der Holzforschung bestehen sowie mit Verbänden, z. B. mit dem Ziel Forschungsergebnisse schnell in Normen und Richtlinien umzusetzen.
Aus diesen Kooperationen sind Ergebnisse generiert worden, die wahrscheinlich keine Einrichtung allein in entsprechender Qualität hätte schaffen können. Aus der Vernetzung unterschiedlicher Kompetenzen kann folglich – und die Ergebnisse zeigen es eindrucksvoll – mehr geschaffen werden, als durch die sequentielle Abarbeitung einer Fragestellung an unterschiedlichen Orten. So konnte im Jahr 2009 der renommierte Otto-von-Guericke Preis für die Kooperation des SKZ mit dem Institut für Hochfrequenztechnik der Universität Braunschweig gewonnen werden. Die Gutachter würdigten die eindrucksvolle Zusammenarbeit der beiden Institute. Infolgedessen hat die Terahertz-Technologie einen enormen Schritt von der Grundlagenforschung hin zur industriellen Anwendung gemacht.

Ausstattung für Ihre Herausforderungen
Für die experimentellen Arbeiten stehen am SKZ unterschiedlichste Technika zur Verfügung. Ausgestattet mit modernsten Verarbeitungsmaschinen, Fügeapparaturen und Prüfgeräten können hier Projekte von der Idee bis hin zur Pilotproduktion durchgeführt werden.
In unserem Extrusionstechnikum stehen neben Kleinstcompoundierlinien mit Durchsätzen von wenigen Gramm pro Stunde auch Anlagen zur Herstellung von Produktionschargen von mehreren hundert Kilogramm pro Stunde zur Verfügung. Ergänzt werden diese Linien durch drei Extrusionsanlagen zur Herstellung von Rohren, Profilen und Folien die nahezu industriellen Maßstab aufweisen. Erkenntnisse, die auf diesen Linien gewonnen werden, können folglich meist direkt auf industrielle Prozesse übertragen werden.
In direkter Nachbarschaft zum Extrusionstechnikum befinden sich zwei Technika in denen Spritzgießmaschinen mit Schließkräften von 800 bis 5.000 kN untergebracht sind.
Es werden Fragestellungen mit großer praktischer Relevanz rund um die Entwicklung neuer Verfahren, der Optimierung bestehender Prozesse sowie der Abmusterung von Werkzeugen bearbeitet. Darüber hinaus arbeiten wir an der Entwicklung von Prüfkörpern für neue Prüfverfahren. Hier übernehmen wir alle Arbeiten von der Konzeption des Werkzeugs über die Konstruktion bis hin zur Abmusterung desselben und der Herstellung entsprechender Probekörper.
Im Fügetechnikum werden praxisrelevante Fragestellungen zur Herstellung und Prüfung von Fügeverbindungen von Kunststoffteilen und Halbzeugen behandelt. Die Ausstattung gestattet es mithilfe unterschiedlichster Verfahren, angefangen vom Heizelementschweißen über das Muffenschweißen von Rohren bis hin zum Ultraschall- und Extrusionsschweißen eine große Bandbreite von Schweißverfahren sowie unterschiedlichste Klebeverfahren abzubilden.
Aktivitäten im Bereich der Entwicklung neuer und zerstörungsfreier Prüfverfahren sind in einem weiteren Technikum konzentriert. Hier stehen umfangreiche Einrichtungen zur dynamischen Prüfung von Bauteilen und Halbzeugen sowie zur zerstörungsfreien Prüfung von Materialien und Bauteilen zur Verfügung. Ergänzt werden diese Verfahren darüber hinaus durch die wesentlichen Verfahren zur Prüfung der mechanischen Eigenschaften unter statischer und dynamischer Last.

Erfahrung und Kompetenz im Bereich Kunststoff

Das Kunststoff-Zentrum steht nun bereits seit 50 Jahren für kompetente Aus- und Weiterbildung – ein Grund zum Feiern. Die Auswahl der Themen ist speziell für Unternehmen im Umgang mit allen Formen des Kunststoffes abgestimmt. 600 Veranstaltungen mit über 10.000 Teilnehmern jährlich sowie 1.500 Referenten machen das SKZ zum Marktführer für Wissenstransfer im Bereich Kunststoff in Deutschland.

Gemessen an Kompetenzen und Positionen decken die Inhalte der Lehrgänge, Seminare und Fachtagungen die vielfältigen Bereiche der Kunststoffbranche ab.
Der herausragenden Qualität bei Fachtagen ist es zu verdanken, dass sich zahlreiche Veranstaltungen zu anerkannten Branchentreffs entwickelt haben und inzwischen für viele Unternehmen fester Bestandteil ihrer Informations- und Weiterbildungspolitik sind. Nicht zuletzt durch das Zusammenspiel von namhaften Referenten, einem attraktiven Rahmenprogramm und persönlicher Betreuung werden die Veranstaltungen des SKZ allseits geschätzt. Themenbereiche wie Werkstoffe, Verfahrenstechnik, Werkzeugtechnik und neue sowie innovative Technologien sind die Inhalte der SKZ-Fachtagungen und Kongresse für Wirtschaft und Wissenschaft.

