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Material

Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).

Prozess

Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.

Messtechnik

Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung. 

Kreislaufwirtschaft

Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.

Digitalisierung

Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.

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Digitalisierung

Simulation

Rechnergestützte Simulation bietet das Potential den gesamten Entwicklungsprozess von Kunststoffprodukten zu optimieren. So können auch bereits in einem sehr frühen Stadium technische Risiken bezüglich Prozess und Produkt erkannt und spätere Korrekturen und die notwendige Anzahl an Prototypen minimiert werden. Auf diese Weise können mit Hilfe von Simulationen wertvolle Zeit und Kosten eingespart werden. Unsere modern ausgestatteten Labore verfügen zudem über zahlreiche Möglichkeiten Materialkennwerte speziell für Ihre Simulation zu ermitteln.

Ob Prozess- oder Struktursimulationen, das SKZ unterstützt Sie gerne als verlässlicher Partner bei der:

  • Füll-, Schwindungs- und Verzugsanalyse
  • Optimierung Ihrer Bauteilgeometrie, des Angusssystems und der Werkzeugtemperierung
  • Kunststoffgerechten Bauteilauslegung
  • Festigkeitsnachweis
  • Materialdatenermittlung für Prozess- und Struktursimulation
     

Wir freuen uns auf Ihre Anforderungen.

Dipl.-Ing. Thomas Zentgraf
Spritzgießen und Additive Fertigung
Würzburg
+49 931 4104-232
t.zentgraf@skz.de

Dienstleistungen

Auslegung von Spritzgießwerkzeugen

Rheologische Auslegung

  • Untersuchung der Füllbarkeit
  • Ermittlung von Bindenähten und Lufteinschlüssen
  • Optimierung der Anschnittlage und des Angusssystems
  • Berechnung der Faserorientierung
  • Vorhersage von Schwindung und Verzug 
  • Bestimmung der Hauptursachen für den berechneten Verzug

Thermische Auslegung

  • Optimierung des Temperiersystems
  • Simulation des Einflusses unterschiedlicher Werkzeugmaterialien
     

Kontakt:
Thomas Zentgraf | +49 931 4104-232 | t.zentgraf@skz.de

Simulation von Sonderverfahren
  • Berechnung von 2K-Bauteilen
  • Umspritzen von Einlegeteilen
  • Kaskadenspritzguss

Kontakt:
Thomas Zentgraf | +49 931 4104-232 | t.zentgraf@skz.de

Struktursimulation
  • Verformungs- und Festigkeitsanalysen
  • Berechnung des Langzeitverhaltens und Ermüdungsfestigkeitsnachweis
  • Berechnung mechanischer und stoffschlüssiger Verbindungen
  • Kerbspannungsanalysen
  • Thermische Analysen
  • Ermittlung von Materialkennwerten
  • Kalibrierung und Validierung von Materialmodellen

Kontakt:
Malte Nebel | +49 931 4104-133 | m.nebel@skz.de

Integrative Simulation
  • Berücksichtigung lokaler prozessbedingter Einflüsse
  • Berechnung von kurfaserverstärkten Kunststoffen

Kontakt:
Malte Nebel | +49 931 4104-133 | m.nebel@skz.de

Simulationsgestützte Auslegung von Compoundier- und Extrudierprozessen
  • Berechnung von Planetwalzenextrudern und Ko-Knetern
  • Optimierung von Prozessparametern und Anlagensetup
  • Möglichkeit zur experimentellen Validierung auf SKZ-Anlagen

Kontakt:
Johannes Rudloff | +49 931 4104-528 | j.rudloff@skz.de

Simulation von Schweißprozessen
  • Modellierung und Simulation von Fügeverfahren zur gezielten Entwicklung von Material- bzw. Prozessparametern zur Erzielung spezifischer Fügenahteigenschaften
  • Damit einhergehende Korrelation von Kenngrößen, Verarbeitungsbedingungen und den resultierenden Produkteigenschaften 

Kontakt:
Dr. Eduard Kraus | +49 931 4104-480 | e.kraus@skz.de

Materialdatenermittlung für die Simulation
  • Temperatur- und scherratenabhängige Viskosität
  • Thermische Kennwerte (z.B. Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, thermischer Längenausdehnungskoeffizient)
  • PVT-Daten
  • Mechanische Kennwerte (z.B. Elastizitätsmodul, Kriechmodul, Querkontraktionszahl, Bruchspannung und -dehnung)

Technische Ausstattung

Softwarelösungen

Spritzgusssimulation

Für die Spritzgusssimulation zur Berechnung komplexer Bauteile und Werkzeuge steht uns Autodesk Moldflow Insight zur Verfügung. Die Materialdatenbank umfasst dabei mehr als 10.000 Werkstoffe (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere).

