Newsletter 09/2013

Fachgebiet Kunststofftechnik der Universität Kassel

Mit diesem Newsletter möchten wir unsere Partner aus Industrie und Wirtschaft regelmäßig über

Aktivitäten und Neuigkeiten an unserem Fachgebiet informieren. Berichtet wird über aktuelle

Ereignisse, Forschungs- und Entwicklungsprojekte und Prüfmethoden am Fachgebiet.

Universität Kassel, Mönchebergstraße 3, 34125 Kassel

Institut für Werkstofftechnik – Fachgebiet Kunststofftechnik

Telefon: 0561 . 804-3671, Telefax: 0561 . 804-3672

heim@uni-kassel.de, www.ifw-kassel.de

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Aktuelles

Strategische Partnerschaft mit B. Braun Melsungen AG

Die Universität Kassel und die B. Braun Melsungen AG haben am Montag, den 24.06.2013 offiziell

eine strategische Partnerschaft mit den Schwerpunkten Forschung und Entwicklung, Personal-

entwicklung und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses beschlossen. Im Rahmen dieser

Partnerschaft wurde das Anwendungszentrum Kunststoffverarbeitung gegründet, das bereits seit

Januar 2013 in den Räumen der Universität Kassel seine Arbeit aufgenommen hat. Das Upscalen

von Laborversuchen, die Integration neuer Fertigungsprozesse und die Optimierung von

Verarbeitungsverfahren gehören zu den Hauptarbeitsgebieten des Anwendungszentrums. Im

vierten Quartal diesen Jahres soll bereits ein Großteil der Kunststoffverarbeitungsmaschinen und

die entsprechenden Prüfgeräte in den Laboren den Betrieb aufnehmen. Die regionale

Tageszeitung HNA und der Hessische Rundfunk berichteten.

Biopolymere auf dem Hessentag

Auf dem Hessentag 2013 in Kassel (14.06.13 bis 23.06.13) präsentierte sich die

Uni Kassel mit wechselnden Ausstellungen und Vorführungen unterschiedlicher

Fachbereiche als Teil der "Straße der Wissenschaft". weiterlesen

Neue Compoundier-Linie mit Leistritz-Doppelschneckenextruder

Neben dem im Technikum des Instituts für Werkstofftechnik der

Universität Kassel betriebenen 25mm - Doppelschneckenextruder der

Firma Haake, ergänzt nun ein als Leihgabe der Firma Leistritz zur

Verfügung gestellter Doppelschneckenextruder die Maschinen-

ausstattung im Bereich der Materialentwicklung. weiterlesen

Exkursion München

Vom 8. Bis zum 10. April 2013 führte eine Gruppe aus

Studenten und Mitarbeitern der Arbeitsgruppe Kunststoff-

technik des IfW eine Exkursion nach München durch. Auf

dem Hinweg wurde die Geobra Brandstätter GmbH & Co. KG

in Dietenhofen, den meisten bekannt für ihre Marke

Playmobil, besucht. weiterlesen

15. Workshop "Geruch und Emissionen bei Kunststoffen"

Am 18. und 19. März haben sich zum 15. Mal Vertreter aus Industrie und Forschung an der Uni

Kassel getroffen, um sich über aktuelle Themen aus dem Bereich Geruch und Emissionen von

Kunststoffen zu informieren und auszutauschen. Der vom Fachgebiet Kunststofftechnik

ausgerichtete Workshop "Odour and Emissions of Plastic Materials" findet seit 1999 regelmäßig

statt und richtet sich an ein internationales Fachpublikum. weitere Informationen

SAMPE Europe - 34th International Technical Conference and Forum

Mit rund 160 internationalen Teilnehmern aus Industrie und Forschung ist die

34te SAMPE Europe – Konferenz eine der größten internationalen Tagungen im

Bereich der Mechanik von Faserverbundwerkstoffen. Die jährlich

stattfindende Konferenz bot dieses Jahr eine Vortragsreihe mit insgesamt 11

wissenschaftlichen Themenfeldern in zwei Parallelsektionen.

