Transportbänder mit optimierten Eigenschaften durch die Dotierung mit nanoskaligen Füllstoffen

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1 Leibniz Transportbänder mit optimierten Eigenschaften durch die Dotierung mit nanoskaligen Füllstoffen Prof. Dr.-Ing. L. Overmeyer, Dipl.-Ing. S. Falkenberg, Dipl.-Ing. (FH) T. Wennekamp, Dr. rer. nat. A. Stock Fakultät für Maschinenbau 2007 ITA Dr. A. Stock

2 Inhalt Einführung Graden-Förderer Merge-Förderer Tribometer BMBF-Projekt: DotTrans - Dotierung von Transportbandmaterialien mit nanoskaligen Füllstoffen zur Adaption innovativer Funktionseigenschaften Seite 2

3 Motivation Produktionstechnik Prozesskette innovative Produkte Valmet Automotive; Westruo Gbr.; Gildemeister; HDM Seite 3

4 Motivation Herausforderungen: Hohe Qualität Variable Stückzahlen: Losgröße Eins bis Massenfertigung Variantenreichtum der Produkte Flexibilität des Materialflusses und der Produktion Hoher Automatisierungsgrad Hoher Sicherheitsstandard Präzisionsbauteile Mikrobauteile Und am besten alles zugleich! Seite 4

5 Konsortium Seite 5

6 Prinzipieller Aufbau eines Gurtförderers Abtragung über: Tragrollen z.b.: Tagebaubetrieb Tische (Holz-, Metallplatten) Gepäckförderer Seite 6

7 Projektierte Zielgrößen Benchmark für Fördergurte / Transportbänder: Eindrückrollwiderstand Beaufschlagungsfestigkeit Reibungsparameter Verschleiß Neuartige Fördersysteme: Neue Geometrie (Längere Förderer, andere Mulldung,...) Verbesserte Lebensdauer Neue funktionale Oberflächen (Schwerentflammbar, Lebensmitteltauglich,...) Neue Normen: z.b DIN DIN für Prüfverfahren Seite 7

8 Konstruktion und Fertigung der Transportbänder Seite 8

9 Konstruktion und Fertigung der Transportbänder Masterbatches Extruder Kalander Anforderungen: Nanopartikel müssen diesen Prozess überstehen Seite 9

10 Konstruktion und Fertigung der Transportbänder Kalander Siegling Seite 10

11 Konstruktion und Fertigung der Transportbänder Streichmaschine Menzel Seite 11

12 Konstruktion und Fertigung der Transportbänder Beschichtungen von Transportbändern: TPU-Besch. ohne Nanopartikel, ohne Wachs TPU-Besch. mit Nanopartikel (Silikat) ohne Wachs TPU-Besch. ohne Nanopartikel, mit Wachs (Naturwachs) TPU-Besch. mit Nanopartikel (Silikat) mit Wachs (Naturwachs) Seite 12

13 Graden-Förderer Seite 13

14 Einführung Leichte Transportbänder für die Intralogistik Ingterroll; Transnorm Seite 14

15 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Zusatzgewichte Qualitätsmerkmale: Reibbeiwert Reibung/Temperatur Verschleißbeständigkeit Fördergurt Kraftaufnehmer Seite 15

16 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Kraftaufnehmer Belastungseinheit Fördergurt Tischauflage (frei aufgehängt) Seite 16

17 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Qualitätsmerkmale: Reibbeiwert Reibung/Temperatur Verschleißbeständigkeit Anschluss der Messtechnik Inbetriebnahme und Testmessungen Durchführung von Messungen an Fördergurten aus dem Lieferprogramm der Siegling GmbH Seite 17

18 Optimierung der Prüfstände Durchführung von Messungen an Fördergurten aus dem Lieferprogramm der Siegling GmbH Seite 18

19 Mikroskopaufnahmen Standardtyp ohne Beschichtung Seite 19

20 Graden-Förderer mit Beschichtung Ohne Nanopartikel ohne Wachs Mit Nanopartikel, ohne Wachs Ohne Nanopartikel mit Wachs Mit Nanopartikel, mit Wachs Seite 20

21 Auflast Messungen Seite 21

22 Messungen bei Siegling Seite 22

23 Merge-Förderer Seite 23

24 Einführung Gurtmerges als Zuführ- und Verteileinheiten Transnorm Seite 24

25 Einsatzbereiche Schräggurtförderer Einschleuser unter einem Winkel von 45 und 30 in der Ebene gebaut. Einsatzgebiete: Anschlussförderer an einem Sorter Einschleuser an einem Sammelband Beim Betrieb entstehen hohe Temperaturen an der festen Umlenkung. Seite 25

26 Einführung Seite 26

27 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Qualitätsmerkmale: Reibbeiwert Reibung/Temperatur Verschleißbeständigkeit Seite 27

28 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände PT100, KL. B, TEMP.SENSOR Seite 28

29 Ergebnisse Seite 29

30 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Kraftaufnehmer Kraftaufnehmer Temperatursensoren (PT100) Seite 30

31 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Testmessung Seite 31

32 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Inbetriebnahme und Testmessungen Durchführung von Messungen an Fördergurten aus dem Lieferprogramm der Siegling GmbH in Kombination mit verschiedenen Messerkanten Seite 32

33 Ergebnisse Seite 33

34 Ergebnisse Merge-Förderer mit Beschichtung Seite 34

35 Ergebnisse Merge-Förderer mit Beschichtung Ohne Nanopartikel ohne Wachs Mit Nanopartikel, ohne Wachs Ohne Nanopartikel mit Wachs Mit Nanopartikel, mit Wachs Seite 35

36 Ergebnisse Seite 36

37 Tribometer Seite 37

38 Tribologie Nach DIN gilt folgende Definition: Tribologie ist die Wissenschaft und Technik von aufeinander einwirkenden Oberflächen in Relativbewegung. Sie umfasst das Gesamtgebiet von Reibung und Verschleiß, einschließlich Schmierung, und schließt entsprechende Grenzflächenwechselwirkungen sowohl zwischen Festkörper als auch zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten oder Gasen ein. Seite 38

39 Reibung Reibungsarten: Haftreibung Gleitreibung Rollreibung Bohrreibung (Spin) Reibungsmechanismen: Adhäsion und Scheren Plastische Deformation Furchung und Elastische Hysterese und Dämpfung Seite 39

40 Verschleiß Nach DIN ist der Begriff Verschleiß wie folgt definiert: Verschleiß ist der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers (Grundkörper), hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontaktund Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers. Seite 40

41 Tribometer Randbedingungen: Variable Normkräfte ( N) Variable Reibgeschwindigkeiten (1 mm/s 1000 mm/s) Variabler Reibweg Erfassung der Normal- und Reibkräfte Einhaltung aller sicherheitstechnischen Vorschriften Seite 41

42 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Konstruktion eines Tribometers (Entwurf) Probekörper Tischauflage Gurtprobe Qualitätsmerkmale: Reibbeiwert Reibung/Temperatur Verschleißbeständigkeit Seite 42

43 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Aufbau und Inbetriebnahme des Tribometers Durchführung von Messungen an Gurtproben aus dem Lieferprogramm der Siegling GmbH Seite 43

44 Konstruktion und Fertigung der Prüfstände Seite 44

45 Zusammenfassung Seite 45