Fachwissen für Profis

Die meist mehrtägigen Seminare sind Fachveranstaltungen auf hohem Niveau. Das Auffrischen und Vertiefen von Basiswissen sowie Informationen über die neuesten Entwicklungen und Trends und das Knüpfen neuer Netzwerkkontakte in attraktiver Atmosphäre stehen beim Weiterbildungsangebot des SKZ an erster Stelle. Das reichhaltige Themenangebot ist für die unterschiedlichsten Interessengruppen geeignet und beinhaltet unter anderem folgende Schwerpunkte:

- Werkzeug- und Konstruktionstechnik
- Werkstoffe und Additive
- Verfahrenstechnik und Anwendungen
- Branchenthemen
- Managementthemen

Wichtige Themenbereiche werden stets aktualisiert und bei anhaltender Relevanz wiederholt. Die Erneuerungsquote der Themen liegt bei Seminaren zur Zeit bei ca. 10 %. Die Teilnehmerzahl pro Seminar ist begrenzt, um einen effektiven Informations- und Erfahrungsaustausch zu gewährleisten.

Neben Seminaren und Fachtagungen bietet das SKZ auch zahlreiche etablierte Praxislehrgänge an. Verteilt auf die Standorte Würzburg, Halle, Stuttgart und Peine finden in regelmäßigen Wiederholungen zahlreiche praxisorientierte Lehrgänge statt. Dabei werden folgende Themengebiete behandelt:

• Spritzgießen von Thermo- und Duroplasten
• Extrudieren, Blasformen
• Werkzeugkonstruktion und Werkzeuginstandhaltung
• Qualitätssicherung, Prüftechnik
• Schweißen und Kleben
• Serienschweißen
• Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen
• Sanierung von Rohrleitungen
• Fernwärmeleitungen

Alle erfolgreichen Teilnehmer erhalten für diese Lehrgänge ein SKZ-Zertifikat. Als anerkannte Ausbildungs- und Prüfstelle der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW) e. V., der Arbeitsgemeinschaft Fernwärme (AGFW) und des Deutschen Verbandes für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) e. V. können Prüfungen nach DVGW-, AGFW- und DVS-Richtlinien abgelegt werden.
Alle SKZ-Lehrgänge sind grundsätzlich praxisorientiert und auf modernstem Niveau. Sie sind zugeschnitten auf Facharbeiter, Meister, Techniker und Ingenieure, die mit praktischen oder leitenden Aufgaben in Industrie, Handwerk und Handel betraut sind.

Je nach regionalen Bedürfnissen sowie nach der personellen Expertise haben sich an den jeweiligen Standorten spezielle Kernkompetenzen herausgebildet, wie zum Beispiel die Spezialisierung auf Faserverbundkunststoffe am Standort Halle. Hier finden außerdem Schulungen für Muffenmonteure, Rohrsanierer und die Schweißerprüfung nach der Druckgeräterichtlinie statt. In Peine werden aus dem regionalen Bedarf heraus vor allem Projekte, wie zum Beispiel Ausbildungsbündnisse, mit der ansässigen Kunststoff-Industrie durchgeführt. Wie auch in Würzburg werden Industriemeister Kunststoff/Kautschuk in Kooperation mit der IHK und dem VCI Hannover ausgebildet. Stuttgart konzentriert sich umfassend auf die Verarbeitung von Halbzeugen und hat sich zu einem Schwerpunkt für die überbetriebliche Ausbildung von Lehrlingen des Handwerks entwickelt. Die räumlichen Voraussetzungen an allen Standorten sind vorbildlich – die Ausstattung an Maschinen und Geräten sehr vielfältig und auf dem neuesten Stand. Für die Teilnehmer sind diese Zutaten optimale Voraussetzungen für ihren Lernerfolg. Auch das Umfeld, wie Aufenthalts- und Sozialräume, ist ebenfalls hervorragend und wird durch die Teilnehmer regelmäßig gelobt.
Seit vielen Jahren sind Aus- und Weiterbildungsveranstaltungen des SKZ auch in Ländern außerhalb von Deutschland gut besucht. So unterhält das Kunststoff-Zentrum derzeit Bildungseinrichtungen u. a. in Chicago, Dubai und Iran und veranstaltet Seminare, Tagungen und Kongresse vor internationalem Publikum. Spätestens seit der Gründung einer eigenständigen Zweigstelle in China im März 2010 ist das SKZ auch im Reich der Mitte aktiv. Als Tochtergesellschaft veranstaltet der SINO-German Plastik Technology Service in Cheng De, in der Nähe von Peking, Lehrgänge, Seminare und Tagungen für einheimische Firmen. Das "Training Made in Germany" stößt im Ausland auf großen Zuspruch und so wird das SKZ sein Schulungsangebot auch künftig weiter ausbauen. Das Angebot von Praxislehrgängen auf internationalem Boden und das Mitwirken bei internationalen Projekten machen das SKZ somit zu einem global Player im Bereich der Kunststoffe in Europa und weltweit.

Auf der Suche nach immer neuen und interessanten Themenfeldern kommen dem SKZ die guten und zahlreichen Kontakte zu Wirtschaftsunternehmen und Forschungseinrichtungen zu Gute. Die daraus resultierende hohe Qualität der Vorträge spiegelt sich auch in der regelmäßig überdurchschnittlich guten Beurteilung durch die Teilnehmer wider.

Spezialisierung und Weiterbildung aus einer Hand

Durch die ausschließliche Fokussierung auf das Gebiet der Kunststoffe kann das SKZ seinen Teilnehmern sehr detaillierte und spezielle Themen aus der Branche bieten. Die sehr breit aufgestellte Zielgruppe des SKZ vom Facharbeiter bis zum Manager deckt in vielen Firmen den gesamten Bedarf an kunststofftechnischer Weiterbildung ab. Nicht verwunderlich, dass das Kunststoff-Zentrum für viele Firmen in der Branche die Anlaufstelle der ersten Wahl ist, wenn es um die qualifizierte Weiterbildung ihrer Mitarbeiter geht.

