ZWEIJAHRESBERICHT BIENNIAL REPORT 2013 2014
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ZWEIJAHRESBERICHT
BIENNIAL REPORT
2013 - 2014
www.kunststofftechnik.at
IMPRESSUM Responsible for the content: Univ.-Prof. Gerald Pinter Layout: Mag. Andreas Pompenig Department Polymer Engineering and Science Otto Glöckel-Straße 2, 8700 Leoben, Austria +43 3842 402 2101 kunststofftechnik@unileoben.ac.at www.kunststofftechnik.at
Inhaltsverzeichnis
Table of Contents
6
Department Kunststofftechnik
Department Polymer Engineering and Science
20
Forschung & Projekte
Research & Projects
48
Lehre
Academic Teaching
54
Kooperationen
Cooperation
60
Veranstaltungen
Events
3
Univ.-Prof. Dr. Gerald Pinter
DEPARTMENTLEITUNG gerald.pinter@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2101
Vorwort
Preface
D T
er letzte Bericht über die Aktivitäten am Department Kunst- he last annual report about the activities of the Depart-
stofftechnik (2010 – 2012) war geprägt vom Zusammen- ment of Polymer Engineering and Science (2010 - 2012) was
schluss der Lehrstühle zum Department Kunststofftechnik shaped by the foundation of the department and in particu-
und vor allem vom Umzug in das neue „Zentrum für Kunststoff- lar by the relocation of the chairs to the new Polymer Centre in
technik“ im Herzen von Leoben. Erstmals waren somit alle Lehr- the heart of Leoben. For the first time all chairs were located un-
stühle in einem Haus vereint und die Überzeugung war groß, dass der one and the same roof. Everyone was convinced that thereby
dadurch die Synergien zwischen den Lehrstühlen viel besser ge- the teamwork would be strengthened and the Department would
nutzt werden können und die Kunststofftechnik zu weiteren Hö- reach new heights...
henflügen ansetzen kann...
... and this is exactly what happened.
...und so ist es auch gekommen.
The years 2013 and 2014 showed that the founding of the De-
Die Jahre 2013 und 2014 haben gezeigt, dass die Gründung des
partment of Polymer Engineering and Science did not just pay lip
Departments 2011 kein Lippenbekenntnis war, sondern dass die
service. On the contrary, the individual chairs started to work to-
Lehrstühle der Kunststofftechnik dieses Miteinander auch bewusst
gether passionately: In weekly meetings the heads of the chairs
leben. In den montäglichen Zusammenkünften tauscht sich das
Professorenkollegium ausführlich aus und gemeinsame Aktivitä- exchange ideas and endeavour to harmonise mutual activities. We
ten werden abgestimmt. Wir freuen uns sehr, dass uns seit 1. Sep- are very proud to announce that on the 1st of September 2014
tember 2014 auch die erste Professorin im Bereich der Kunststoff- the first female professor in polymer science was appointed. Prof.
technik tatkräftig unterstützt. Frau Univ.-Prof. Dr. Clara Schuecker Dr. Clara Schuecker took over the Chair for Designing Plastics and
hat die Leitung des Lehrstuhls für Konstruieren in Kunst- und Composite Materials from em. o. Univ.-Prof. Dr. Rudolf Wörndle.
Verbundstoffen übernommen und die Nachfolge von em. o. Univ.-
Prof. Dr. Rudolf Wörndle angetreten. The chairs took initiative and managed to further increase the
amount of third party funding. This also resulted in a growing
Durch viele gemeinsame Initiativen der Lehrstühle ist es gelun- number of staff: A total of 119 people are currently employed at
gen, das Ausmaß der drittmittelfinanzierten Forschungsprojekte the department of which 60% are third party funded. In particular,
weiter zu steigern. Das spiegelt sich auch in der Mitarbeiterinnen- the two Christian Doppler laboratories for High Efficient Compos-
und Mitarbeiterstruktur wider: Insgesamt sind 119 Personen (88 ite Processing and for Functional and Polymer Based Inkjet Inks as
Vollzeitäquivalente-VÄ) am Department beschäftigt, wobei 60 % well as the Polymer Competence Center Leoben GmbH (PCCL), one
(52 VÄ) davon drittmittelfinanziert sind. Insbesondere haben dazu of the most successful Comet-K1 centres in Austria, contributed
die beiden Christian Doppler (CD) Labore mit den Schwerpunkten significantly to this success. In 2013 and 2014, we cooperated
„Funktionelle Druckertinten auf Polymerbasis“ und „Hocheffizien- with more than 150 industrial and more than 100 scientific part-
te Composite Verarbeitung“ sowie die nachwievor enge Zusam- ners all over the world. This can be taken as a strong signal that
menarbeit mit der Polymer Competence Center Leoben GmbH the path chosen by the Department of Polymer Engineering and
(PCCL), einem der erfolgreichsten Comet-K1 Zentren in Österreich, Science leads in the direction of international excellence.
beigetragen. In den Jahren 2013/2014 bestanden aktive Kontakte
zu mehr als 150 Firmenpartnern und mehr als 100 wissenschaft-
In academics, a focus on internationality is absolutely essential.
lichen Institutionen auf der ganzen Welt. Ein deutliches Zeichen
Although the courses held in the Bachelor’s programme will con-
dafür, dass der eingeschlagene Weg der Leobener Kunststofftech-
tinue to be in German, several lectures in the Master’s and PhD
nik in Richtung internationale Exzellenz weiter vorangetrieben
programmes however will be offered in English. This is a necessary
werden konnte.
4
Auch in der Lehre wird auf Internationalität gesetzt. Während im step as the number of international PhD candidates increases per-
Bachelorstudium die Lehrveranstaltungen durchwegs in Deutsch manently.
abgehalten wurden und auch zukünftig werden, haben wir be-
gonnen, im Master- und Doktoratsstudium englischsprachige Unfortunately, this does not apply to the number of first year
Fach-Lehrveranstaltungen anzubieten. Das ist ein notwendiger students in Polymer Engineering and Science. Only with the help
Schritt, da die Anzahl insbesondere an nicht deutsch-sprechenden of committed public relation work, the department managed
Doktorandinnen und Doktoranden ständig steigt. to maintain a number of almost 50 first year students. In many
discussions with pupils and young people we had to realise that
Leider können wir das von den Anfängerzahlen des Bachelorstudi- plastic has a really poor reputation. In particular, the problems of
ums Kunststofftechnik nur bedingt behaupten. Nur durch die en- waste disposal and the pollution of the oceans with plastic waste
gagierte Öffentlichkeitsarbeit des Departments ist es gelungen, die contribute to this negative image. Not long ago I found an inter-
Zahlen im Bereich von knapp 50 zu halten. In vielen Gesprächen
esting statement in the Austrian newspaper “Die Presse” in one of
mit Schülerinnen und Schülern müssen wir immer wieder fest-
the rare well-grounded articles about plastic: “Plastic is not the
stellen, dass Kunststoffe insbesondere wegen der Müllproblematik
problem, but humans are. Plastic asceticism is not necessary, but
derzeit ein sehr negatives Image haben. Vor einiger Zeit habe ich
humans need to learn how to avoid “unnecessary” plastic and how
in einem der wenigen sehr fundierten Artikel zu diesem Thema
in der Tageszeitung „Die Presse“ eine sehr passende Aussage ge- to correctly recycle plastic. A “Plastic Planet” can be a good place
funden: „Nicht der Kunststoff ist das Problem, der Mensch ist es. to live in when people understand how to use this material in a
Eine Plastik-Askese ist nicht nötig. Wohl aber, dass Menschen ler- sustainable way.” To pass on this knowledge is not only the task of
nen, „überflüssiges“ Plastik zu meiden und gebrauchten Kunststoff our teaching staff, but also the task of our responsible graduates.
