Digitalisiert, Definiert, Decarbonisiert

Kommen Sie mit? Im Herbst dieses Jahres ziehen Forscherinnen und Forscher des SKZ am Friedrich-Bergius-Ring in Würzburg in die „Modellfabrik“ um und werden damit einen wesentlichen Trend in der Kunststofftechnik begleiten. Umziehen wird auch das Kompetenzzentrum Digitalisierung für das Spritzgießen mit der vollelektrischen Krauss Maffei KM160 750 PX. Das Granulat schickt seine Prozessparameter direkt an die Trocknungs- und Plastifiziereinheit. Das Werkzeug verständigt sich mit der Schließeinheit, dem Prozessablauf, dem Temperier-gerät und dem Entnahmeroboter, während der Einrichter die Qualitätsparameter der Produkte durch eine VR-Brille wahrnimmt. Auf dieser Maschine wird daran geforscht, wie mit Hilfe Bayes‘scher Netze („ProBayes“, gefördert vom BMWK über die IGF, Vorhabennummer 21815 N) oder durch einen digitalen akustischen Fingerabdruck („VIBinject“, gefördert vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, Vorhabennummer DIK-2109-0006//DIK0405/02) der Herstellprozess mit all seinen Abhängigkeiten und Korrelationen auf das gewünschte Produktprofil optimiert werden kann.

Was die Spritzgießmaschine vormacht, kann auch in der Materialentwicklung, beim Compoundieren und Extrudieren umgesetzt werden. Online-, Inline- und Atline-Methoden können die Basis für die Werkstoffdaten der Rohstoffe und Extrudate in Abhängigkeit ihrer Ausgangswerte, ihrer Rezepturen und ihrer Aufbereitungs- und Verarbeitungsprozesse liefern. Tracer- und Markierungsmethoden ermöglichen dabei die Zuordnung von Messwerten zu Materialien oder Produkten (Forschungsprojekte BIANKA – IGF 21104 N, Energieeintrag in Doppelschneckenextrudern – IGF 21056 N oder Digiplat4Train – BMBF 21INVI35). Dies hilft dabei, eine sichere Produktqualität auch bei größeren Chargenschwankungen der Rohstoffe wie dem Rezyklateinsatz zu gewährleisten. Die Daten gewinnbringend in den laufenden Prozess einzubringen, wird den Weg der zunehmenden Verwendung von Rezyklaten dauerhaft begleiten. Die Erfahrung, dass Rohstoffe nicht mehr jederzeit in beliebigen Mengen verfügbar sind, erzwingt ein Umdenken. Alternativen auf der Rohstoffseite müssen zukünftig in die Planung mit einbezogen werden. Hierbei helfen digitalisierte und nachverfolgbare Prozesse. Um die gesellschaftlichen Herausforderungen meistern und die Zukunft möglichst decarbonisiert gestalten zu können, werden insbesondere die technischen Kunststoffe weiterhin eine zentrale Rolle spielen. Speziell beim Leichtbau, der Wasserstoffspeicherung und -verteilung und in der statischen und mobilen Batterie- und Energieelektronik liegen die großen Anwendungsgebiete. Im Wegbereiterprojekt „EVOPLAST“ forscht das SKZ gemeinsam mit dem Zentrum für Brennstoffzellen Technik in Duisburg exklusiv für ein Firmenkonsortium. Es wird die Eignung von Kunststoffen zum Einsatz in Brennstoffzellen untersucht und geeignete Materialien, Hilfsstoffe, Additive oder Verarbeitungsparameter werden definiert. Durch die Kooperation mehrerer Unternehmen werden dabei, ähnlich wie beim Crowdfunding, die Kosten für jeden überschaubar. So wird auch kleineren Unternehmen die Möglichkeit für Forschung gegeben. Durch die steuerlichen Vorteile im Rahmen des Forschungszulagengesetzes ergibt sich bei Wegbereiterprojekten zudem eine attraktive Möglichkeit für Unternehmen, die Wettbewerbsvorteile im Markt zu erweitern.