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.

Wissenschaft trifft Praxis - das Motto der Tagung steht für einen Dialog, der in diesen Tagen besonders von folgenden Spannungsfeldern lebt: Komplexe Prozesse vs. einfache Maschinenbedienung, Adaptivität vs. Robistheit, Flexibilität vs. effizienz, technischer Vorsprung vs. technischer Aufwand. Zwischen diesen und anderen Themenfeldern gibt es Schnittmengen aber auch spannende Antagonismen. In 34 Vorträgen + 5 Plenarbeiträgen werden neue Gedanken und Lösungsansätze vorgestellt, die Wissen vermitteln und Anregungen bieten.

Getrieben durch einen rapid wachsenden Verbrauchermarkt für Lebensmittel und Getränke, insbesondere in Schwellenländern wie China, Brasilien und Indien, werden an den Verpackungssektor hohe Anforderungen hinsichtlich der Verpackungsqualität und -formen und nicht zuletzt der Stückzahl gestellt. Bei der Entwicklung von Verpackungssystemen stellt die Leistungssteigerung das vorrangige Ziel für die Verpackungsmaschinen- und Packstoffhersteller stellt dar. Die SIG Combibloc Systems GmbH, einer der weltweit führenden Systemanbieter von Packstoff und entsprechenden Füllmaschinen für Getränke und Lebensmittel, hat sich als Ziel gesetzt, die Leistung eines ihrer Verpackungssysteme um 50 % zu steigern.

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.

Unter dem Motto „Verarbeitung & Verpackung 4.0“ gab es 47 Vorträge zu folgenden Themenschwerpunkten: Bewegungstechnik und Robotik, Verteilte Prozessintelligenz, Prozesssicherheit, Adaptivität und Wandelbarkeit von Verarbeitungsprozessen, hygienegerechte Produktion in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion sowie zu neuen Ansätzen aus dem Bereich der Simulation und der Prozessoptimierung. Das Anwenderforum – ein eher praxisorientierter Vortragsstrang - bot Vorträge und Disskussionsraum zu Themen wie Smart Tool und zu neuen Ansätzen der Prozessüberwachung und –kontrolle durch die gezielte Datenanalyse.

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.