richtig zu entsorgen. Auch ein „Plastic Planet“ kann ein guter Ort
sein, wenn die Menschen wissen, wie sie mit dem Rohstoff umge- Satisfied students, successful graduates, well-attended colloqui-
hen.“ Dieses Wissen zu vermitteln ist unsere Aufgabe als Lehrende ums and events, innovative research projects and numerous pub-
aber auch Aufgabe unserer verantwortungsvollen Absolventinnen lications and oral presentations have shaped the last two years in
und Absolventen der Kunststofftechnik. Leoben. This further contributed to a strengthening of the Austri-
an plastic industry in the international competition.
Zufriedene Studierende, erfolgreiche Absolventinnen und Absol-
venten, gut besuchte und interessante Kolloquien und Veranstal-
tungen, innovative Forschungsprojekte und zahllose Publikationen
und Vorträge haben die letzten zwei Jahre in Leoben geprägt und
haben weiter auch dazu beigetragen die Kunststoffindustrie in Ös-
terreich im internationalen Wettbewerb zu stärken.
Glück Auf!
Prof. Gerald Pinter
5
KAPITEL 1
KUNSTSTOFFTECHNIK LEOBEN
POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE LEOBEN
6
1
• Mehr als 100 Kunststofftechnikerinnen & • Partnerschaft mit Polymer Competence Center
Kunststofftechniker Leoben GmbH (PCCL)
AUF EINEN BLICK • Moderner Maschinenpark • Kooperationen mit internationalen Unterneh-
• Ausgezeichnete Infrastruktur men & Universitäten seit mehr als 45 Jahren
Department Kunststofftechnik
Department Polymer Engineering and Science
D T
ie Kunststofftechnik Leoben ist ein international anerkann- he Department of Polymer Engineering and Science at the
tes Zentrum für Kunststoffe und kann auf mehr als 45 Jahre Montanuniversität Leoben is an internationally recognized
Erfahrung und Innovation zurückblicken. research institution which has been working in the field of
polymer engineering and science for over 40 years.
Als anerkannter Partner von Industrie und Wirtschaft wird großer
Wert auf die enge Zusammenarbeit mit nationalen und interna- Vitally important for this excellent reputation is the strong coop-
tionalen Unternehmen gelegt. Die gemeinsam mit der Industrie eration with international companies. Special attention is paid to
durchgeführten Forschungsprojekte (vom kleinen Dienstleistungs- collaborative projects ranging from local projects to international
projekt bis zum internationalen EU-Projekt) befassen sich mit der EU-projects. The Department of Polymer Engineering and Science
Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von Kunststoffen so- comprises eight floors across a total area of 6,597 square meters.
wie der Erforschung ihrer physikalischen, chemischen und tech- With its state-of-the-art research facilities, including more than
nologischen Eigenschaften. Das Ziel ist die Erschließung neuer 300 machines, it ticks all the boxes.
1
Anwendungsgebiete für Kunststoffe, die Auswahl bzw. Entwick-
lung eines für eine bestimmte Anwendung am besten geeigneten The Department of Polymer Engineering and Science consists of
Kunststoffs, technologische Optimierungen der Verarbeitungspro- six chairs (professorships) which undertake high-quality research
zesse und die werkstoffgerechte Auslegung von Bauteilen. in the fields of chemistry of polymeric materials, designing plastics
and composite materials, polymer processing, injection moulding
Die sechs Lehrstühle der Kunststofftechnik Leoben verstehen sich of polymers, processing of composites and materials science and
als universelle Ansprechpartner. Dem Leitbild „Vom Rohstoff bis testing of polymers.
zum fertigen Produkt“ entsprechend werden Dienstleistungen von
der Chemie der Kunststoffe über die Werkstoffphysik und Werk- In addition to research and development, the Department of Pol-
stoffprüfung, das Konstruieren in Kunststoffen und die Kunststoff- ymer Engineering and Science is also well known for its excellent
verarbeitung bis zum praktischen Einsatz von Kunststoff-Bautei- training and education. Due to the great importance and wide
len und dem Recycling angeboten. range of the utilization of polymeric materials and due to their
still very high development potential, there is a great demand for
Neben Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten ist die Kunst- technically and scientifically skilled polymer engineers.
stofftechnik Leoben auch ein wichtiger Ausbildungspartner. Viele
Kurse werden in Zusammenarbeit mit der Industrie angeboten.
Die wichtigsten kunststofftechnischen Fachbereiche entlang der
Wertschöpfungskette sind in das Ausbildungsprogramm der Stu-
dienrichtung Kunststofftechnik integriert. Diese fundierte Ausbil-
dung, in Kombination mit dem sechsmonatigen Pflichtpraktikum,
bereitet die Studierenden optimal auf das Berufsleben vor.
7
Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Kern
LEHRSTUHLLEITUNG wolfgang.kern@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2301
Chemie der Kunststoffe
Chemistry of Polymeric Materials
D R
er Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe befasst sich in For- egarding education and science, the Chair in Chemistry of
schung und Lehre mit den Themen makromolekulare Chemie, Polymeric Materials is active in the fields of macromolecu-
physikalische Chemie der Kunststoffe und molekulare Charak- lar chemistry, physical chemistry of polymers, and molecular
terisierung von Polymeren. Weiters werden spezielle Forschungsge- characterization of polymeric materials. Moreover, specific topics
biete, darunter die Photochemie an Polymeren, die Oberflächen- such as photochemistry of polymers, surface and interface chem-
und Grenzflächenchemie sowie die Technologie von funktionellen istry as well as the technology of functional (nano-) composites
(Nano)Composit-Werkstoffen bearbeitet. Die personelle Grundaus- are addressed. The basic personnel infrastructure comprises one
stattung des Lehrstuhls umfasst einen Universitätsprofessor, zwei full professor, two associate professors, one assistant professor
Universitätsdozenten, einen Assistenzprofessor sowie vier allge- as well as four additional staff members. Third party funding is
meine Bedienstete. Eine weitere wesentliche Säule des Lehrstuhls an essential resource for the scientific activity of the chair. From
sind drittmittelfinanzierte Forschungsprojekte. Aus diesen Dritt- publicly funded projects and contractual research, additional 17
mitteln werden zusätzliche 17 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (= employees (13.1 FTE, status 12/2014) are financed. Moreover, sev-
13,1 Vollzeitäquivalente) am Lehrstuhl beschäftigt (2014). Darüber eral employees of PCCL perform their research work at the chair,
hinaus tragen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Polymer Com- and thus contribute to the overall success.