Das Fachgebiet Kunststofftechnik wurde von Nicole Saleski mit dem Vortrag "Examination of the

Machining Behaviour of Self-reinforced, Thermo-mechanically Graded Polypropylene Composites"

(D. Biermann, H.-P. Heim, B. Rohde, M. Tiffe, A. Ries, A. Zabel) vertreten. Aktuelle Forschungs-

ergebnisse über das spanende Bearbeiten von eigenverstärkten thermo-mechanisch gradierten

Kunststoffen konnten somit dem Fachpublikum vorgestellt werden.

Zeitgleich fand auch die JEC Composites Show, die jährlich stattfindende größte Faserverbund-

messe Europas, im Exhibition Center "Porte de Versailles" statt. An insgesamt 1.100

Messeständen konnten sich die 35.000 Besucher über die neusten Entwicklungen in der

Faserverbundbranche informieren und Forumsvorträge besuchen.

BioKunststoffe 2013 - 06.-07. März 2013 in Duisburg

Am 06. und 07. März fand zum 6. Mal die "BioKunststoffe"-Tagung unter der Leitung von Prof.

Wortberg (Universität Duisburg-Essen) und Prof. Endres (Hochschule Hannover) statt. Die Tagung

mit rund 75 Teilnehmern, überwiegend aus der Industrie, thematisierte vor allem die industrielle

Anwendung und Verwertung von Biokunststoffen. Ergänzt wurden die Vorträge der Industrie

durch Beiträge von Forschungseinrichtungen. Das Fachgebiet Kunststofftechnik war mit einem

Vortrag über "Konstruktionsschäume auf Stärkebasis" beteiligt. In seinem Vortag präsentierte der

wissenschaftliche Mitarbeiter Johannes Fuchs seine aktuellen Forschungsergebnisse. Schwer-

punkte waren die Compoundierung und der Schaumspritzguss von Stärkeblends.

Disputation Maik Feldmann

Als Abschluss des Promotionsverfahrens von Dipl.-Ing. Maik

Feldmann fand am 07.12.12 die Disputation statt. Die Arbeit

mit dem Titel "Biobasierte Polyamide mit Cellulosefasern,

Verfahren - Struktur - Eigenschaften" beschäftigt sich sowohl

mit Naturfasern als auch Celluloseregeneratfasern als

Verstärkungsfasern für biobasierte Polyamide mit Schmelz-

temperaturen bis 220°C. Die schonende Einarbeitung der temperaturempfindlichen Fasern wurde

mittels des in dieser Arbeit neu entwickelten Imprägnierverfahrens erreicht, womit die Fasern mit

Schmelze getränkt werden. Gegenüber den bekannten Verfahren zur Einarbeitung von

Verstärkungsfasern in thermoplastische Matrixwerkstoffe ergeben sich bei den mechanischen

Eigenschaften der hergestellten Verbunde signifikante Verbesserungen. Die Arbeit stellt weiterhin

den Einfluss verschiedener Prozessparameter, die für ein optimales Verarbeiten cellulose-

faserverstärkter Thermoplaste bedeutend sind, auf ausgewählte Werkstoffeigenschaften dar.

Maik Feldmann verbleibt am Fachgebiet Kunststofftechnik und leitet den Bereich Material-

entwicklung und Faserverbundwerkstoffe.

"Ein Autoteil aus einem Guss"

Am 19.11.12 berichtete die regionale Tageszeitung HNA über den von der DFG geförderten

Sonderforschungsbereich Transregio 30. Hierzu gaben Dipl.-Ing. Angela Ries und Dipl.-Ing. Björn

Rohde Einblicke in die Forschungsaktivitäten aus dem Bereich der Kassler Forschergruppe.

zum Artikel

Sitzung des DGM Fachausschusses "Zellulare Werkstoffe" und Besuch der CELLMAT 2012 –

Dresden 07.11 - 08.11.12

Die CELLMAT wurde nunmehr zum zweiten Mal in der sächsischen Landeshauptstadt

ausgerichtet. In der Zeit vom 7. bis zum 9. November kamen Wissenschaftler aus aller Welt hier

zusammen, um über verschiedenste Aspekte zellularer Werkstoffe zu diskutieren. Den rund 190

Teilnehmern aus 27 Ländern wurden 100 Vorträge und über 50 Poster geboten. Auf der Tagung

wurden verschiedene Materialklassen und –kombinationen mit zellularen Strukturen berück-

sichtigt. In drei parallelen Sessions wurde werkstoffübergreifend über die Herstellung zellularer

Materialien, die physikalischen, chemischen, mechanischen, thermischen und optischen

Eigenschaften, sowie die Besonderheiten in der Anwendung für zellulare Strukturen berichtet.