Die ersten 50 Jahre qualifizierter Aus- und Weiterbildung im Kunststoffbereich liegen erfolgreich hinter uns – Grund genug, ein wenig stolz zu sein und sich auf die kommenden spannenden und innovativen Aktivitäten des Süddeutschen Kunststoff-Zentrums zu freuen. Auch künftig wird die Zufriedenheit der Teilnehmer und die hohe Qualität der Vorträge und Lehrinhalte im Vordergrund aller SKZ-Veranstaltungen stehen. An dieser Stelle möchten wir uns auch ganz herzlich bei allen unseren Teilnehmern, Referenten, Gästen und Freunden für ihre Treue und Unterstützung bedanken und ihnen weiterhin die Kompetenz und Qualität bieten, die sie von der Aus- und Weiterbildung am SKZ erwarten.

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Analyse und Modellierung der Glasfaserlängenverteilung bei der Aufbereitung mit gleichläufigen Doppelschneckenextrudern“ wurde dem SKZ durch die DFG ein Kontaktwinkelmessgerät DAS 30 der Firma Krüss GmbH als Dauerleihgabe zur Verfügung gestellt. Mit diesem Messgerät können die Oberflächenspannungen und -energien von Festkörpern und Flüssigkeiten ermittelt und somit beispielsweise Aussagen über die Bedruck-, Bekleb- oder Lackierbarkeit von Kunststoffprodukten getroffen werden. Durch den Einsatz verschiedener Prüfflüssigkeiten können dabei auch Aussagen über die dispersen und polaren Anteile der Oberflächenenergie getroffen werden. Des weiteren steht eine Hochtemperatureinrichtung zur Verfügung. Diese ermöglicht es, Messungen bis zu einer Temperatur von 400 °C durchzuführen und so die Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung zu bestimmen. Darüber hinaus können damit Kunststoffschmelzen bzgl. Ihrer Oberflächenspannung vermessen werden um z. B. die Benetzung von Verstärkungsstoffen durch Kunststoffschmelzen oder die Mischbarkeit verschiedener Polymere zu quantifizieren.

Die Messtechnik ist ein Querschnittsthema, das die im SKZ vertretenen F&E-Bereiche Materialentwicklung, Compoundieren und Extrudieren, Spritzgießen, Fügetechnik, Bauteileigenschaften und Nachhaltigkeit ideal ergänzt.

Stetig größer werdende Anforderungen an die Produktqualität sowie deren steigende Komplexität erfordern immer neue und innovative Prüfverfahren sowie die Weiterentwicklung bestehender Methoden. Hier beobachtet das SKZ kontinuierlich die neuesten Entwicklungen und versucht diese in die Industrie als praktisch nutzbares Instrument zu transferieren. Die Forschung und Entwicklung des SKZ versteht sich hier als Bindeglied zwischen der meist universitären Grundlagenforschung und der Umsetzung für die industrielle Praxis.

Neben Prüfverfahren an Bauteilen werden in der Gruppe Messtechnik auch prozessnahe Prüfmethoden für kontinuierliche und diskontinuierliche Prozesse entwickelt und validiert. Bei den prozessnahen Messmethoden, wie inline, online und atline Verfahren, sind die Ziele effizientere Prozesse durch kürzere Anfahrzeiten und die frühzeitige Erkennung und Vermeidung von Ausschuss durch die lückenlose Überwachung. Durch die schnelle Verfügbarkeit der Messdaten kann neben der Nutzung zur Steuerung und Regelung zudem eine beschleunigte Prozess- und Materialentwicklung umgesetzt werden, welche zu wesentlich kürzeren Entwicklungszyklen führen. Voraussetzung ist hierzu, dass ansonsten langwierig generierbare Kenngrößen wie z. B. mechanische Eigenschaften oder die Gasdurchlässigkeit schnell und zuverlässig im oder am Prozess ermittelt werden können.

Am SKZ stehen unterschiedliche Prozessmessmethoden für die Extrusion, Kunststoffaufbereitung und das Spritzgießen zur Verfügung, die fortlaufend weiterentwickelt und validiert werden. Ein Beispiel ist hier die Inline-Thermografie beim Spritzgießen, die am SKZ in diesem Geschäftsfeld bereits zu einer hohen Praxisreife entwickelt werden konnte und auf reges Interesse der Industrie führt. Die Farbe ist ebenfalls ein zugleich wichtiger als auch im Details nicht allzu trivial erfassbarer Qualitätskennwert. Das SKZ widmet sich diesem Thema in einer Vielzahl an Entwicklungsaktivitäten in unterschiedlichen Geschäftsfeldern, sei es im Spritzgieß- oder Compoundierprozess, am finalen Bauteil, in der Schmelze oder im erstarrten Zustand.

Jedoch werden auch die jüngeren Entwicklungen bei noch eher grundlagenorientierten Entwicklungen beobachtet. Beispielsweise werden die Möglichkeiten und Grenzen der Terahertz-Technologie zur Prüfung von Kunststoffen in vielfältigen Teilbereichen untersucht und in mehreren Projekten die Systementwicklung weiter voran getrieben.

Die zukünftigen Aktivitäten reagieren zudem auf die steigenden Anforderungen in den Bereichen Fertigungsmanagement und Prozessdatenerfassung. Manufacturing Execution Systems (MES) und Energiemanagementsysteme bieten hier erhebliche Potenziale zur Ressourceneinsparung. Softsensorik und virtuelle Sensoren sind z. B. in der Lage, Qualitäts- oder Prozesskennwerte zu „messen“, die mit konventioneller Messtechnik nur schwer oder nicht zugänglich sind. 