petence Center Leoben GmbH (PCCL), die ihre Forschungsarbeit am
Lehrstuhl ausführen, entscheidend zum Erfolg bei. The main research topics are:
Schwerpunkte: • Photochemistry of polymers (synthesis and photopatterning
of UV reactive polymers, light-induced polymerization, optical
• Photochemie an Polymeren (Synthese und Photostrukturie- structures)
rung UV-reaktiver Polymere, lichtinduzierte Polymerisation,
• Christian Doppler Laboratory for Functional and Polymer
optische Strukturen)
based Inkjet Inks
• Christian Doppler Labor für Funktionelle Druckertinten auf
• Cross-linked polymers (thermal and radiation assisted
Polymerbasis
cross-linking / curing of polymers and composite materials)
• Vernetzte Polymere (thermische und strahlungsinduzierte
• Surface modification and activation of polymers (plasma, co-
Härtung / Vernetzung von Polymeren und Compositen)
rona, UV; functional coatings)
• Oberflächenmodifizierung und –funktionalisierung von
• Functionalization of inorganic surfaces such as oxidic fillers,
Kunststoffen (Corona- und Plasmaaktivierung, UV-Aktivie-
fibres, and metals with organic groups (self-assembled mon-
rung, Aufbringung von Beschichtungen)
olayers, silane coatings etc.)
• Funktionalisierung von anorganischen Oberflächen, z.B. oxi-
• Molecular characterization of polymers (size exclusion chro-
dische Füllstoffe, Fasern, Metalle, mit organischen Gruppen
matography, fractionation techniques, spectroscopy etc.)
(„self-assembled monolayers“, Silankopplungen etc.)
• Molekulare Charakterisierung von Polymeren (Größenaus-
schluss-Chromatographie, Trenn- und Fraktioniertechniken,
Spektroskopie etc.)
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Univ.-Prof. Dr. Clara Schuecker
LEHRSTUHLLEITUNG clara.schuecker@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2501
Konstruieren in Kunst- und Verbundstoffen
Designing Plastics and Composite Materials
D W
er Neustart des Lehrstuhls durch die Berufung von Prof. ith the appointment of Prof. Schuecker as the new pro-
Schuecker wird für eine Neuausrichtung in Forschung und fessor for Designing Plastics and Composite Materials,
Lehre genutzt. Dafür wurden die Lehrstuhllabors abgegeben. the chair adopts a new course with a strong focus on re-
Stattdessen ist derzeit der Aufbau einer leistungsstarken EDV in search and teaching activities. As a result, labs formerly belonging
Planung, die auch für komplexe Problemstellungen im Bereich Fini- to the chair were given to other institutes. Instead, the planning
te Elemente Simulation (Stichwort: Crash-Simulation) geeignet ist. of a high-performance computing infrastructure suitable for com-
plex problems in the field of finite element simulation (keyword:
Die Forschung des Lehrstuhls wird auch in Zukunft in der anwen- crash simulation) is currently under way.
dungsorientierten Grundlagenforschung positioniert sein mit dem
Ziel, vorhandene Lücken zwischen wissenschaftlicher Forschung The research focus of the chair will remain on fundamental re-
und industrieller Praxis zu schließen und den sich stetig verän- search with special regard to practical application. The aim is
dernden Prozesstechniken sowie Material- und Bauteilanforde- to close existing gaps between scientific research and industrial
rungen Rechnung zu tragen: practice, reflecting the constantly changing process technologies
and requirements for materials and components:
• Materialmodellierung und Versagensbewertung
• auch für 3D-Textilverstärkung • Material modelling and failure analysis
• neue Faser- und Matrixmaterialien • also for 3D textile reinforcements
• new fibre and matrix materials
• Berücksichtigung von 3-achsigen Spannungszuständen
• consideration of 3-axial stress states
• Standardisierung von Berechnungsmethoden
• standardization of analysis methods
• Mehrskalenmodellierung von komplexen Strukturen
• Multi-scale modelling of complex structures
• Realistische Bauteilsimulation bei komplexen Belastungen • Realistic structural analysis under complex loading
• Werkstoffgerechtes Bauteildesign & Strukturoptimierung • Material-appropriate structural design and optimization
• Ermüdungsverhalten von Verbundwerkstoffen • Fatigue behaviour of composite materials
Als Querschnittsthema ist diesen Forschungsschwerpunkten der The cross-sectional topic these research areas have in common
methodische Zugang über die Finite Elemente Methode in Kom- is the methodological approach using the finite element method
bination mit Optimierungsmethoden oder analytischen Ansätzen in combination with optimization techniques or analytical ap-
gemein. Im Sinne der praktischen Anwendbarkeit ist die Modell- proaches. In view of the goal of practicality, modelling is primarily
bildung primär auf der Laminat- oder der Strukturebene angesie- based on the laminate or structural level, while micromechani-
delt, während mikromechanische Betrachtungen im Hintergrund cal modelling approaches will be less prominent. Furthermore, an
stehen. Es wird ein interdisziplinärer Forschungsansatz mit enger interdisciplinary research approach will be followed with close
Zusammenarbeit von Produktion, Prüfwesen, Konstruktion und interaction of production, testing, construction and calculation
Berechnung verfolgt, welcher durch die ausgezeichnete Einbet- which is made possible by the excellent embedding of the Chair
tung im Department Kunststofftechnik ermöglicht wird. within the Department of Polymer Engineering and Science.
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Univ.-Prof. Dr. Clemens Holzer
LEHRSTUHLLEITUNG clemens.holzer@unileoben.ac.at
+43 3842 402 3501
Kunststoffverarbeitung
Polymer Processing
D T
er Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung beschäftigt sich seit he Chair of Polymer Processing looks back on more than 40
über 40 Jahren mit den vielfältigen Aspekten der Kunststoff- years of great achievements in the field of polymer process-
verarbeitung. Das bestens ausgestattete Technikum mit moder- ing. The chair addresses current research topics such as na-
nen Maschinen und Anlagen ist international herausragend. Dadurch notechnology, waste utilization and energy savings. Numerous
wurde eine umfassende Erfahrung und spezielles Know-How vor al- successful national and international projects devoted to basic as
lem in den folgenden Gebieten der Kunststoffverarbeitung aufgebaut: well as applied research have generated a broad base of knowl-
edge in different polymer processing techniques. Areas of research
Spritzgießen emphasis include:
• Sensorik und Aktorik in Spritzgieß-Werkzeugen
• Qualitätskonzepte für das Spritzgießen Injection Moulding
• Mikro- und nanostrukturierte Oberflächen • Sensor and actuator technologies in moulds
• Entformungsverhalten • Quality management
• Hochtemperatur-Thermoplaste • Micro- and nano-structured surfaces
• Measuring of demoulding forces
Extrudieren • High temperature thermoplasts
• Mehrschichtextrusion
Extrusion
• Schäumen
• Multilayer extrusion
• Verfahrensoptimierung und Materialentwicklung für 3D-Druck
• Foaming
• Regelkonzepte für die Steigerung der Qualität
• Optimization of processes and material for 3D printing
Compoundieren • Development of control strategies for high quality
• Entwicklung neuer Compounds
Compounding
• Verbesserung der Flammbeständigkeit (halogenfrei)
• Development of tailor-made compounds
• Recycling von technischen Kunststoffen
• Halogen-free flame retardants
• Biopolymere
• Recycling of technical thermoplasts
Simulation • Biopolymers
• Simulation beim Spritzgießen, Extrudieren, Thermoformen Simulation
• Einfluss von Stoffdaten auf Simulationsergebnisse • Simulation in injection moulding, extrusion, thermoforming
• Modellierung und Simulation von Schnecken, Düsen und Mischern • Importance of material data on simulation results
Stoffdatenbestimmung • Modelling of screws, dies, and mixing elements
• Rheologische und thermodynamische Stoffdaten für FEM-Si- Material Data Measurement
mulationen • Rheological and thermodynamical data for FEM-simulations
• Rheologie von hochgefüllten Polymersystemen • Rheology of highly filled polymer systems
• Charakterisierung des Fließverhaltens von PIM-feedstocks • Characterization of the flow behaviour of PIM-feedstock
10Univ.-Prof. Dr. Walter Friesenbichler
LEHRSTUHLLEITUNG walter.friesenbichler@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2901
Spritzgießen von Kunststoffen
Injection Moulding of Polymers
D T
ie Spritzgießtechnik nimmt innerhalb der Kunststoffwirt- he injection moulding (IM) technology plays an important role
schaft eine besondere Position ein. Sie ist in vielen Branchen within the plastics industry. Being the technology driver in
Technologietreiber und weist unter den Kunststoffverarbei- many branches, injection moulding shows by far the highest
tungsverfahren das höchste Innovationspotential auf. potential for innovation among the plastics processing technologies.
