Optimierung der Energieeffizienz bei thermischen Ur- und Umformprozessen durch den Einsatz durchströmter Formwerkzeuge mit niedriger thermischer Masse (OptiForm); Werkstoff- und wärmetechnische Entwicklung von durchströmbaren Werkzeugstrukturen; Schäumprozess von Hochleistungs-Partikelschäumen; Optimierung der Energieeffizienz der Herstellung von EPP-Partikelschäumen mit Hilfe neuartiger Werkzeugmaterialien; Entwicklung und Bau eines Demonstratorwerkzeuges

Abstract

Partikelschäume aus expandiertem Polypropylen (EPP), Polystyrol (EPS) sowie Hochleistungs-polymeren sind als Funktions-, Konstruktions- und Verpackungsmaterialien weit verbreitet. Die dynamisch temperierten Fertigungsprozesse dieser Bauteile sind gekennzeichnet durch außerordentlich hohe Energieverbräuche. Das thermische Verhalten der Formwerkzeuge nimmt eine Schlüsselstellung bezüglich der Energieeffizienz der Prozesse auf der einen und einer hohen Produktqualität auf der anderen Seite ein. Die sehr hohen thermischen Massen herkömmlicher Formwerkzeuge führen in den technologiebedingten zyklischen Aufheiz- und Abkühlphasen zu hohen Energieverbräuchen bei der Aufheizung. Die in der Abkühlphase entsprechend anfallenden Abwärmemengen können derzeit nur bedingt und unzureichend in die Prozesse zurückgeführt oder anderweitig genutzt werden. Dies beeinflusst den Wirkungsgrad der Gesamtsysteme in hohem Maße negativ. Für eine Speicherung der entstehenden Abwärme und deren Nutzung im folgenden Aufheizprozess gibt es derzeit keine praxisrelevanten Lösungen. Allein für Bereitstellung des Dampfes für die Herstellung von Bauteilen aus EPP wird deutschlandweit jährlich eine Energiemenge von etwa 500 GWh benötigt. Der allergrößte Teil davon ist für die Temperierung der Formwerkzeuge erforderlich. Zentrales Ziel des Projektes war daher die signifikante Effizienzverbesserung der Herstellungsprozesse von Partikelschäumen mit Hilfe neuartiger, durchström- und temperierbarer Leichtbau-Formwerkzeuge mit geringer thermischer Masse und effizienter Abwärmenutzung. Diese Innovation führt zur Vermeidung von Abwärmeproduktion sowie zu erhöhten Taktraten in den betrachteten Fertigungsprozessen. Neben dampfdurchströmten Leichtbauwerkzeugen lag ein Fokus auf innovativen Temperiermethoden und Werkzeugkonzepten. Datei-Upload durch TIB