Der Leiter der Gruppe Messtechnik Thomas Hochrein ist bereits viele Jahre in den Themenfeldern Kunststoff sowie Mess- und Sensortechnik zu Hause. Als Herausgeber eines Buchs über Prozessmesstechnik in der Kunststoffaufbereitung und Träger des Otto von Guericke-Preises sowie seine Industrie-Erfahrung wird er das Geschäftsfeld Messtechnik in der F&E des SKZ weiter voran treiben.

Neben den Entwicklungsaktivitäten bietet das SKZ auch vielfältige Dienstleistungen für Unternehmen in der Messtechnik an. Die Beratung bei kundenspezifischen Aufgabenstellungen zur Ermittlung von Prozess- oder Qualitätskennwerten gehören zum Standardrepertoire. Machbarkeitsstudien, Kalibrierungen sowie der Testbetrieb abseits der Produktionslinie im Technikum des SKZ ermöglichen die schnelle und gezielte Integration neuer Messtechnik beim Kunden ohne Produktionsausfall. Marktanalysen und die Erprobung von Sensoren unter realitätsnahen Bedingungen erschließen für Messtechnikanbieter neue Marktzugänge und schaffen erste Referenzen.

Die Messsystementwicklung für spezifische Aufgabenstellungen umfasst sowohl die Soft- als auch Hardwareentwicklung. Die Prozessanalyse und Aufbereitung von vorhandenen Prozesskenndaten als Service gewährt einen tieferen Einblick in die eigenen Prozesse. Durch die hohe Innovationskraft des SKZ entstehen zudem im Bereich Messtechnik fortlaufend Patente, die in interessierte Unternehmen transferiert werden können.

	Die Anwendung und Weiterentwicklung der Terahertz-Technologie nimmt eines der Schwerpunktthemen der Messtechnik im SKZ ein.
	Das SKZ entwickelt nach kundenspezifischen Anforderungen Hard- und Software für Sonderanwendungen im Bereich Messtechnik.
	Innovatives Ultraschall-Prozessmesssystem für die Überwachung des Füllstoffgehalts und der Dispergiergüte in Kunststoffschmelzen.
	Die Vernetzung und Aufzeichnung aller verfügbaren Prozesskenndaten führt zu einem tieferen Prozessverständnis und effizienterem Fertigungsmanagement.

Vor allem in den letzten zwei Jahrzehnten konnten wesentliche Fortschritte in der Entwicklung von Prozessmessmethoden für die Kunststoffaufbereitung erzielt werden. Dies geschah jedoch fast unbemerkt von vielen industriellen Anwendern. Viele relevante und für den Nutzer interessante Kenngrößen können heute bereits mittels geeigneter Messtechnik im Prozess bestimmt werden und viele Methoden weisen bereits eine beträchtliche Praxisreife auf. Die Erkenntnisse liegen zwar international in ingenieur- oder naturwissenschaftlichen Publikationen und Entwicklungsberichten vor, sind jedoch für die industriellen Anwender meist sehr schwer zugänglich. Eine umfängliche Zusammenfassung fehlten bisher vollends.

Daher ergriff Thomas Hochrein, Geschäftsfeldleiter Messtechnik der Forschung und Entwicklung am Kunststoff-Zentrum SKZ in Würzburg die Initiative für ein neues umfassendes Grundlagenwerk zur Prozessmesstechnik in der Kunststoffaufbereitung. Das Buch erschien nun 2011 im Vogel Buchverlag Würzburg und entstand unter der dankbaren Mithilfe weiterer Coautoren, die ausgewiesene Experten in Ihrem jeweiligen Fachgebiet sind, und dem Mitherausgeber Ingo Alig vom DKI in Darmstadt.

Das Buch soll einen einfachen Zugang zu der Thematik der gegenwärtig verfügbaren Messmethoden zur Prozess- und Qualitätsüberwachung in der Kunststoffaufbereitung bieten. Es greift alle heute verfügbaren Inline- und Online-Messverfahren für die Kunststoffaufbereitung auf und trägt damit den vielen Neu- und Weiterentwicklungen der letzten Jahre Rechnung. Auch die konventionellen Methoden wie Druck- und Temperaturmessung werden neben den neuen, viel versprechenden Technologien vorgestellt. Somit werden in den Kapiteln u. a. die Farbmesstechnik, optische Spektroskopie, Ultraschallmesstechnik, Prozessrheometer, Extinktionsmethoden, dielektrische Spektroskopie und Leitfähigkeitsmessung sowie neue Ansätze wie die Softsensorik betrachtet. Somit bietet sich ein breites technologisches Spektrum z. B. zur prozessnahen Beurteilung des Prozesszustands, der Compoundzusammensetzung, der Dispergiergüte, Schmelzereinheit, Viskosität oder Farbe. Daneben werden Sondertechnologien vorgestellt, die sich z. B. für die Messung geringster Spuren von Schwermetallen eignen oder die in den kommenden Jahren zur Industriereife kommen, wie z. B. die Terahertz-Technologie.

Bei der Zusammenstellung der jeweiligen Methoden war es wichtig, entgegen der häufig üblichen Praxis bei der Beschreibung neuer Methoden, den Praxisbezug nicht aus den Augen zu verlieren. Dennoch werden auch sich in der Entwicklung befindliche oder akademische Methoden vorgestellt, die einerseits eine Prognose zukünftiger Möglichkeiten erlauben und andererseits in speziellen Anwendungsfällen ihre Berechtigung haben.

