Für die Entwicklung eines praxistauglichen Vorhersagemodells für die Strahlreinigung wird ein Ansatz motiviert, welcher auf der Zerlegung in abhängig vom Anwendungsfall parametrierbare Teilprozesse beruht. Als Ausgangspunkt der Modellierung dient eine reduzierte Konfiguration: der senkrecht auf eine glatte Verschmutzung auftreffende, kohärente isotherme Wasserstrahl. Für diesen Testfall wird die zweidimensionale numerische Berechnung der mittleren Strömung erprobt. Die Validierung erfolgt anhand eigener Messwerte, experimentell und numerisch ermittelter Daten aus der Literatur sowie analytischer Korrelationen für Reynoldszahlen bis Re = U D D/v = 37000.

Aufgrund des rasanten technischen Fortschritts, unter anderem bedingt durch Megatrends wie Funktionsintegration, Individualisierung oder Digitalisierung, sind die Produkte aber auch die Prozesse einem stetigen Wandel unterworfen. Die ehemals systembestimmende Mechanik wird auch in Zukunft noch das Grundgerüst stellen, das elektrisch angetrieben und durch komplexe informationstechnische Einheiten gesteuert wird. Längst ist die Software jedoch zu einem wesentlichen Innovationstreiber im Maschinen- und Anlagenbau geworden.

Die Deformation von porösen Natur- und Kunstfasermaterialien unter Zug-, Druck- oder Biegebelastung hängt sehr stark von den geometrischen und mechanischen Eigenschaften der verwendeten Fasern und den Eigenschaften der Faser-Faser-Kontaktstellen ab. In den betrachteten Materialien besitzen die Fasern häufig eine Orientierung, die zu elastisch anisotropen Eigenschaften führt. Um das Materialverhalten beim Herstellungsprozess und im Einsatz vorherzusagen werden in dieser Arbeit Fasernetzwerkmodelle zur Beschreibung der Mikrostruktur verwendet. Im Vergleich zu ähnlichen Verfahren werden sehr komplizierte dreidimensionale Fasernetzwerke mit einem effizienten numerischen Verfahren gelöst. Das Lösungsverfahren basiert auf einer Formulierung der Elastizitätsgleichungen als Integralgleichung vom Lippmann-Schwinger-Typ. Diese Integralgleichungen werden iterativ mit Hilfe der schnellen Fourier-Transformation (FFT) gelöst. Die Anwendung dieser Lösungstechnik auf poröse Medien ist neu. Im Vortrag werden Simulationsergebnisse für verschiedene Fasermaterialien erläutert und diese mit entsprechenden Messungen verglichen. Dabei werden geometrisch und physikalisch nichtlineare Verformungen betrachtet. Mit Hilfe der entwickelten Mikrostruktursimulationstechnik (Softwarepaket FeelMath) lässt sich die Abhängigkeit der makroskopischen Deformationseigenschaften von den Eigenschaften der Einzelfasern und der Faserorientierung analysieren. Damit kann die Anzahl der notwendigen Messungen reduziert werden und die Eigenschaften der Materialien lassen sich für den speziellen Einsatzzweck optimieren. Das vorgestellte Lösungsverfahren ist ebenfalls für nichtporöse Verbundwerkstoffe und zur Lösung von Wärmeleitproblemen in Fasernetzwerken geeignet.

Die Firma Schubert baut TLM-Verpackungsmaschinen. TLM bedeutet Top Loading Maschine, d.h. die Aufgabe einer TLM-Maschine ist in der Regel das Aufrichten, Befüllen und Verschließen von Schachteln. TLM-Maschinen bestehen aus Teilmaschinen, die über Transmodulstrecken miteinander verbunden sind. Transmodule transportieren Produkte und Verpackungseinheiten, die Prozessvernetzung wird einfacher und es ergeben sich neue Möglichkeiten.

In zahlreichen Branchen gibt es extrem zeitkritische Prozesse, deren exakte Bearbeitung entscheidend für die Produktqualität und die Produktionsgeschwindigkeit ist. Es wird eine Lösung vorgestellt, mit der die genannten Abhängigkeiten eliminiert und dadurch Reaktionszeiten im einstelligen μs-Bereich ermöglicht werden.

Vortrag, gehalten auf der Tagung VDD 2015 in Radebeul am 12. März 2015.

Die Firma Schubert baut TLM-Verpackungsmaschinen. TLM bedeutet Top Loading Maschine, d.h. die Aufgabe einer TLM-Maschine ist in der Regel das Aufrichten, Befüllen und Verschließen von Schachteln. TLM-Maschinen bestehen aus Teilmaschinen, die über Transmodulstrecken miteinander verbunden sind. Transmodule transportieren Produkte und Verpackungseinheiten, die Prozessvernetzung wird einfacher und es ergeben sich neue Möglichkeiten.

Für die Entwicklung eines praxistauglichen Vorhersagemodells für die Strahlreinigung wird ein Ansatz motiviert, welcher auf der Zerlegung in abhängig vom Anwendungsfall parametrierbare Teilprozesse beruht. Als Ausgangspunkt der Modellierung dient eine reduzierte Konfiguration: der senkrecht auf eine glatte Verschmutzung auftreffende, kohärente isotherme Wasserstrahl. Für diesen Testfall wird die zweidimensionale numerische Berechnung der mittleren Strömung erprobt. Die Validierung erfolgt anhand eigener Messwerte, experimentell und numerisch ermittelter Daten aus der Literatur sowie analytischer Korrelationen für Reynoldszahlen bis Re = U D D/v = 37000.

Aufgrund des rasanten technischen Fortschritts, unter anderem bedingt durch Megatrends wie Funktionsintegration, Individualisierung oder Digitalisierung, sind die Produkte aber auch die Prozesse einem stetigen Wandel unterworfen. Die ehemals systembestimmende Mechanik wird auch in Zukunft noch das Grundgerüst stellen, das elektrisch angetrieben und durch komplexe informationstechnische Einheiten gesteuert wird. Längst ist die Software jedoch zu einem wesentlichen Innovationstreiber im Maschinen- und Anlagenbau geworden.

Viele Prozesse in der Verarbeitungs- und Verpackungstechnik sind durch eine komplexe Wechselwirkung der Wirkpaarung Verarbeitungsgut, i.d.R. Packstoff und/oder Füllgut sowie dem Arbeitsorganen gekennzeichnet. In den überwiegenden Fällen können die Vorgänge und Prozessgrößen im Prozess selbst nicht erfasst werden und einzig das Endergebnis des Vorgangs bewertet werden, worüber ein empirischer Zusammenhang zu dem Prozesseingangsgrößen hergestellt werden. Der Prozess selbst stellt sich dabei als „Black-Box“ dar, bei dem die orts- und zeitaufgelösten Prozessgrößen der Verarbeitungsgüter in der Regel unbekannt und auch messtechnisch nur schwer zu erfassen sind. Physikalische Prozesssimulationen erlauben die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern (Stellgrößen des Prozesses) und den Prozessgrößen, wie beispielsweise vorherrschenden Temperaturen und deren Verteilung oder lokal wirkende Prozesskräfte und daraus resultierende Beanspruchungen der Verarbeitungsgüter unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften der Verarbeitungsgüter abzubilden. Vor diesem Hintergrund werden nachfolgend am Beispiel von Siegel- und Thermoformprozessen die Potenziale in Hinblick auf die Prozessanalyse und daraus abgeleiteter Prozessverbesserungen in der Kunststoffverarbeitung diskutiert.