Wir, der Lehrstuhl für Spritzgießen, sehen unsere Aufgabe dar- We at the institute of Injection Moulding of Polymers at the De-
in, diese Technologie hinsichtlich Simulation, Prozessführung und partment of Polymer Engineering and Science see our responsibil-
höchste Wirtschaftlichkeit weiterzuentwickeln, die Ergebnisse un- ity in contributing to the further development of this technology
serer Forschung an die Industrie und Wirtschaft weiterzugeben towards its highest economic efficiency. We focus on IM simu-
und so für die Gesellschaft nutzbar zu machen. Im Bereich der lation, process control, special technologies and part inspection.
Lehre ist es unsere Aufgabe, den Studierenden das Fachwissen auf We also regularly publish our results within the scientific com-
dem Gebiet des Spritzgießens so zu vermitteln, dass sie dieses in munity and the plastics industry, including SMEs. In academic and
ihrer späteren Tätigkeit in Industrie und Wirtschaft erfolgreich post graduate education, our main task is to teach our students
einsetzen können. in IM fundamentals, IM simulation and process control as well as
in applied technologies in order to prepare them for a successful
Schwerpunkte: industrial career.
• Systematische Entwicklung von Spritzgussteilen und –syste-
Our main research topics are:
men mit besonderer Berücksichtigung der Simulation
• Spritzgusssimulation für Thermoplaste und Elastomere • Systematic design of injection moulded parts and systems
• Prozessoptimierung im Hinblick auf einen robusten Prozess with special focus on simulation techniques
• Spritzgießcompoundieren und Materialentwicklung von • Injection moulding simulation for thermoplastics and rubber
Polymer Nanocomposites compounds
• Variothermes Spritzgießen • Process optimization with focus on robust process control
• Elastomerspritzgießen • Injection moulding compounding and material development
• Expansionsspritzgießen of polymer nanocomposites
• Praktische Messung von Viskositätsdaten für Kautschukmi- • Rapid heat cycle moulding
schungen • Rubber injection moulding
• Benetzungsverhalten von Polymerschmelzen • Expansion injection moulding
• Oberflächenstrukturen und Erscheinungsbild von Spritzgieß- • Practical viscosity measurement of rubber compounds
teilen (in Kooperation mit dem PCCL) • Wetting behaviour of polymer melts
• Reibung und Verschleiß in der Kunststoffverarbeitung • Characterization of surface topography and visual appearance
(in cooperation with PCCL)
• Friction and wear analysis on plastics tool steels
11Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Schledjewski
LEHRSTUHLLEITUNG ralf.schledjewski@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2701
Verarbeitung von Verbundwerkstoffen
Processing of Composites
V C
erbundwerkstoffe bilden eine hervorragende Basis, um omposite materials are the best choice for lightweight solu-
Leichtbaulösung umzusetzen und können damit zur Res- tions and thus greatly contribute to resource conservation.
sourcenschonung beitragen. Der sinnvolle Einsatz von Ver- A meaningful use of composite materials is the key for a for-
bundwerkstoffen stellt einen Schlüssel für die zukunftsorientierte ward-looking and sustainable development of our society. Putting
und nachhaltige Entwicklung unserer Gesellschaft dar. Dies ist die this vision into practice has therefore become the goal to which
Vision, der sich die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Lehr- the employees of the Chair of Processing of Composites have ded-
stuhls verpflichtet sehen und der sie durch ihr persönliches En- icated their individual work. As a result, the mission of the chair is
gagement wertvolle Beiträge leisten wollen. Die Mission des Lehr- the development of processing techniques of polymer-based fibre
stuhls ist folglich die Entwicklung von Verarbeitungstechnologien reinforced composite materials. Accordingly, the main research
zur Herstellung von polymerbasierten Faserverbundwerkstoffen. topics are:
Dafür bearbeiten wir folgende Forschungsschwerpunkte:
• Process development
• Prozessentwicklung • Relationship process - material structure - component
• Wechselwirkung Prozess-Materialstruktur-Bauteileigen- properties
schaften • Process modelling and process simulation
• Prozessmodelle und Prozesssimulation • Process automation
• Prozessautomation • Process optimization
• Prozessoptimierung • Economic assessment
• Wirtschaftlichkeitsbewertung
The years 2013 and 2014 have proven to be very decisive and ex-
Die Jahre 2013 und 2014 waren für den Lehrstuhl 24 äußerst citing 24 months. Besides the ongoing set-up of infrastructure,
spannende Monate. Neben der Fortführung der seit Gründung also the acquisition of project funding and the resulting increase
2010 laufenden Aufbauarbeiten, war die Entwicklung im Projekt- of staff have marked important steps during this time. In total
bereich und damit einhergehend die personelle Verstärkung prä- three nationally and two European funded projects built the foun-
gend. Mit insgesamt drei national und zwei europäisch geförder- dation for the 19 person staff (15,1 FTE) as of December 2014.
ten Projekten im betrachteten Zeitraum waren im Dezember 2014 This project group includes the staff of the chair and the staff
insgesamt 19 Personen (15,1 VZÄ) am Lehrstuhl (inklusive dem of the Christian Doppler Laboratory for High Efficient Composite
Christian Doppler Labor für Hocheffiziente Composite Verarbei- Processing. The basis has thus been established to make it possible
tung) beschäftigt. Damit war die Basis gegeben, um in insgesamt to present the work results in nearly 50 publications to the public.
nahezu 50 Publikationen die Arbeitsergebnisse der Gruppe der Öf-
fentlichkeit zugänglich zu machen.