Dem Anwender werden wichtige Hinweise auf die jeweils zu beachtenden Merkmale im praktischen Einsatz gegeben. Ausführlich werden die Art der resultieren Ausgangswerte und Möglichkeiten zur Weiterverarbeitung und Interpretation behandelt. Eine Vielzahl von Messungen und Auswertungen zeigen, inwieweit sich die Verfahren für den Praxiseinsatz eignen. Bei jedem Messverfahren wird auf mögliche Einsatzgebiete und Probleme sowie die Vor- und Nachteile eingegangen. Ein zusammenfassendes Abschlusskapitel mit einer Übersichtsmatrix mit den jeweiligen Einsatzbereichen der unterschiedlichen Prozessmessmethoden erleichtern dem Praktiker die Auswahl eines geeigneten Verfahrens.

 
Bibliografische Daten:
Prozessmesstechnik in der Kunststoffaufbereitung
Thomas Hochrein (Hrsg.), Ingo Alig (Mithrsg.)
1. Auflage 2011
Vogel Buchverlag Würzburg
520 Seiten, zahlreiche Bilder und Tabellen
Preis 59,80 € / 93,50 sFR / 61,50 € (A)
ISBN 978-3-8343-3117-5

Bildung sowie Forschung und Entwicklung im „Ländle“ weiter zu forcieren, ist das erklärte Ziel des Wirtschaftsministers von Baden-Württemberg. Nur dadurch könnten Innovationen erreicht werden, die ihrerseits essentiell sind für die Wirtschaftskraft und damit auch für die Beschäftigung der Menschen im Land, so Ernst Pfister, Wirtschaftsminister von Baden-Württemberg bei der Übergabe des Bewilligungsbescheids für die Maßnahme zum Aufbau eines neuen Technologietransferzentrums in Horb am Neckar an Prof. Martin Bastian vom SKZ. Für den Institutsdirektor ein ganz besonderes Highlight im 50. Jubiläumsjahr nach der Gründung des SKZ im Jahr 1961.

Im Nordschwarzwald wird ein maßgeschneiderter Neubau entstehen, der die Erweiterung des bestehenden Angebotes ermöglicht. Neben den bisherigen Aus- und Weiterbildungsaktivitäten im Bereich der Kunststoffverarbeitung, Rohrsys-teme, Anlagen- und Apparatebau werden in Horb weitere Arbeitsschwerpunkte etabliert, die insbesondere die im Südwesten Deutschlands ansässige Kunststoffindustrie ansprechen.

Auf einer Grundfläche von insgesamt 1.600 Quadratmetern werden Werkstätten für die Verarbeitung thermoplastischer Werkstoffe sowie Maschinen-, Mess- und Seminarräume entstehen.

Für die Baumaßnahme sind Gesamtkosten von 3,6 Millionen Euro veranschlagt. Neben dem Land Baden-Württemberg und dem SKZ beteiligt sich auch der Bund an den Kosten. Die Industrie unterstützt den Aufbau der Niederlassung im Nordschwarzwald ebenfalls umfassend, z. B. durch die kostenlose Leihgabe von Maschinen und Anlagen.

„Nach der umfassenden Modernisierung unseres Stammsitzes Würzburg ist dies nun ein weiterer großer Schritt das SKZ an anderen Standorten noch attraktiver und leistungsfähiger zu machen“, freut sich Institutsdirektor Prof. Dr. Martin Bastian.

Der Neubau in Horb wird noch in diesem Sommer beginnen und voraussichtlich im Jahr 2012 seinen Betrieb aufnehmen.

„Nach gründlicher Vorbereitung gemeinsam mit den Vertretern des Landes sind wir stolz und glücklich, dass dieses Projekt realisiert werden kann. Unser Dank gilt vor allem dem Land Baden-Württemberg und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie für den Weitblick, der der Unterstützung zu Grunde liegt“, so der für die Weiterbildung des SKZ zuständige Geschäftsführer Harald Huberth.

Seit nunmehr 5 Jahrzehnten begleitet das SKZ die positive Entwicklung der Kunststoffbranche. Es hat sich den Bedürfnissen des Marktes konsequent angepasst und konnte sich so zum größten Kunststoff-Institut Deutschlands entwickeln. Der Neubau in Horb beweist eindrucksvoll, dass das enorme Potenzial des SKZ in Sachen ‚effizienter Technologietransfer’ eine hohe Bedeutung gerade für die heimische Wirtschaft hat.

Bild: Der geplante SKZ-Neubau in Horb am Neckar

Energiekennzahlen für kontinuierliche Kunststoffverarbeitungsprozesse

• Kooperation: SKZ - Das Kunststoff-Zentrum und InQu Informatics wollen Zusammenarbeit vertiefen.
• Forschungsprojekt: Beide Partner möchten gemeinsam ein Energiekennzahlensystem für die kontinuierlichen Prozessindustrie entwickeln.
• Transformation: Erfahrungen der diskreten Fertigung sollen auf die kontinuierlichen Kunststoffverarbeitungsverfahren übertragen werden.

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum in Würzburg und InQu Informatics als Spezialist für die Optimierung von Fertigungsprozessen wollen ihre Zusammenarbeit weiter ausbauen. Beide Partner streben ein gemeinsames Forschungsprojekt an, das auf die Entwicklung eines zuverlässigen Energiekennzahlensystems ausgerichtet ist. Im Rahmen der engen Zusammenarbeit mit den Geschäftsbereichen Messtechnik,  Nachhaltigkeit und Verfahrenstechnik des SKZ plant InQu die Implementierung der MES-Komponente fastflow.MIS in kontinuierliche Kunststoffverarbeitungsprozesse wie Extrudieren und Compoundieren.

