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Rapsschrot als Industrierohstoff - Projektphase II

Das Projekt "Rapsschrot als Industrierohstoff - Projektphase II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landgraf Kunststoffe durchgeführt. Mit der Projektphase I war der Nachweis der Machbarkeit für den Einsatz von Rapsextraktionsschrot als Basis einer thermoplastischen Formmasse geführt und ihre Eignung zur Verarbeitung in Spritzgießautomaten in ersten Versuchen erprobt worden. In der Projektphase II sollen ausgewählte Produkte aus Rapsschrotformmasse als Beispielerzeugnisse bis zur Fertigungsreife gebracht werden. Hierzu sollen besonders auf dem Gebiet der biologisch abbaubaren Werkstoffe wettbewerbsfähige Einsatzmöglichkeiten untersucht werden, wobei von einem Einsatz des Rapsschrotes zu Futtermittelpreisen ausgegangen wird. Die Formmasserezepturen sind hierfür entsprechend den jeweiligen Einsatzgebieten technologisch zu optimieren, wobei Formmassekosten im Bereich der Standardkunststoffe angestrebt werden.Durch Marktanalysen für eine Reihe möglicher Spritzgieß-Erzeugnisse aus abbaubaren Werkstoffen wurde das Zielgebiet auf den Bereich 'verrottbarer' Produkte eingeengt. Versuche mit Preßteilen aus für diesen Bereich entwickelten Formmassemischungen weisen auf die erwarteten Standzeiten von 1 bis 3 Jahren bei Erdeinbau hin. In Laborversuchen wurden die Untersuchungen zur Beeinflussung des Abbauverhaltens auf den Einsatz hydrophober Stoffe ausgedehnt. In diesem Zusammenhang wurden auch Rapsschalen als Zuschlagstoff einbezogen. Vergleichende Untersuchungen zur Nutzungsmöglichkeit von Industrie- (Eruca-) Rapsschrot als Formmassebasis werden vorbereitet. Zur Optimierung der Mischungsvorbereitung laufen kleintechnische Versuche hinsichtlich der Auswirkungen unterschiedlicher Vorbehandlungen des Schrotes auf die Verarbeitbarkeit in Spritzgießautomaten. Mit für Standardkunststoffe ausgelegten Spritzgießformen wurden günstige Temperatur- und Druckwerte an serienmäßigen Spritzgießmaschinen für unterschiedliche Formmasserezepturen ermittelt. Es konnten gut ausgeformte Stücke mit Wandstärken von 2 bis 4 mm erzielt werden. Weitere Probepressungen mit den Beispielerzeugnissen weiter angenäherten Formen sind in Vorbereitung.

Teilvorhaben 2

Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Anwendungsbezogene Produktcharakterisierung für die bei der Umsetzung von Kohlendioxid mit reaktiven C1-C3-Bausteinen entstehenden Polymere (Polypropylencarbonat, Polyurethan, Polymethylencarbonat), Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Umweltbewertung Formteilgebung (vorzugsweise Spritzguss); Ermittlung und Optimierung von Verarbeitungsparametern; technologische Qualifizierung der Polymere (z.B. E-Modul, Zugfestigkeit, Reißdehnung, Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit, Härte, Fließfähigkeit); Funktionalisierung von Prüfkörpern (ganzflächige Metallisierung von Formkörpern); Test von Langzeit- und Systemzuverlässigkeit (div. Klimatests, wie z.B. Klimalagerung und Temperaturwechselprüfung; Schäl- und Scherkraftmessung; Taber-Test); Erarbeitung von Materialanwendungsszenarien; Erfassung der Kosten für eine Materialsubstitution; Aufbau von Ökobilanz-Datensätzen für die Herstellung, Compoundierung, Verarbeitung sowie für die End-of-Life-Phase der Polymere; Durchführung einer Ökobilanzierung; Ermittlung der Ökoeffizienz; Prüfung der Verfahren auf Eignung für ein 'Green Waste'-Konzept von CO2-intensiven Industrieanlagen (Kraftwerke, Hochöfen, etc.)