12Univ.-Prof. Dr. Gerald Pinter
LEHRSTUHLLEITUNG gerald.pinter@unileoben.ac.at
+43 3842 402 2101
Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe
Materials Science and Testing of Polymers
D T
er Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststof- he Chair of Materials Science and Testing of Polymers (WPK)
fe agiert als Bindeglied zwischen der Materialsynthese und is acting as a link between material synthesis and modifica-
-modifikation einerseits und der Kunststoff- und Verbund- tion, component design and processing. The personnel consist
werkstoffverarbeitung sowie der Konstruktion und Bauteilausle- of one professor, one assistant professor, one senior researcher,
gung andererseits. Der Lehrstuhl ist mit einem Universitätspro- two university assistants, two technicians and a secretary. Ad-
fessor, einer Assistenzprofessorin, einem Senior Researcher, zwei ditionally, the WPK employs 21 researchers and technicians (12
Universitätsassistenten und drei allgemeinen Bediensteten ausge- full time equivalents, 12/2014) that are financed by third party
stattet. Zusätzlich beschäftigt das WPK über drittmittelfinanzierte funding.
Forschungsprojekte 21 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (12 Voll-
zeitäquivalente - Stand 2014). The main research goals of the WPK are based on two fundamen-
tal approaches:
Die generellen Forschungsziele des WPK beruhen auf zwei we-
sentlichen Ansätzen:
• Establishing structure-property-performance relationships in
polymeric materials on all size scales (molecular-nano-mi-
• Aufstellung von Struktur-Eigenschafts-Performance Zusam-
cro-meso-macro) with the goal of material optimization and
menhängen in polymeren Werkstoffen in allen Größenord-
nungen (molekular-nano-mikro-meso-makro) mit dem Ziel development
einer Materialoptimierung und – entwicklung • Modelling and prediction of structural and functional prop-
• Modellierung und Vorhersage von Struktur- und Funktions- erties with the goal of designing and optimizing components
eigenschaften mit dem Ziel des Designs und der Optimierung
von Bauteilen Our research is based on the premises of saving resources and
achieving sustainability by combining material and energy effi-
Die Ausrichtung der Forschung erfolgt insbesondere unter den As- ciency. The above described research goals of the WPK are thus
pekten von Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung durch Ver- represented in following fields of research:
knüpfung von Werkstoff- und Energieeffizienz.
Diese übergeordneten Forschungsschwerpunkte des WPK bilden • Morphology and structural analysis (microscopy, ther-
sich in folgenden Arbeitsbereichen ab: mo-analysis, spectroscopy, X-ray analysis)
• Mechanical behaviour under complex loading (creep, crash
• Morphologie und Strukturanalyse (Mikroskopie, Thermoama- and impact, fatigue, component testing, fracture mechanics)
lyse, Spektroskopie, Röntgenanalyse) • Thermal and optical properties
• Mechanisches Verhalten (Kriechen, Crash und Impact, Ermü- • Ageing (temperature, environment)
dung, Bauteilprüfung, Bruchmechanik) • Material laws, failure criteria, life-time modelling
• Thermische und optische Eigenschaften
• Alterung (Temperatur, Medien)
• Materialgesetze, Versagenskriterien, Lebensdauer-Modellierung
13Dienstleistungen
Services
D O
em Leitbild „Vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt“ ent- ur research focus is on the development and selection of
sprechend werden Dienstleistungen von der Chemie der suitable polymeric materials for new applications, the de-
Kunststoffe über die Werkstoffphysik und Werkstoffprü- sign and construction of plastic components and compos-
fung, das Konstruieren in Kunststoffen und die Kunststoffverar- ites, the development, optimization and application of suitable
beitung bis zum praktischen Einsatz von Kunststoffbauteilen und processing technologies, chemical analyses, physical, mechan-
dem Recycling angeboten. ical and other technical examinations, the testing of appli-
cation properties, the determination of quality criteria, production
Materialdaten and planning tasks and feasibility studies.
• Stoffdatenbestimmung: Thermoplaste, Elastomere, WPC und
PIM-Feedstocks für die Prozesssimulation Material data
• Material data for simulation, thermoplastics, rubbers and
Prozesse und Simulation elastomers, WPC and PIM-Feedstocks
• Systematische Bauteilauslegung
• Prozessentwicklung und robuste Prozessführung Processes and Simulation
• Spezielle Verarbeitungsverfahren wie Spritzgießcompoundie- • Component design
ren oder Expansionsspritzguss und Exjection • Process development and robust process management
• Special processing procedures such as injection moulding
Prüfung und Analyse compounding, expansion injection moulding and exjection
• Charakterisierung und Identifizierung von Polymeren
• Morphologie- und Strukturanalyse Testing and Analysis
• Mechanische und physikalische Werkstoff-prüfung • Polymer testing and identification
• Oberflächenanalytik • Morphological and structural analysis
• Bauteilprüfung und Schadensanalyse • Mechanical and physical material testing
• Materialauswahl und Materialentwicklung • Surface analysis
• Component testing and failure analysis
Nachhaltigkeitsmanagement • Material selection and material development
• Prozessanalysen
• Ökobilanzen Sustainability
• Process analysis
Weitere umfassende Kooperationsmöglichkeiten (z. B. Antragser- • Life cycle assessment
stellung für Fördergelder), Beratung und Schulungen.
Various options of cooperation, consulting and customer-specific
training.
Vom Molekül zum Bauteil
14Neue Professorin für Konstruieren in Kunst- und Verbundstoffen
New Professor for Designing Plastics and Composite Materials
A U
n der Montanuniversität gefällt Univ.-Prof. Dr. Clara Schue- niv.-Prof. Dr. Clara Schuecker, who is the new professor for
cker, die mit 1. September 2014 den Lehrstuhl für Konstru- Designing Plastics and Composite Materials since Septem-
ieren in Kunst- und Verbundstoffen am Department Kunst- ber 1st, 2014, especially appreciates the sound fundamental
stofftechnik übernahm, die solide Grundlagenausbildung gepaart education the students receive at the Montanuniversität in com-
mit den guten Kontakten zur Industrie. Die intensive Vernetzung bination with the excellent industry contacts. The cooperation of
von Wissenschaft und Industrie ist ihr ein großes Anliegen, da scientific research and applied industrial practice is particularly
in vielen Fällen die universitäre Forschung und industrielle Pra- important to her because they often tend to drift apart. „Although,
xis weit auseinander liegen. Eine Erfahrung basierend auf ihren for example, significant progress has been achieved on the sci-
langjährigen Tätigkeiten in der Wirtschaft und an verschiedenen entific side in material modelling, these methods are often not
Forschungseinrichtungen, wo sie sich mit der Materialmodellie- appropriate in industrial applications as some of the theoretical
rung und Bauteilsimulation für Verbundwerkstoffe beschäftigte. assumptions are not valid for structural parts with complex geom-
„Obwohl zum Beispiel auf wissenschaftlicher Seite große Fort- etries“, she explains This observation is based on her many years
schritte in der Materialmodellierung erzielt wurden, sind theore- of working experience, in both industry and research where Prof.
tische Vereinfachungen in der Praxis oft nicht gültig und vorhan- Schuecker specialized in material modelling and simulation of
dene Methoden daher nicht oder nur eingeschränkt anwendbar“, components made from composite materials.
erklärt Schuecker.