Innovativer Forschungsansatz: Energieeinsparpotentiale in der Kunststoffindustrie ermitteln
Die Kunststoffindustrie ist in besonderem Maße auf Innovationen angewiesen. Technologisch anspruchsvolle Produktions-, Verarbeitungs- und Umwandlungsprozesse können durch die Optimierung und Flexibilisierung effizienter und kostengünstiger gestaltet werden. Wichtige Indikatoren für die Effizienz eines Prozesses sind die Key Performance Indicators (KPI) oder auch Kennzahlen. Diese informieren in konzentrierter Form über die Effektivität eines Fertigungsprozesses und bilden die Basis für eine nachfolgende Prozessoptimierung.

In der Fertigung relevante Kennzahlen (siehe auch VDMA-Richtlinie 66412 1) werden für die Energiebilanz von Produktionsprozessen immer bedeutsamer. Angesichts knapper werdender Ressourcen sowie gesetzlicher Vorgaben und Normen zur Verbesserung der Energieeffizienz (z. B. die Europäische Norm EN 16001) ist die Entwicklung von Energiekennzahlen eines der wichtigsten Instrumente für die Überwachung und Optimierung des Betriebsprozesses. Das gemeinsame Forschungsprojekt von SKZ und InQu zielt darauf ab, Erfahrungen aus der diskreten Fertigung auch auf den Bereich der kontinuierlichen Kunststoffverarbeitungsprozesse zu übertragen. Ein Novum, denn für diesen Bereich gibt es bisher kein aussagefähiges System, das innerhalb der jeweiligen Unternehmen als Entscheidungsgrundlage dienen kann.

InQu und SKZ planen deshalb ein gemeinsames Forschungsprojekt zur Entwicklung eines umfassenden und transparenten Systems von Energiekennzahlen. Ziel ist eine nachhaltige Senkung von Energiekosten auf der Fertigungsebene.

Energiekennzahlen ermöglichen energetische Produktionsplanung
Die Entwicklung von Energiekennzahlen aus der Erfassung von Maschinen- und Betriebsdaten über fastflow.MIS richtet sich an unterschiedliche Betriebsprozesse, wie z. B.:

• Monitoring von Anlaufprozessen: Über die Auswertung und Optimierung wird sichergestellt, dass in lastkritischen Momenten nur die Maschinen laufen, die auch benötigt werden - teure Lastspitzen können so vermieden werden.
• Monitoring eines optimalen Ressourceneinsatzes: Die energieeffizientesten Maschinen sind primär auszulasten. Produktionsaufträge können so energieeffizient geplant und auf das Ressourcensystem eingestellt werden.

Über die InQu Informatics GmbH
InQu Informatics ist ein Spezialist für die Optimierung von Produktionsabläufen. Das Unternehmen entwickelt seit rund 20 Jahren innovative MES-Lösungen (Manufacturing Execution Systems), die dazu beitragen, die Lücke zwischen ERP-System und Produktion zu schließen. Die skalierbaren und mehrsprachigen Lösungskomponenten von InQu Informatics werden heute von Kunden in 24 Ländern erfolgreich eingesetzt. Sie beinhalten Planungs-, Steuerungs- und Qualitätssicherungsfunktionen, aber auch Funktionen für das Management und die Auswertung von Fertigungsprozessen.  Weitere Informationen zu den InQu-Lösungen im Bereich MES, CAQ, BDE, Kennzahlen und Feinplanung.

Angesichts begrenzter fossiler Ressourcen und steigender Preise für Rohstoffe setzte im ausgehenden 20. Jahrhundert ein Trend zur Entwicklung von Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen ein. Mittlerweile haben mehrere namhafte Hersteller ihr Produktportfolio um Polymere, die ganz oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, erweitert. Heute können in vielen Bereichen klassische Polymere durch erneuerbare Biokunststoffe wie Polylactide (PLA), Polyhydroxyalkanoate (PHA), stärke- oder ligninbasierte Compounds ersetzt werden. Im Bereich der weich-elastischen Werkstoffe, wie sie die Gruppe der thermoplastischen Elastomere (TPE) darstellt, werden jedoch nach wie vor überwiegend petrochemische Rohstoffe eingesetzt.

TECNARO GmbH und Schleich GmbH haben sich daher gemeinsam mit dem SKZ in einem Forschungsprojekt zum Ziel gesetzt, eine neuartige Materialklasse von Thermoplastischen Vulkanisaten (TPV) zu entwickeln, welche zu über 90 % aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Damit sind erstmals TPV mit besserer CO₂-Bilanz verfügbar, die eine ressourcenschonende und bzgl. der Rohstoffe preislich nicht an Öl gebundene Alternative zu den derzeitig verwendeten TPE darstellen. Das Projekt umfasst neben der Rezepturentwicklung auch die Entwicklung und Optimierung der notwendigen Verfahrenstechnik sowie die Erstellung einer vereinfachten Ökobilanz für die neuen Werkstoffe.

Die Arbeiten in diesem Projekt laufen noch bis 31.12.2011 und werden im Rahmen des Programmes „KMU-Innovativ“ durchgeführt und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziell gefördert.

Bild: Bio-TPV mit unterschiedlichen Füllstoffen

Der Planetwalzenextruder (PWE) wurde vor über 40 Jahren für die PVC-Aufbereitung entwickelt. Er zeichnet sich durch seine gute Mischwirkung bei gleichzeitig präziser Temperaturführung aus. In der Kunststoffverarbeitung hat er sich deshalb besonders in der Aufbereitung von scher- und temperaturempfindlichen Materialien wie etwa PVC oder Wood Plastic Composites etabliert. Darüber hinaus kommt der PWE auch bei Produkten der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie zum Einsatz.