Verarbeitung von Staerke zu Kunststoffartikeln

Das Projekt "Verarbeitung von Staerke zu Kunststoffartikeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Laboratorium für Makromolekulare Chemie und Kunststofftechnologie durchgeführt. Ziel ist, einerseits Staerke aus verschiedenen Naturprodukten so aufzubereiten und durch Additive auszuruesten, dass dieser nachwachsende Rohstoff in gaengigen Verarbeitungsmaschinen wie Extrudern und Spritzgiessmaschinen zu Fertigartikeln verarbeitet werden kann, und andererseits die Optimierung und Auslegung der dazu notwendigen Verarbeitungstechniken. Ergebnisse: Staerke aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais oder Markerbsen wurde durch natuerliche Weichmacher und Trenn- bzw. Gleitmittel so modifiziert, dass eine gute Verarbeitbarkeit im konventionellen Einschneckenextruder sowie im Spritzgussverfahren gegeben ist. Die so hergestellten Fertigteile weisen gute mechanische Eigenschaften auf. Hergestellt wurden Artikel aus diesen Materialien fuer Anwendungen im Bereich der Gastronomie und im Verpackungssektor, da die Artikel nach Gebrauch kompostiert werden koennen.

Teilvorhaben 3: Verfahrensentwicklung Spritzguss

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Verfahrensentwicklung Spritzguss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk durchgeführt. In dem beantragten Forschungsvorhaben möchten die Projektpartner Fraunhofer UMSICHT, Evonik, FKuR und IKV ein vermarktungsfähiges, flammgeschütztes PLA-Compound mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Spritzgussanwendungen entwickeln, welches als Alternative zu konventionellen Kunststoffen wie ABS oder PC in technischen Spritzgussbauteilen eingesetzt werden kann. Das Forschungsvorhaben adressiert alle relevanten materialtechnischen Schwachstellen von PLA. Die sich gegenseitig, zum Teil auch negativ, beeinflussenden Effekte, wie etwa Flammschutzausrüstung vs. Versprödung, werden ganzheitlich betrachtet. Mögliche Einflüsse durch die Verfahrenstechnik des Spritzgießens werden mit einbezogen, damit sowohl aus Material- als auch aus Prozesssicht wirtschaftlich und technisch tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Der Anwendungsfokus dieses PLA-Compounds liegt dabei zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors.

Teilprojekt: Verbundkoordination und Prozessentwicklung

Das Projekt "Teilprojekt: Verbundkoordination und Prozessentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Vorhabensziel ist die Entwicklung eines langlebigen, vollständig biobasierten Thermoplastkomposits aus Biokunststoffen und Pulpfasern für Spritzgussanwendungen. Im ersten Schritt werden die Anforderungen an den neuen Werkstoff definiert. Anschließend wird die Polymermatrix entwickelt und mit verschiedenen Additiven wie Weichmachern, Kopplungsmitteln, Prozesshilfmitteln, Antioxidanzien etc. versetzt. Sowohl das Verhältnis von Fasern und PLA wird optimiert als auch Fasern verschiedener Qualität eingesetzt. Die Fasernqualitäten werden in enger Zusammenarbeit mit der Materialentwicklung weiter optimiert und verschiedene mechanische Vorbehandlungsmethoden geprüft. Um DuraPulp® als Rohstoff in herkömmlichen Förder- und Dosiereinrichtungen und Doppelschneckenextrudern einzusetzen, sind weitere Vorbehandlungsschritte notwendig. Verschiedene Zerkleinerungstechniken wie Schneidmühle oder Schredder als auch Verdichtungsmethoden werden getestet, um frei fließende Partikel zu erzeugen. Mehrere Strategien für schonendes Compoundieren werden betrachtet und Demonstratoren hergestellt. Funktionalität und Nachhaltigkeit, Qualität und Haptik werden ebenso wie mechanische Eigenschaften ermittelt. Darüber hinaus wird ein neues Recyclingsystem mit chemischen, thermischen und enzymatischen Depolymerisationsrouten erforscht. Das komplette Projekt wird begleitet von einer Nachhaltigkeitsbetrachtung, in der LCA und Nachhaltigkeitsindikatoren verwendet werden, um die Forscher in ihren Entscheidungen zu leiten.