The integration of the various disciplines of polymer engineering
Auch die Vernetzung der verschiedenen Disziplinen der Kunst- and the cooperation with the other five chairs at the Department
stofftechnik durch gute Zusammenarbeit mit den Kolleginnen is also of great importance to Prof. Schuecker. For an improved
und Kollegen am Department ist Schuecker sehr wichtig. Im focus on the Chair’s activities and a better task sharing of the
Sinne einer besseren Aufgabenteilung wurde der Lehrstuhl neu research areas between the different disciplines, the Chair of De-
strukturiert und die Lehrveranstaltungen entsprechend adaptiert. signing Plastics and Composite Materials has been newly struc-
Drei neu eingestellte Universitätsassistentinnen und Universität- tured and its lectures adapted accordingly. With three new uni-
sassistenten gewährleisten den zügigen Neustart des Lehrstuhls. versity assistants the chair’s staff is now ready for a swift restart.
Zur Person About the Professor
Schuecker (Jahrgang 1974) studierte Maschinenbau an der TU Schuecker (born 1974) studied Mechanical Engineering at the Vi-
Wien und beschäftigte sich anschließend vorerst wissenschaft- enna University of Technology. She conducted her scientific re-
lich mit dem mechanischen Verhalten von Verbundwerkstoffen search on the mechanical behaviour of composites and their mod-
sowie deren Modellierung und Simulation. Im Zuge der wissen- elling and simulation not only in Austria, but also several years in
schaftlichen Tätigkeit absolvierte sie mehrjährige Auslandsauf- the USA at Syracuse University and the NASA Langley Research
enthalte in den USA an der Syracuse University und am NASA Center. After her return to Austria in 2009, Schuecker founded a
Langley Research Center. Mit ihrer Rückkehr nach Österreich im consulting company for composite engineering and worked pri-
Jahr 2009 näherte sie sich dem Thema Verbundwerkstoffe von marily in research and development projects for the aeronautics
industrieller Seite mit der Gründung eines Ingenieurbüros, das industry. Being a passionate ice hockey-player, composites and
schwerpunktmäßig vor allem in Forschungs- und Entwicklungs- teamwork play a big role even in Schuecker’s private life.
projekten der Luftfahrtindustrie tätig war. Als passionierter Eis-
hockeyspielerin spielen Verbundwerkstoffe und Teamwork bei
Schuecker auch privat eine große Rolle.
15• www.kunststofftechnik/spritzgiessen • 2 Dissertationen
• Gesamtumsatz 2014: ca. € 890.000 • 11 Masterarbeiten und10 Bachelorarbeiten
HIGHLIGHTS • 18 MitarbeiterInnen • 28 Konferenzbeiträge
• Umfangreiche Ausstattung • 71 wissenschaftliche Arbeiten (Fachjournale)
Entwicklung des Lehrstuhls für Spritzgießen
D
er Lehrstuhl wurde im Juli 2010 eingerichtet und hat sich des Landes Steiermark insgesamt ca. 1,4 Mio € investiert. Eine
von anfangs 5 auf derzeit 18 (9,3 VZÄ) Mitarbeiterinnen detaillierte Darstellung der Ausstattung ist auf der Homepage
und Mitarbeiter entwickelt. Zusätzlich werden 5 PCCL-Dis- zu finden. Der Lehrstuhl verfügt über 3 Spritzgießmaschinen
sertanten betreut. Bei einem Gesamtumsatz Ende 2014 von knapp (Schließkräfte 1800, 1300 und 1100kN) und eine Kautschukspritz-
€ 890.000 betrug der Drittmittelanteil 50 %. gießmaschine (1600 kN ) sowie verschiedene Spritzgießwerkzeuge
(ISO-Probekörperwerkzeug, Thermoplast- und Kautschuk-Spritz-
Durch inneruniversitäre Vernetzung und interdisziplinäre Zusam- gießrheometerwerkzeug, Variotherm- und Reibversuch-Werkzeug,
menarbeit mit Lehrstühlen und Instituten der Montanuniversi- Versuchswerkzeug mit Aktuatorik, Versuchswerkzeuge für Kaut-
tät werden Synergien zwischen den Fachbereichen Maschinenbau schukspritzgießen). Zudem sind ein Spritzgießcompounder mit
(Bauteilauslegung, Lebensdauervorhersage), Physik (Oberflächen- Leistritz Compounderanlage ZSE27 MAXX – 44D-52D, ein Gum-
charakterisierung), Automation (Oberflächeninspektion), Aufbe- mi Rheovulkameter MonTech D-RPA 3000 sowie ein Hochtempe-
reitung (mineralische Füllstoffe) und der Spritzgießtechnik ge- ratur-Kontaktwinkelmessgerät Krüss DSA100S verfügbar. In der
nutzt, um die Stärkefelder des Lehrstuhls auszubauen. National Simulation wird mit den Softwarepaketen Creo 2.0, CADMOULD
kooperiert der Lehrstuhl intensiv mit dem Polymer Competence 3D-F® samt virtueller Bauteil- und Prozessoptimierung Varimos®,
Center Leoben (PCCL) und in einem ersten Projekt mit dem Insti- Sigmasoft® und Comsol® gearbeitet. Besonderer Dank gilt den Fir-
tut für Extrusion und Compounding an der Johannes Kepler Uni- men Engel Austria GmbH, Wittmann Battenfeld GmbH, Maplan
versität in Linz. Internationale Kooperationen bestehen mit der GmbH sowie PIOVAN Central Europe GmbH für die kostenlose
„National Technical University of Athens“ (viskoelastische Materi- Leihgabe von Spritzgießmaschinen und Peripheriegeräten.
almodellierung), dem IKV an der RWTH Aachen (Kautschukspritz-
gießen, robuste Prozessführung, flexible Produktion), dem Institut Die aktive Forschungstätigkeit des Lehrstuhls im Berichtszeit-
für Kunststofftechnik an der Universität Stuttgart (Spritzgießcom- raum spiegelt sich wider in 2 abgeschlossenen Dissertationen,
poundieren, Biopolymere), dem Forschungszentrum AITIIP und der 11 Master- und 10 Bachelorarbeiten, 28 Konferenzvorträgen, 71
Universität in Zaragoza, Spanien (systematische Bauteilentwick- wissenschaftlichen Arbeiten in Fachjournalen und 10 laufen-
lung, flexible Produktion), der Universität Guimaraes in Portugal den Projekten. Beispiele hierzu bei den Projektbeschreibungen zu
(Reibverhalten von Kunststoffen), der Universität Ghent in Belgien Elastomerspritzgießen und Spritzgießcompoundieren.
und dem Forschungscenter TECOS in Slowenien. An den laufenden
Forschungsprojekten sind insgesamt 20 in- und ausländische Un-
ternehmen beteiligt.