Die Entwicklung des PWE zum heutigen technologischen Reifegrad basiert zum großen Teil auf „trial and error“ Methoden. Die Forderung, Entwicklungen in möglichst kurzer Zeit vorzunehmen, wird dabei zunehmend zum Problem. Dies gilt aber nicht nur für den PWE, sondern auch für andere Extrudertypen und führt dort dazu, dass Simulationsprogramme zur Abschätzung des Prozesses immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die Basis für solche Programme bilden in der Regel physikalisch-mathematische Modelle, die in der wissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Literatur für Ein- und Doppelschneckenextruder bereits seit vielen Jahren diskutiert werden. Umso erstaunlicher ist es, dass kaum fundierte Literatur zur Untersuchung und Beschreibung des Prozessverhaltens von Planetwalzenextrudern existiert. Im SKZ wurde deshalb in den letzten Jahren ein grundlegendes Prozessmodell entwickelt, welches aber bisher nur für Schmelzeextruder geeignet ist.

Im März startete zur Weiterentwicklung dieses Modells ein von der DFG gefördertes Projekt in dem das Aufschmelzverhalten des PWE analysiert und modelliert wird. Mit Abschluss des Projektes soll erstmals ein umfassendes physikalisch mathematisches Modell zur Beschreibung des Prozessverhaltens von PWE zur Verfügung stehen. Dies wird es z. B. ermöglichen wichtige Prozessgrößen wie etwa Massetemperatur, Füllgrad oder den Aufschmelzverlauf bereits im Vorfeld von experimentellen Arbeiten abzuschätzen und damit den Versuchsaufwand zu reduzieren.

Im Zuge der kontinuierlichen Bestrebungen, die technische Ausstattung im Aufbereitungs- und Verarbeitungstechnikum in Würzburg zu optimieren, hat das SKZ in eine neue Prüfpresse investiert.

Mit der Prüfpresse P 300 P aus dem Hause Dr. Collin ist die Verarbeitung von polymeren Materialien bei Temperaturen bis zu 300 °C mit einer maximalen Schließkraft von 300 kN möglich. Die Pressprogramme für Druck und Temperatur können frei programmiert und alle Versuchsparameter grafisch dargestellt werden. Heiz- und Kühlrampen sind ebenfalls in einem großen Bereich realisierbar.

Am SKZ wird die Prüfpresse überwiegend zur reproduzierbaren Herstellung von Prüfkörpern, z. B. Folien und Platten mit Dicken zwischen 0,1 mm und ca. 10 mm eingesetzt. Dadurch können beispielsweise die Dispergierung von Farb- und Füllstoffen bewertet oder Prüfmuster für die Bestimmung von mechanischen, physikalischen, chemischen und optischen Eigenschaften präpariert werden. Das Laminieren von Polymermassen mit z. B. Folien, Metallen oder Faserstoffen ist ebenfalls möglich. Die Prüfpresse ist ab sofort einsatzbereit und steht auch Kunden für industrielle Versuche zur Verfügung.

Zur Ermittlung der Schweißnahtqualität an heizelementstumpfgeschweißten Rohren und Fensterprofilen werden ausschließlich Prüfungen mit statischer oder schlagartiger Belastung angewendet, so dass die Ergebnisse auch nur für eine entsprechende Auslegung der Bauteile und deren Schweißverbindung herangezogen werden können.
Unzureichend hingegen ist der Kenntnisstand bezüglich der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffschweißnähten bei zyklisch, dynamischer Belastung.

Das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum hat aktuell ein Forschungsprojekt gestartet, in welchem die Ermüdungsfestigkeit von Heizelement-Stumpfschweißnähten gezielt untersucht werden soll. Ferner soll die Korrelation verschiedener Schweißparameter auf die Festigkeit der Schweißnaht von Rohren und Fensterprofilen bei zyklischer Belastung anhand des Ermüdungsverhaltens dargestellt werden.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.

Seit 1961 begleitet das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum SKZ die positive Entwicklung der Kunststoffbranche.

Eine 50-jährige Erfolgsgeschichte - ist doch das SKZ in all diesen Jahren zum größten deutschen Kunststoff-Institut gewachsen. Entsprechend der Bedürfnisse des Marktes werden heute verschiedenste Dienstleistungen angeboten.

Ganz gleich, ob Kunden die Qualität ihrer Produkte verbessern wollen, mit Gütezeichen oder Zertifikaten neue Märkte erschließen, die Wirtschaftlichkeit in ihren Betrieben durch Zertifizierung oder gezielte Aus- und Weiterbildung ihrer Mitarbeiter steigern möchten, das SKZ stand und steht als kompetenter Partner zur Seite. Auch in der Forschung, z.B. für die Entwicklung von neuen Produkten und verbesserten Produktionstechnologien ist das SKZ ein stetiger Lieferant von Ideen und Lösungen.

 Der große Erfolg des SKZ wird getragen von zahlreichen Kooperationen, gebündeltem Expertenwissen und dem zielgerichteten Investieren in zukunftsträchtige Technologien. Ein Strauß unterschiedlicher Kompetenzen verschiedener Fachbereiche des SKZ dient als Basis, um zielgerichtete und praxisgerechte Lösungen im Sinne der Unternehmen der Kunststoffbranche entwickeln zu können. Effizienter Technologietransfer ist im SKZ nicht nur Schlagwort, sondern Grundlage des täglichen Handelns.

 In Clustern und Netzwerken zusammenzuarbeiten, um Aufgaben zu verteilen und ein zielgerichtetes Miteinander zu praktizieren, ist ein vielversprechender Ansatz, um auch künftig erfolgreich zu sein.

