Post on 25-Jan-2015
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Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
6. Clusterkonferenz, 20. August 2013Höhr-Grenzhausen
„Best Practice“
- Beispiele erfolgreicher Forschungskooperationen -
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ERFOLG
Ist abhängig vonEntscheidungen Risiken Äußere Einflüsse
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Kooperation = Bündelung von Kompetenzen
Erweiterung der FähigkeitenReduzierung der Teilrisiken
Erfolgsaussichten erhöhen durch Kooperation
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„Entwicklung eines keramischen Schweißschuhs zum Schweißen von PFA* im Extrusionsschweißverfahren“
Teilaufgabe des Projektes:„Aufbau Kompetenzverbund Keramik-Simulation im Innovationscluster
Metall-Keramik-Kunststoff am Beispiel eines Pilotbauteils“
*Perfluoralkoxy-Polymere
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Heißluftgebläse
Zerkleinerung
Aufschmelzkammer
Mundstück
Verfahrensprinzip
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Zielsetzung
Entwicklung eines keramischen Schweißschuhs zum Schweißen von PFA im Extrusionsschweißverfahren……unter Einsatz von Finite Element Simulationsmethoden!
Randbedingungen:
- Einsatztemperatur >450°C- Korrosive Atmosphäre (HF-Dämpfe)- Verträglichkeit zum Extrudat- Hohe Schweißnaht-Güte- Ausreichende Thermoschockstabilität- Systemkompatibilität
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Herangehensweise:
1. Erfassung der Randbedingungen- Mechanisch- Thermisch- Chemisch (nicht FEM relevant)
2. Auswahl potentieller Werkstoffe
3. Vorevaluierung an Hand von Kurzzeittests
4. Aufbau FEM-Modell, Ermittlung der relevanten Kennwerte
5. Berechnung der jeweiligen Systeme und Bedingungen
6. Abgleich mit dem Experiment
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Randbedingungen:- Einsatztemperatur >450°C- Korrosive Atmosphäre (HF-Dämpfe)
Werkstoffkompetenz
40% HF-Auslagerung
Düsenstahl
SiSiC
Quelle: Brevier Technische Keramik
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Werkstoffkompetenz
Quelle: Hersteller Angaben
Sehr gut
Sehr gut
gut
gut
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CAD-Modell FEM-Modell
Vernetzung und Definition von Einflüssen
Berechnungskompetenz
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Simulation der Prozesseinflüsse
Anwendungskompetenz
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SiSiC 3Y-TZP
- Hohe Temperaturgradienten durch geringe WLF beim 3Y-TZP- Hohe Oberflächentemperaturen durch hohe WLF beim SiSiC
--> Aufschmelzen der zu fügenden Bauteile im Bereich derKontaktflächen
Temperaturverteilung
Berechnungskompetenz
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Berechnungskompetenz
3Y-TZP
Temperaturverteilung Spannungsverteilung
Spannungsmaximum204 MPa
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Anwendungskompetenz
Schweißversuche mit PP
Erkenntnisse:-Kanten zu scharfkantig -Oberflächenrauhigkeit zu hoch-Temperaturverteilung sehr gut-Nahtqualität gut-Anpressdruck gut-Handling gut
Änderungen:-Kanten abrunden (Einlaufbereich)-Oberflächen polieren
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Optimierungsschritt 3Y-TZP
Reduzierung der Spannungsspitze um 33%
Spannungsverteilung FEM-Modell
Konstruktionskompetenz
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ERFOLG…… durch Kooperation!- Entwicklung eines keramischen Schweißschuhs- Geeignet für alle gängigen Thermoplast-
Werkstoffe (PP, PE, PVC, PFA…)- Systemkompatibel- Sehr gutes Handling- Hohe Qualität der Schweißnaht
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Deponieabdichtung mit PE-Folie
Folienschweißschuh
- Kein Verschleiß des Schweißschuhs- Konstante Nahtqualität- Höhere Sicherheit der Deponie-Systeme
Erfolg durch Konsequenzen
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Erfolg durch Stetigkeit
Entwicklungsprojekt aus 2005
Kupferkeil nach Schweißung von PVC-Dichtungsbahnen
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Erfolg durch Stetigkeit
SiSiC- Heizkeil-Korrosionsstabil-Schnelleres Aufheizverhalten-Schnelleres Regelverhalten
gleichmäßigere und höhere Nahtqualität
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ERFOLG
Ist abhängig vonEntscheidungen Risiken Äußere Einflüsse
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Erfolgsaussichten erhöhen durch Kooperation
Ihre Kompetenzen im Innovationscluster
Keramik Metall und Engineering
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Projektpartner:
Finanzierung:
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Ihr Ansprechpartner:
Kompetenzen:- Anwendungstechnik Keramik- Keramik gerechte Konstruktion- Werkstoff- und Verfahrensentwicklung- Prüftechnik- Prozessoptimierung
Forschungsinstitut für AnorganischeWerkstoffe –Glas / Keramik- GmbH
Dr.-Ing. Markus Zwick
Heinrich-Meister-Str. 256203 Höhr-Grenzhausen
Markus.Zwick@fgk-keramik.deTel. 02624-186 15