Teilprojekt: Validierung durch Industrieversuche

Das Projekt "Teilprojekt: Validierung durch Industrieversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FKuR Kunststoff GmbH durchgeführt. Entwicklung eines langlebigen, vollständig biobasierten Thermoplastkomposits aus Biokunststoffen und Pulpfasern für Spritzgussanwendungen Im ersten Schritt werden die Anforderungen an den neuen Werkstoff definiert. Anschließend wird die Polymermatrix entwickelt und mit verschiedenen Additiven wie Weichmachern, Kopplungsmitteln, Prozesshilfmitteln, Antioxidanzien etc. versetzt. Sowohl das Verhältnis von Fasern und PLA wird optimiert als auch Fasern verschiedener Qualität eingesetzt. Die Fasernqualitäten werden in enger Zusammenarbeit mit der Materialentwicklung weiter optimiert und verschiedene mechanische Vorbehandlungsmethoden geprüft. Um DuraPulp® als Rohstoff in herkömmlichen Förder- und Dosiereinrichtungen und Doppelschneckenextrudern einzusetzen, sind weitere Vorbehandlungsschritte notwendig. Verschiedene Zerkleinerungstechniken wie Schneidmühle oder Schredder als auch Verdichtungsmethoden werden getestet, um frei fließende Partikel zu erzeugen. Mehrere Strategien für schonendes Compoundieren werden betrachtet und Demonstratoren hergestellt. Funktionalität und Nachhaltigkeit, Qualität und Haptik werden ebenso wie mechanische Eigenschaften ermittelt. Darüber hinaus wird ein neues Recyclingsystem mit chemischen, thermischen und enzymatischen Depolymerisationsrouten erforscht. Das komplette Projekt wird begleitet von einer Nachhaltigkeitsbetrachtung, in der LCA und Nachhaltigkeitsindikatoren verwendet werden, um die Forscher in ihren Entscheidungen zu leiten.

Teilvorhaben 1: Werkstoffentwicklung Spritzguss-Compound, Koordinierung

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Werkstoffentwicklung Spritzguss-Compound, Koordinierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. In dem beantragten Forschungsvorhaben möchten die Projektpartner Fraunhofer UMSICHT, Evonik, FKuR und IKV ein vermarktungsfähiges, flammgeschütztes PLA-Compound mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Spritzgussanwendungen entwickeln, welches als Alternative zu konventionellen Kunststoffen wie ABS oder PC in technischen Spritzgussbauteilen eingesetzt werden kann. Das Forschungsvorhaben adressiert alle relevanten materialtechnischen Schwachstellen von PLA. Die sich gegenseitig, zum Teil auch negativ, beeinflussenden Effekte, wie etwa Flammschutzausrüstung vs. Versprödung, werden ganzheitlich betrachtet. Mögliche Einflüsse durch die Verfahrenstechnik des Spritzgießens werden mit einbezogen, damit sowohl aus Material- als auch aus Prozesssicht wirtschaftlich und technisch tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Der Anwendungsfokus dieses PLA-Compounds liegt dabei zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors.

Teilvorhaben 2: Entwicklung eines NF-Halbzeuges zur Biotape-Herstellung

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung eines NF-Halbzeuges zur Biotape-Herstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SachsenLeinen GmbH durchgeführt. Das Hauptanliegen des geplanten Forschungsprojektes beinhaltet die Erweiterung des Einsatzbereiches von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden für High-Performance-Produkte. Belastungsgerechte Laminataufbauten aus quasi-endlos faserverstärkten Einzelschichten sollen hierbei als partielle Verstärkungen über einen Hybrid-Spritzgussprozess sowie einer nachgeschalteten selektiven Strahlenvernetzung in hochbelastbare Strukturbauteile integriert werden. Hierfür werden verschiedene Material-, Technologie-, Auslegungs- und Recyclingkonzepte am Beispiel einer Sitzschale kritisch erforscht und in eine praxisnahe Strukturanwendung überführt. Im Erfolgsfall des Projektes liegen somit wichtige Erkenntnisse sowie Verarbeitungs- und Designmethoden für die Anwendung von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden in Strukturbauteilen vor. Die erarbeiteten Ergebnisse sollen nach Projektabschluss der Öffentlichkeit über wissenschaftliche sowie industrienahe Fachzeitschriften, Lehre und Messeauftritte zugänglich gemacht werden. Darüber hinaus ist, basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen zu biobasierten strukturrelevanten Bauteilen, die Initiierung von Anschlussprojekten, industriellen Aufträgen sowie die Entwicklung marktreifer Produkte geplant.