Das Netzwerk des SKZ hat sich in den letzten 50 Jahren zu einer wichtigen Plattform in der Kunststoffbranche entwickelt. Mittlerweile sind über 250 leistungsstarke Partner zusammengekommen um gemeinsam das Ziel zu verfolgen, Kunststoffanwendungen sowohl durch Aus- und Weiterbildung wie auch durch praxisnahe Forschung und Entwicklung zu fördern bzw. voranzubringen.

Im Bereich der Wood Polymer Composites (WPC) beispielsweise ist das SKZ eines der führenden Institute in Europa. Seine Kompetenz liegt hierbei in der Entwicklung von maßgeschneiderten Materialien, die im Spritzguss- oder Extrusionsverfahren verarbeitet und sowohl im Innen- als auch Außenbereich eingesetzt werden können. Durch verschiedene öffentlich geförderte Projekte sowie durch eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie kann hier inzwischen auf einen reichen Erfahrungsschatz zurückgegriffen werden. Dennoch wird stetig weiter an der Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens der Verbundmaterialien, z.B. durch erhöhte thermische Stabilität der Schmelze, Anpassung der Fließ- und Plastifiziereigenschaften und auch an der gezielten Verbesserung der Materialeigenschaften in Bezug auf die spätere Anwendung gearbeitet.

 Die Anfänge des SKZ liegen 50 Jahre zurück, in einer Zeit, in der Kunststoff als der Werkstoff der Zukunft entdeckt wurde. Es herrschte ein Mangel an gut ausgebildeten Fachkräften und die Qualitätsbeurteilung sowie Gütesicherung von Kunststoff-Erzeugnissen steckte noch in den Kinderschuhen. 1961 fand in München der Schulterschluss zwischen Industrieunternehmen der Kunststoff-Branche, Handwerksbetrieben und behördlichen Stellen statt. In einer gemeinsamen Aktion wurde die Fördergemeinschaft für das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum - FSKZ e. V. gegründet.

Die Aufgaben lt. Vereinssatzung: „Ausbildung und Fortbildung des Ingenieurnachwuchses für die Kunststoffindustrie sowie von Fachkräften aus Industrie, Handwerk und Handel durch die Einrichtung von Ausbildungs- und Fortbildungslehrgängen auf dem Gebiet der Kunststofftechnik und die dazu notwendige Durchführung von Entwicklungsarbeiten an Verfahren, Maschinen und Werkzeugen zur Kunststoffbearbeitung, Prüfung von Kunststofferzeugnissen sowie die Bearbeitung von anwendungstechnischen Problemstellungen.“

50 Jahre SKZ beweisen eindrucksvoll die Weitsicht der Gründerväter, ein solches Institut mit einem Dienstleistungsspektrum einzurichten, das auch 5 Jahrzehnte danach noch brandaktuell ist. 

„Mit Dankbarkeit und Stolz schauen wir auf die vergangenen Jahrzehnte zurück und werden auch in Zukunft konsequent in Ausstattung, Mitarbeiter und Kontakte zu Experten investieren, um mit Innovationen auch zukünftig im globalen Wettbewerb erfolgreich sein zu können“, erklärt Institutsdirektor Prof. Dr. Martin Bastian.

Das SKZ trägt den steigenden Anforderungen an Kunststoffe und Compounds Rechnung und gründet im Bereich Forschung und Entwicklung das neue Geschäftfeld Materialentwicklung.

Grundvoraussetzung für innovative Produkte und neue Anwendungen ist immer die Verfügbarkeit eines geeigneten Werkstoffs. Daraus resultiert ein Trend zur Entwicklung hochspezialisierter Kunststoffe. Dem entgegen steht jedoch die Tendenz, Produktlinien zu verschlanken und somit Spezialprodukte mit geringen Umsatzmengen aus dem Programm zu nehmen.

Um der zukunftsweisenden Entwicklung neuer und anwendungsmodifizierter Compounds mehr Gewicht zu verleihen, wurde der Geschäftsbereich Materialentwicklung aus den Aktivitäten der vormaligen Gruppe Compoundieren und Extrudieren ausgegliedert und als eigenständige Gruppe in der F&E des SKZ installiert. Hier arbeiten Kunststofftechniker, Ingenieure, Chemiker und Werkstoffwissenschaftler an der interdisziplinären Entwicklung maßgeschneiderter Compounds.

Am SKZ bestehen beste Voraussetzungen, um innovative Werkstoffe mit modernster Maschinentechnik zu verarbeiten und so ausgereifte industrielle Compounds zu kreieren. Neben den klassischen, technischen und Hochleistungs-Thermoplasten sowie deren Blends können auch Biopolymere, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffe, Nanocomposites und thermoplastische Elastomere (TPE) nach spezifischen Kundenvorgaben entwickelt werden. Weitere Schwerpunkte sind zudem flammgeschützte Kunststoffe, hochgefüllte und verstärkte Materialien, Tribocompounds und die Verarbeitung abrasiver Füllstoffe wie z. B. Keramiken. Gemeinsam mit der Gruppe Ökonomie & Ökologie können auch die Erstellung von Ökobilanzen, Carbon Footprints sowie Umweltprodukterklärungen zu den betreffenden Materialien angeboten werden.

Als Dienstleistung können den Kunden die Entwicklung und Optimierung von maßgeschneiderten Rezepturen gemäß Anforderungsprofilen angeboten werden. Das Portfolio umfasst zudem die Prüfung der Compounds und die Erstellung von Materialdatenblättern. Die Produktion von Klein- und Kleinstmengen, die Untersuchung von Verarbeitungseigenschaften auf industrienahen Compoundier- und Extrusionsanlagen sowie Materialrecherchen und Materialempfehlungen für spezifische Problemstellungen runden das Angebot ab.