Das Fachgebiet Kunststofftechnik des IfW war durch Dipl.-Ing. Martin Rohleder und Dipl.-Ing. Mike

Tromm vertreten. Martin Rohleder berichtete als Invited Speaker über "Formation of foam

structures and influence of processing procedure in foam injection moulding of thermoplastic

materials" und war als Chairman tätig. Im Vorfeld der CELLMAT tagte der DGM Fachausschuss

"Zellulare Werkstoffe", den auch das IfW, FG Kunststofftechnik regelmäßig besucht.

Veröffentlichungen

Mamun A A, Heim H-P

Modification of semi-crystalline PLA: Mechanical and thermal properties. Journal of Biobased

Materials and Bioenergy, 2013,0,0

S. Hess, A. Ries, P. Kersting, H-P. Heim

Efficient Spatial and Temporal Modelling of Material Temperatures Within Self- Reinforced

Polypropylene Sheets During IR Radiation, Procedia CIRP 00, 2013, 0,0

Tan SK, Ahmad S, Chia CH, Mamun AA, Heim HP

A comparison study of liquid natural rubber and liquid epoxidiezed natural rubber as the

toughening agent for epoxy, American journal of Material Science 2013; 3(3): 55-61

Mamun A A, Heim H-P, Beg DH, Kim TS, Ahmad SH

PLA composites with enzyme modified oil palm fibre, Composites Part A 2013; 53: 160-167

D. Biermann, J. Gausemeier, H.-P. Heim, S. Hess, M. Petersen, A. Ries, T. Wagner

A Framework for the Computer-Aided Planning and Optimization of Manufacturing Processes

for Components with Functional Graded Properties, Proceedings of the Polymer Processing

Society 29th Annual Meeting ~ PPS-29 ~ July 15-19, 2013, Nuremberg, Germany, S22-28

D. Biermann, S. Hess, A. Ries, T. Wagner, A. Wibbeke

Optimization of thermomechanical processes for the functional gradation of polymers by

means of advanced empirical modeling techniques, Proceedings of the Polymer Processing

Society 29th Annual Meeting ~ PPS-29 ~ July 15-19, 2013, Nuremberg, Germany, S.22-32

H.-P. Heim, B. Rohde, A. Ries

Morphology-Property-Relationship of Thermo-Mechanically Graded Self-Reinforced

Polypropylene-Composites, Proceedings of the Polymer Processing Society 29th Annual

Meeting ~ PPS-29 ~ July 15-19, 2013, Nuremberg, Germany, S.22-243

H.-P. Heim, A. Ries

The Gradation of Material Structures with the Aim of Property Optimization of Plastic

Products, Proceedings of the Polymer Processing Society 29th Annual Meeting ~ PPS- 29 ~

July 15-19, 2013, Nuremberg, Germany, S.22-100

Brückner-Foit, B. Matheis, C. Skotarek, F. Zeismann, A. Ries, B. Rohde, H.-P. Heim

Lokale Verformungen in einem eigenverstärkten Verbundwerkstoff Arbeitskreis

„Mikrostrukturmechanik“ im Fachausschuss Computersimulation der DGM, 26. Juni 2013 in

Osnabrück

H.-P. Heim, W. Fischer, S. Jarka Development of a Radian Friction Welding Machine Using the

Circular Process with Limited Rotational Motion, ANTEC 2013, 21.-24. April 2013, Cincinnati,

Ohio, USA

H.-P. Heim, D. Biermann, B. Rohde, M. Tiffe, A. Ries

Examinations of the Machining Behaviour of Self-reinforced Thermomechanically Graded