Auch mit Moldex3D Professional verfügen wir über eine leistungsstarke Lösung für die Auslegung und Optimierung Ihres Spritzgießprozesses. Mit einer der führenden 3D-CAE-Softwarelösungen bieten wir einen tiefenanalytischen Blick ins Innere von Bauteil und Werkzeug.

1D-Simulation von Spezialextrudern

1D-Simualtion von Spezialextrudern mit eigens durch das SKZ entwickelten Softwarelösungen. Über eine parametrierte Beschreibung der Extrudergeometrie können so abhängig von Materialdaten und Verfahrensparametern wichtige Prozessgrößen, wie Druck, Füllgrad, Verweilzeit oder Aufschmelzgrad ermittelt werden.

Struktursimulation

Ansys Mechanical bietet auf Bauteilebene zahlreiche Möglichkeiten. Wir führen unter anderem Verformungs- und Festigkeitsanalysen durch, bewerten Ermüdungs- und Langzeitverhalten und berechnen mechanische und stoffschlüssige Verbindungen.

Kontakt:
Kurt Engelsing | +49 931 4104-147 | k.engelsing@skz.de

Zum Bereich Bauteileigenschaften

Integrative Simulation

Converse baut eine Brücke zwischen Prozess- und Struktursimulation. Damit steht am SKZ auch ein Werkzeug für die integrative Simulation zur Verfügung. So können auch lokale Einflüsse (z.B. Bindenähte) oder anisotropes Materialverhalten bei kurzfaserverstärkten Kunststoffen in der Struktursimulation berücksichtigt werden.

Prüftechnische Ausstattung

PVT-Daten

Für die Charakterisierung des spezifischen Volumens in Abhängigkeit von Druck und Temperatur steht am SKZ folgendes Gerät im Labor zur Verfügung:

  • Rheograph 20 (Fa. GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH; Hochdruckkapillarrheometer)
Spezifische Wärmekapazität

Die Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität für verschiedene Temperaturen erfolgt am SKZ mit der Differenzthermoanalyse DSC:

  • DSC 204 F1 Phönix (Fa. Netzsch Gerätebau GmbH)
Mechanische Kennwerte

Zur Ermittlung mechanischer Kennwerte verfügen wir am SKZ über umfangreiche Prüfmöglichkeiten. Diese decken Kurzzeit- und Langzeitbelastungen unter statischer oder dynamischer Beanspruchung ab – und das Ganze über einen weiten Temperatur- und Kraftbereich. Auszug aus unseren Prüfmöglichkeiten:

  • Zahlreiche Universalprüfmaschinen zur Ermittlung von Spannungs-Dehnungskurven inkl. Querkontraktion / Poissonzahl
  • Kriechapparaturen zur Ermittlung von Kriechverformungen und Zeitstandfestigkeiten
  • Dauerschwingprüfmaschinen zur Ermittlung des Ermüdungsverhaltens 
  • Lokal aufgelöste 3D-Verformungsmessung an mechanisch belasteten Bauteilen (Grauwertkorrelation, Aramis)
Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit

Zur Bestimmung der temperaturabhängigen Wärmeleitfähigkeit ist das SKZ wie folgt ausgestattet:

  • Lichtblitz-Apparatur LFA447 NanoFlash (Fa. Netzsch Gerätebau GmbH)
Viskosität

Zur Ermittlung der temperatur- und scherratenabhängigen Viskosität stehen am SKZ folgende Geräte zur Verfügung:

  • Rheograph 6000 (Fa. GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH; Hochdruckkapillarrheometer)
  • Rheograph 20 (Fa. GÖTTFERT Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH; Hochdruckkapillarrheometer)
  • Haake Mars (Fa. Thermo FisherScientific Inc.; Rotationsrheometer)
  • Kinexus (Fa. Malvern, Rotationsrheometer)
Publikationen

Aktuelle Forschungsprojekte und Veröffentlichungen

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Im Rahmen eines Studiums können die erforderlichen Studien- oder Abschlussarbeiten beim SKZ absolviert werden.

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