In die technisch-wissenschaftliche Ausstattung des Lehrstuhls
wurde seit Gründung aus Investitionsmitteln des Bundes und
16Progress of the Chair of Injection Moulding of Polymers
T
he Chair of Injection Moulding of Polymers was established in Since the foundation of the Chair of Injection Moulding in 2010,
July 2010 and has since grown from five employees to a staff more than 1.4 Million Euros have been invested in technical
of 18. Additionally, five PhD students from the Polymer Com- equipment by the Austrian government and the regional govern-
petence Center Leoben (PCCL) are supervised as well. At the end ment of the province of Styria. A comprehensive description of
of 2014, the total turnover amounted to approx. € 890,000. 50% the equipment can be found on the homepage of the Department.
of this turnover originate from third-party funds. The Chair of Injection Moulding has three injection moulding ma-
chines (closing force 1800, 1300 and 1100 kN) and a rubber in-
Due to a strong interdisciplinary cooperation between the differ- jection moulding machine (1600 kN) as well as various moulds
ent chairs and institutes of the Montanuniversität Leoben, the (ISO test specimen moulds, rheometer moulds for thermoplastics
Chair of Injection Moulding works closely together with the Chair and rubbers, rapid heat cycle injection mould, friction test injec-
of Mechanical Engineering (component design, lifetime predic- tion mould, actuator injection mould, test moulds for rubber in-
tion), the Institute of Physics (surface characterisation), the Chair jection moulding). Moreover, an injection moulding compounder
of Automation (surface inspection) and the Chair of Mineral Pro- containing a ZSE27 MAXX 44D-52D compounder and a fully-elec-
cessing (mineral fillers). These synergies greatly strengthen and tric 1800kN injection moulding machine, a rubber process analys-
advance the excellence of the Chair of Injection Moulding. On a er MonTech D-RPA 3000 as well as a high temperature contact
national level the chair closely cooperates with the PCCL and and angle measurement device Kruess DSA100-HT400 is available. The
also carried out the first project with the Institute for Extrusion software used for simulation includes: Creo 2.0, Sigmasoft®, Com-
and Compounding at the Johannes Kepler University in Linz. In- sol®, and CADMOULD 3D-F® including Varimos® (for part and pro-
ternationally speaking, the chair collaborates with various uni- cess optimization). Special thanks to Engel Austria GmbH, Witt-
versities and institutes. Among them are: the National Technical mann Battenfeld GmbH, Maplan GmbH as well as PIOVAN Central
University of Athens (viscoelastic material modelling), the Insti- Europe GmbH for the cost-free lending of injection moulding ma-
tute of Plastics Processing in Industry and the Skilled Crafts at chines and peripheral devices.
RWTH Aachen University (rubber injection moulding, robust pro-
cessing, flexible production), the Institut für Kunststofftechnik at In the years 2013 and 2014, two dissertations, eleven Master’s
the University of Stuttgart (injection-moulding compounding, bi- theses and eleven Bachelor’s theses have been completed. Fur-
opolymers), the Aitiip Technology Centre in Spain, the University thermore, 28 conference presentations were held, 71 articles in
of Zaragoza (systematic component development, flexible produc- scientific journals written and 10 projects accomplished. Further
tion), the University of Minho in Guimares/Portugal (friction per- examples for the successful work of the chair (rubber injection
formance), the Ghent University in Belgium and the research cen- moulding and injection moulding compounding) can be found in
tre TECOS in Slovenia. In the ongoing projects, also 20 national the project section of this report.
and international companies are involved.
17• www.kunststofftechnik.at/verbundwerkstoffe • LCMLab
• Neue Großgeräte • PressLab
HIGHLIGHTS • 5 Schwerpunktlabore: • AutoLab
• ContiLab • SimLab
Entwicklung des Lehrstuhls für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen
D
er neu geschaffene Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbund- Polymeren untersucht. Neben der Formpress- und Umformtechnik
werkstoffen hat als sechster Lehrstuhl die Aufstellung der soll auch Sonderverfahren wie z.B. der Vakuumpresstechnik be-
Kunststofftechnik an der Montanuniversität Leoben weiter sondere Beachtung geschenkt werden. Im „AutoLab“ werden die
abgerundet. Polymere Verbundwerkstoffe zeigen seit vielen Jah- thematisch und inhaltlich komplexen Fragestellungen der Pro-
ren ein überdurchschnittliches Wachstum in vielfältigen Anwen- zessüberwachung und -automation bei der Verarbeitung von po-
dungsbereichen. Die Verarbeitungstechnik muss diesem Wachstum lymeren Verbundwerkstoffen untersucht. Die Automation ist als
Rechnung tragen und effiziente Prozesstechnologien bereitstellen, Schlüsselfaktor für die Großserienfertigung zu verstehen. Bei der
die sowohl eine Großserientauglichkeit besitzen, als auch über ei- Verarbeitung von Verbundwerkstoffen stellt vor allem das Hand-
nen hohen Grad der Automation verfügen und damit deren Einsatz ling der Materialien eine Herausforderung dar. Greifertechnologi-
in Hochlohnländern ermöglicht. en für den Transport und Drapierhilfen für eine definierte Werk-
zeugbelegung bei Verwendung von textilen Halbzeugen sind zu
Vor diesem Hintergrund hat sich der Lehrstuhl für Verarbeitung optimieren oder neu zu entwickeln und in Automationskonzepte
von Verbundwerkstoffen in seiner Schwerpunksetzung positio- zu integrieren. Das „SimLab“ widmet sich der intensiven Analyse
niert. Fünf Schwerpunktlabore, drei prozesstechnisch ausgerich- der Prozesse, der Prozessmodellierung und daraus abgeleitet der
tet und zwei auf übergeordnete Aspekte fokussiert, wurden auf- Prozesssimulation. Neben der Verwendung von bereits kommer-
gebaut. Im „ContiLab“ geht es um Verarbeitungsverfahren zur ziell verfügbaren Simulationstools nimmt insbesondere die Ent-
Herstellung gerichtet und kontinuierlich verstärkter Polymere. Als wicklung von neuen Simulationsanwendungen breiten Raum ein.
sehr vielfältig einzusetzende Technologie steht hier die Legetech-
nik im Mittelpunkt. Mit einer intelligenten Legetechnik lassen sich Der bereits 2011 gestartete Aufbau des Lehrstuhls konnte in den
sowohl definiert aufgebaute Binderpreforms für die Weiterver- Jahren 2013 und 2014 in wesentlichen Elementen zu einem Ab-
arbeitung in einem Infiltrationsverfahren, klassische Prepreg-La- schluss gebracht werden. Neben den Großgeräten, 3200 kN Heiz-
minate für eine nachfolgende Konsolidierung in einem Ofenpro- presse mit Vakuumausrüstung, zwei 6-Achsen Knickarmroboter,
zess als auch in situ konsolidierte Bauteile fertigen. Ergänzend Legekopf, Ringwickelanlage, Pultrusionsanlage, Cutter, Permea-
sind weitere Verfahren installiert, wie z.B. kontinuierliche Profil- meter, Werkzeugschließeinheit, 2-Komponenten Harzinjektions-
fertigungsverfahren und Wickelprozesse. Neben der Untersuchung einheit und großvolumiger Ofen, wurde auch die ergänzende
der Wechselwirkung von Prozess und Eigenschaften im Bauteil ist Laborausstattung vervollständigt und zwischenzeitlich ein weit-
eine Fokussierung auf Fragestellungen der Automation gegeben. gehender Labor-Regelbetrieb aufgenommen.