Teilvorhaben 1: Silikatkeramischer Spritzguss unter Ausnutzung der natürlichen Plastizität toniger Rohstoffe

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Silikatkeramischer Spritzguss unter Ausnutzung der natürlichen Plastizität toniger Rohstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Glas - Keramik GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines grundlegend neuen Verfahrens zur Herstellung einer Spritzgießmasse auf der Basis tonmineralhaltiger Rohstoffe. Der aktuelle Stand der Spritzgießtechnologie (Silikatkeramik) ist durch einen hohen verfahrenstechnischen Aufwand und der Verwendung großer Mengen von polymeren Bindern (bis 50 Vol.-Prozent) gekennzeichnet. Die damit einhergehenden Energiekosten und Umweltschutzmaßnahmen sind neben den prozessbedingten Schwierigkeiten jene Gründe, weswegen die Technologie in der Silikatkeramik den Durchbruch noch nicht erzielt hat. In vorliegendem Vorhaben soll daher die natürliche Plastizität toniger Rohstoffe, lediglich unterstützt durch wenige Vol.-Prozent organischer Bindersysteme, für die Formgebung ausgenutzt werden. Für folgende Umweltaspekte soll das Vorhaben entscheidende Vorteile bringen: - die Calcinierung der Tonmischungen wäre nicht mehr erforderlich, die damit verbundenen Energiekosten würden vollständig entfallen - die Einbringung geringer Polymeranteile in die Tonmischung ist mit hoher Wahrscheinlichkeit energetisch günstiger als bei den bisher angewandten Verfahren mit dem Schwerwalzenkompaktor - der zusätzliche Verfahrensschritt zur Entbindung der Polymere entfällt wegen der geringen Anteile völlig; ein Brennprozess wie bei isostatisch gepressten Teilen wird ausreichen. Auf diese Weise werden nicht nur die Energiekosten reduziert, sondern vor allem auch die Emissionen auf ein Minimum reduziert.

Teilprojekt: Spritzgusstechnik, Automation und Gesamtprozess

Das Projekt "Teilprojekt: Spritzgusstechnik, Automation und Gesamtprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Engel Deutschland GmbH durchgeführt. Das Ziel der Open Hybrid LabFactory ist die Entwicklung von Materialien und Produktionstechniken für den wirtschaftlichen und funktionalen Leichtbau, um im Rahmen eines 'demokratisierten Leichtbaus' Fahrzeugkarosserien herzustellen, die nicht nur die Nachhaltigkeitsaspekte der Mobilität fördern, sondern auch die wirtschaftliche Produktion von z.B. Klein- und Mittelklassefahrzeugen in der Großserie ermöglichen. Inhalt des Verbundprojektes ProVorPlus ist die Entwicklung einer großserientauglichen Produktionstechnologie zur Herstellung von flächigen faserverstärkten Thermoplast-Metall-Hybrid Bauteilen. Mit Hilfe einer Vorkonfektionierung werden inline komplexe Vorformlinge erzeugt, die anschließend in einem gemeinsamen Um- und Urformprozess zu funktionsintegrierten und lastpfadgerechten Bauteilen endkonsolidiert werden. ProVorPlus entwickelt spritzgießnahe Produktionstechniken für den wirtschaftlichen und funktionalen Leichtbau. Der Arbeitsplan des Projektes ProVorPlus besteht aus den sechs Arbeitspaketen Bauteilkonstruktion und Prozessauslegung, Materialcharakterisierung, Bauteilherstellung durch Pressen, Bauteilherstellung durch Spritzguss, und dem Gesamtprozess. Als Spezialist für die Maschinen- und Verfahrenstechnologie wir ENGEL zu Beginn des Projektes bei der Konzeptionierung des Demonstratorbauteils unterstützen und dann im weiteren Projektverlauf anhand von Versuchsbauteilen die Stellgrößen für die qualitätsbeeinflussenden Prozessparameter ermitteln. Hierbei ist vor allem die variotherme Prozessführung zu beachten. Weiterhin wird ENGEL als Anbieter für Gesamtsysteme die Zusammenführung der Einzelprozesse zu einem verketteten Gesamtprozess koordinieren und diesen dann anschließend auf die Eignung für die Großserie analysieren.

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