Polypropylene Composites, SAMPE Europe SEICO 13, 34th, International Technical

Conference & Forum, Paris/France, 11.-22.03.2013, S. 139-144

J. Fuchs, M. Feldmann, H.-P. Heim

Konstruktionsschäume auf Stärkebasis, 6. Biokunststoffe, 06.-07.03.2013, Duisburg

H.-P. Heim, A. Ries, B. Rohde

Partially Resolved Characterization of Thermo-Mechanically Graded Self-Reinforced

Polypropylene Composites; Proceedings of the Polymer Processing Society 28th Annual

Meeting ~ PPS-28 ~ December 11-15, 2012, Pattaya (Thailand), O-07-310

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Analysemethode

Dynamische Prüfung

Am Institut für Werkstofftechnik stehen zahlreiche Prüf- und Messvorrichtungen zur Verfügung,

um die Werkstoff- und Bauteileigenschaften unter dynamischer Belastung prüfen zu können.

weiterlesen

Forschungsprojekt

Wandlungsfähige Fertigungssyteme in der Kunstsofftechnik

Eine steigende Marktdynamik und immer kürzer werdende Produktlebenszyklen stellen auch

kunstoffverarbeitende Unternehmen vor neue Herausforderungen. Im Rahmen eines

Forschungsprojektes werden Potentiale und Restriktionen eines wandlungsfähigen Produktions-

ansatzes im Bereich der Kunststoffverarbeitung erarbeitet. weiterlesen

Stiftkreisel (liks) und Produktionsvorführung auf dem

Hessentag (rechts)

Biopolymere auf dem Hessentag

Auf dem Hessentag 2013 in Kassel

(14.06.13 bis 23.06.13) präsentierte sich

die Uni Kassel mit wechselnden Aus-

stellungen und Vorführungen unter-

schiedlicher Fachbereiche als Teil der

"Straße der Wissenschaft".

An den ersten beiden Tagen war das

Fachgebiet Kunststofftechnik mit einem

Informationsstand sowie Produktions-

vorführungen vertreten. Interessierte

Besucher konnten sich hier u.A. über

Biopolymere informieren und bei der

Verarbeitung dieser zu einem Stiftkreisel zusehen. Dieses beliebte Giveaway aus biobasiertem

Polyethylen wurde auf einer kleinen, horizontalen Spritzgussmaschine in Form gebracht.

Am 15.06.13 wurde die "Wissensstraße" offiziell durch die hessische Wissenschaftsministerin Frau

Eva Kühne Hörmann und Frau Prof. Dr. Claudia Brinker-von der Heyde, Vize-Präsidentin der Uni

Kassel, eröffnet.

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Neue Compoundier-Linie mit Leistritz-Doppelschneckenextruder am Institut für

Werkstofftechnik der Universität Kassel

Neben dem im Technikum des Instituts für Werkstofftechnik der Universität Kassel betriebenen

25mm - Doppelschneckenextruder der Firma Haake, ergänzt nun ein als Leihgabe der Firma Leistritz

zur Verfügung gestellter Doppelschneckenextruder die Maschinenausstattung im Bereich der

Materialentwicklung. Die neue Extrusionslinie, zur der auch ein gravimetrisches Dosiersystem der

Firma Brabender sowie ein Kühlbad, ein Abzugsband und ein Granulierer der Firma Scheer gehören,

wurden kürzlich eingeweiht.

Bei dem Doppelschneckenextruder (DSE) handelt es sich um das Modell ZSE 18 HPe mit einem

Schneckendurchmesser von 18mm. Der DSE dient mit Durchsätzen von 200g/h bis 40 kg/h der

Herstellung von Kleinchargen und eignet sich dadurch sehr gut für die Materialentwicklung. Die

modular aufgebauten und somit individuell auf das Anwendungsgebiet anpassbaren Schnecken- und

Zylinderelemente lassen ein breites Spektrum der Compoundierung zu. Durch die mögliche

Verfahrenslänge von 25-60D lassen sich produktionsähnliche Bedingungen für verschiedenste

Materialien schaffen. Dabei dient der Sidefeeder LSB 17 dem Zumischen von Natur- oder Glasfasern

genauso wie von Additiven oder anderen Füll- bzw. Verstärkungsstoffen. Durch offene Zylinder-

lemente und eine integrierte Vakuumpumpe kann eine effektive Entgasung der Schmelze erfolgen.