Im „LCMLab“ geht es um Verarbeitungsverfahren und zugehörige
Prozessschritte, bei denen mittels Flüssigimprägnierung vorgefer- Ein Teil der beschafften Anlagentechnik wurde aus Mitteln des Eu-
tigte trockene Verstärkungsstrukturen, sogenannte Preforms, mit ropäischen Fonds für regionale Entwicklung und aus Mitteln des
Harz getränkt und anschließend ausgehärtet werden. Im „Press- Landes Steiermark im Rahmen des Programms „Investition in Ihre
Lab“ wird die presstechnische Verarbeitung von faserverstärkten Zukunft“ gefördert.
18Progress of the Chair of Processing of Composites
W
ith the foundation of the Chair of Processing of Com- of the materials during different processing steps is challenging.
posites, the Department Polymer Engineering and Sci- Gripper systems for transportation and equipment for defined
ence at the Montanuniversität Leoben has been further draping of textiles to be placed in the mould are required. These
expanded. During the last years, polymer-based composite mate- have to be developed or optimized. Another cross-sectional top-
rials have shown an above-average growth in many different are- ic is modelling and simulation of the processes, which is covered
as of application. Therefore, a processing technology is required to by the “SimLab”. Beside already available commercial simulation
provide efficient manufacturing in high volume segments in com- tools, the development of new tools is another important goal.
bination with high degrees of automation for the implementation
in high-income countries. The setup of the laboratory infrastructure has already been start-
ed in 2011, and was successfully completed in 2013/2014. The
By taking this development into account, the Chair of Processing main equipment installed are a 3200 kN heating press with vacu-
of Composites has defined its main fields of interest. For this pur- um chamber, two 6-axis robot systems, a placement head, a ring
pose, five laboratories have been set up of which three follow a winding set-up, a pultrusion line, a cutter, permeameters, a closing
process-oriented approach and two focus on cross-sectional top- unit for moulds, a two-component injection unit and a large-vol-
ics. In the “ContiLab”, processes enabling to build up structures ume oven. Additional laboratory equipment is also available to en-
with well-defined continuous fibre reinforcement are studied. The sure the standard operations in the labs.
highly flexible placement technique is here of major interest. This
technique can be used for dry fibre placement to build up pre- The equipment was partly funded by the “European Regional De-
forms for successive infiltration processes as well as for classical velopment Fund” and by the Austrian province of Styria within the
prepreg placement based on thermoset resin systems or thermo- framework of the “Investition in Ihre Zukunft” programme.
plastic-based materials for in situ consolidation. The lab also cov-
ers continuous profile forming processes and winding techniques.
Beside the study of process-property relationships, another impor-
tant field of interest is process automation. In the “LCMLab”, the
whole process chain of preforming and liquid composite mould-
ing is investigated. In the “PressLab”, form pressing and thermo-
forming are examined. Especially the use of vacuum to support the
resulting part quality is of interest. The cross-sectional and very
complex field of process control and automation is the main re-
search topic of the “AutoLab”. Automation is assumed to be the
key element for high volume production. Especially the handling
19KAPITEL 2
FORSCHUNG & PROJEKTE
RESEARCH & PROJECTS
20
2Forschung an der Kunststofftechnik Leoben
Research at the Department of Polymer Engineering and Science Leoben
E I
ntsprechend der Kernkompetenzen der Montanuniversität Le- n accordance with the core competencies of the Montanuniver-
oben entlang der Wertschöpfungskette integriert auch die sität Leoben, the Department of Polymer Engineering and Sci-
Kunststofftechnik alle notwendigen Fachbereiche „Vom Roh- ence integrates all necessary special fields along the value chain
stoff bis zum fertigen Produkt“: von der Chemie der Kunststof- “from the material to the final product”. They range from chem-
fe über die Werkstoffphysik und –prüfung, das Konstruieren in istry of polymeric materials via material science and testing of
Kunststoffen und die Kunststoffverarbeitung bis zum praktischen polymers, the designing of plastics and composite materials, the
Einsatz von Kunststoff-Bauteilen und dem Recycling. Dement- polymer processing to the application of plastic components and
sprechend breitgefächert sind auch die Forschungsthemen, die in recycling. Consequently, the research topics addressed by the de-
der Kunststofftechnik in Leoben behandelt werden. partment are equally wide-ranging.
The operational implementation of the topics is carried out pre-
Die operative Umsetzung der Themen erfolgt größtenteils in ge-
dominantly in funded projects. Therefore, the department benefits
förderten Projekten, wobei unterschiedliche nationale oder inter-
from the support of various national and international framework
nationale (EU) Förderinstrumentarien genutzt werden. Auf dem
programmes. In the field of pre-competitive cooperative research
Gebiet der vorwettbewerblichen kooperativen Forschung mit Un-
with companies, the department is as a scientific partner signif-
ternehmen ist das Department als wissenschaftlicher Partner icantly involved in the research programme of the Polymer Com-
maßgeblich am Forschungsprogramm der Polymer Competence petence Center Leoben (PCCL). Additionally, two Christian Doppler
Center Leoben GmbH beteiligt. Zudem stärken das Forschungs- Laboratories dealing with “Functional and Polymer Based Inkjet
profil der Kunststofftechnik in Leoben zwei Christian Doppler (CD) Inks” (Assoc.Prof. Dr. Thomas Grießer) and “High Efficient Com-
Labore zu den Themen „Funktionelle Druckertinten auf Polymer- posite Processing“ (Prof. Dr.-Ing. Ralf Schledjewski) add to the
basis“ (Leiter: Assoz.Prof. Dr. Thomas Grießer) und „Hocheffiziente strength of the department’s research profile. The scientific output
Composite Verarbeitung“ (Leiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Schled- of the projects of 2013 and 2014 was impressive: 18 dissertations
jewski). Der wissenschaftliche Output der Projekte 2013/2014 war have been completed and in more than 200 oral presentations and
sehr überzeugend: 18 Dissertationen wurden abgeschlossen und 300 publications scientific knowledge has been presented inter-
die Erkenntnisse in mehr als 250 Vorträgen und 300 Publikationen nationally.
international verbreitet.
On the following pages a selection of projects of the past two
Auf den folgenden Seiten wird ein Querschnitt der in den letzten years is provided. First, the focus is on the two Christian Doppler
zwei Jahren bearbeiteten Forschungsprojekte gegeben. Zunächst Laboratories which undertake research amounting to 250,000 Eu-
wird auf die beiden CD Labore, die je ein jährliches Forschungsvo- ros per year. Second, selected projects carried out by the depart-
lumen von ca. 250.000 EURO bearbeiten, eingegangen, danach auf ment are presented which provide an overview of the typical prob-
typische Fragestellungen und Lösungsansätze der Leobener Kunst- lems and their solutions. Despite the broad range of projects an
stofftechnik in Einzelprojekten. Trotz der großen Breite der Arbei- emphasis on the following topics can be identified: additive man-
ten ist ein gewisser Fokus in den Jahren 2013/14 auf folgende ufacturing, energy efficiency in processing and application, light-
Themen zu erkennen: Additive Fertigung, Energieeffizienz in Ver- weight constructions and hybrid structures, surface characteris-
arbeitung und Anwendung, Leichtbau und Hybridstrukturen, Ober- tics, biogenous plastics, lifetime estimation and recycling.
flächeneigenschaften, Biogene Kunststoffe, Lebensdauervorhersa-
ge-Konzepte und Recycling.
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