Best Practice Forschungskooperation - Vortrag Dr. Markus Zwick (FGK)

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Seite 1 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK 6. Clusterkonferenz, 20. August 2013 Höhr-Grenzhausen „Best Practice“ - Beispiele erfolgreicher Forschungskooperationen - Seite 2 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK ERFOLG Ist abhängig von Entscheidungen Risiken Äußere Einflüsse

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Unternehmen, die sich im selben Markt bewegen, haben oft ähnliche Ideen für neue Produkte und Materialien. Leider erlauben die engen Budgets meist keine größeren Forschungsarbeiten. Warum also nicht für die grundlegenden Erkenntnisse kooperieren?

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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

[email protected]. 02624-186 15