Verbesserte Technologien für die Herstellung von Kunststoffen
Eines der gebräuchlichsten Verfahren zur Fertigung von Kunststoffteilen ist das Spritzgießen, ein Prozess, bei dem das erhitzte Material in einen Formhohlraum gepresst (injiziert) wird, wo es abkühlt und aushärtet und so zu dem gewünschten Teil wird. Dabei sind die Kosten pro Einheit im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren relativ hoch, solange nicht sehr große Mengen produziert werden. Deshalb sollten die durch Finanzmittel unterstützten EU-Forscher des Icon-Hisim-Projekts ("Intelligent controls for high-speed injection moulding machines") neue Technologien für das Hochgeschwindigkeits-Spritzgießen entwickeln. Zu den Zielen zählten im Einzelnen die Steigerung von Produktivität und Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Abnahme der Kosten und des Energieverbrauchs, um die Wettbewerbsvorteile Europas im florierenden Bereich der Kunststoffproduktion zu steigern. Die Wissenschaftler entwickelten ein Simulationswerkzeug, das Antriebs- bzw. Steuerungssysteme für die Schließ- und Spritzeinheit enthält und ein virtuelles Design und die Optimierung der Systemleistung erleichtert. Es wurden drei verschiedene virtuelle Prototypen entwickelt, in denen die adaptive Steuerung der Schließeinheit zum Zweck der verbesserten Genauigkeit und Leistung sowie das iterative Lernen integriert sind, um die Einspritzgeschwindigkeit bei hochwertigen reproduzierbaren Teilen zu steuern. Icon-Hisim verzeichnete Erfolgen bei der Entwicklung und Erprobung eines kompakten Steuerungssystems für die Schließeinheit sowie bei der Entwicklung einer optimalen Prozesssteuerung der Spritzeinheit. Letzteres resultierte in einem reduzierten Energieverbrauch und einer ca. 50%-igen Steigerung des Anlagenwirkungsgrads. Der Einsatz des virtuellen Prototyp-Instruments sollte die Reduzierung der mit dem Hochgeschwindigkeits-Spritzgießen verbundenen Rüstkosten sowie der Gesamtkosten erleichtern, indem bei verbesserter Effizienz weniger Energie verbraucht wird. Überdies steckt in der Kommerzialisierung der Prototypen das Potenzial, die Reproduzierbarkeit und die Zuverlässigkeit der Produkte verbessern zu können. Insgesamt könnten die Icon-Hisim-Projektergebnisse entscheidend zur Steigerung der europäischen Wettbewerbsfähigkeit innerhalb des weltweiten Sektors des Bereichs Hochgeschwindigkeits-Spritzgießen beitragen, der eine unüberschaubare Fülle alltäglicher Kunststoffkomponenten produziert.