Gruppenfoto bei Krauss Maffei

Um eine für die Materialentwicklung besonders wichtige Konstanz bei der Dosierung der einzelnen

Bestandteile des Compounds realisieren zu können, wurden drei gravimetrische Dosierer der Firma

Brabender Technologie beschafft. Die beiden Einschneckendosierer dienen dem Dosieren von

Granulat und Fasern während der Doppelschneckendosierer für pulverförmige Bestandteile wie

Additive oder Füllstoffe geeignet ist. Eine Anpassung an die jeweiligen materialspezifischen

Anforderungen kann durch das umfangreiche Zubehör jederzeit erfolgen. Hierbei liegt ein

Schwerpunkt u. a. auf der Dosierung von schlecht rieselfähigen Fasern (z. B. Natur- und Cellulose-

regeneratfasern).

Die beiden am Institut entworfenen und gebauten Folgeeinheiten, das Wasserbad und das

Abzugsband, dienen der Strangkühlung vor der Granulierung. Das Abzugsband mit der Möglichkeit

zur Kühlung durch Druckluftdüsen kann dabei für hydrophile Compounds sowie Kunststoffen mit

geringer Schmelzefestigkeit verwendet werden. Feuchtigkeitsunempfindliche Compounds oder

Compounds mit hohen Verarbeitungstemperaturen können im Wasserbad gekühlt werden, bevor

mit Hilfe von Luftdüsen eine Strangtrocknung erfolgt.

Der Granulierer der Firma Scheer bietet durch zwei separat regelbare Motoren eine von der

Einzugsgeschwindigkeit entkoppelte Schnittgeschwindigkeit. Dadurch lassen sich die Stränge in

unterschiedlicher Länge granulieren.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Maik Feldmann

Dipl.-Ing. Jan-Christoph Zarges

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Exkursion München

Vom 8. Bis zum 10. April 2013 führte eine

Gruppe aus Studenten und Mitarbeitern

der Arbeitsgruppe Kunststofftechnik des

IfW eine Exkursion nach München durch.

Auf dem Hinweg wurde die Geobra

Brandstätter GmbH & Co. KG in

Dietenhofen, den meisten bekannt für

ihre Marke Playmobil, besucht. Dort

durfte die Gruppe bei einer Werks-

führung nicht nur die Herstellung vieler

Bauteile im Spritzgussverfahren beob-

achten, sondern auch die Veredelung mittels Tampondruck, die Verpackung und das große Lager

besichtigen. Anschließend ging die Fahrt weiter nach München, wo am nächsten Tag ein Besuch des

Deutschen Museums, dem größten naturwissenschaftlich-technischen Museum der Welt, anstand.

Bevor am Mittwoch der Rückweg nach Kassel angetreten wurde, wurde noch einer der führenden

Hersteller von Maschinen für die Kunststoff- und Kautschuk verarbeitende Industrie, Krauss Maffei

Technologies, besucht. Am Standort in München wurde der Gruppe der Uni Kassel in einer

Werksführung die Herstellung von Spritzgießmaschinen und Extrudern verschiedenster Größen und

Varianten nahegebracht. Besonders interessant war dabei nicht nur die Endmontage der teilweise

mehrere Meter hohen Maschinen, sondern auch die Herstellung eines der Kernelemente der

Kunststoffverarbeitenden Maschinen – der Schnecken. Somit haben die Studenten und Mitarbeiter

während der Exkursion die gesamte Prozesskette der Kunststoffverarbeitung, vom Halbzeug für die

Schneckenherstellung bis zur Palette mit den konfektionierten und verpackten Spielzeugbauteilen,

verfolgen können! Finanziell unterstützt wurde die Veranstaltung vom Innovationszentrum

Kunststoff- und Recyclingtechnik e. V. und dem Fachbereich Maschinenbau.

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Analysemethode

Dynamische Prüfung

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Forschungsprojektlungsfähige Fertigungssysteme in der Kunststofftechnik

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