Einsatz nachhaltiger Materialien

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1 Zwei bis drei Projekttreffen/Jahr für ein bis zwei Personen je Unternehmen (Erfahrungsaustausch und Schulungen zum Thema, die Teilnehmer können wechseln) Recherchen und Gemeinschaftsuntersuchungen zu den Projektinhalten Zugang zum geschützten Internetbereich Elektronischer Leitfaden zu den Ergebnissen Zielgruppe Das Projekt richtet sich an Unternehmen, die sich einen Überblick über die Möglichkeiten nachhaltiger Werkstoffe verschaffen möchten, die künftig deren Einsatz planen oder die bereits bestehende Produkte im Markt haben und sie fortentwickeln wollen. Ferner ist das Projekt auch für Unternehmen interessant, die als Zulieferer für künftige Projekte gerüstet sein wollen. Projektdaten Projektlaufzeit: Projektstart: Projektkosten: Verbundprojekt Mitgeltende Unterlagen: Allg. Geschäftsbedingungen Projektflyer Projektvereinbarung Informationen Weitere Auskünfte zum Projektinhalt und ablauf erhalten Interessenten über die Internetseite www. kunststoff-institut.de oder sprechen uns direkt an: Dipl.-Ing. Michael Tesch +49 (0) Lüfter: Werzalit GmbH & Co. KG Leistungen für die Projektteilnehmer Dipl.-Ing. Corinna Mädje +49 (0) Prof. Dr.-Ing. Andreas Ujma +49 (0) Projektpartner 1,5 Jahre April x * * Reisekosten sind im Preis nicht inbegriffen. Mitgliedsfirmen der Trägergesellschaft des KunststoffInstituts können zu einem zehn Prozent ermäßigten Projektbeitrag teilnehmen. Die Rechnungsstellung erfolgt in Teilbeträgen zum Start des Projekts und nach der Hälfte der Projektlaufzeit. Kunststoff-Institut für die mittelständische Wirtschaft NRW GmbH (K.I.M.W.) Karolinenstraße Lüdenscheid Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) mail@kunststoff-institut.de Einsatz nachhaltiger Materialien Technische Anwendungen biobasierter Werkstoffe

2 Inhalte Einsatz nachhaltiger Materialien Nachfrage nach Bio-Produkten wächst Das wachsende Bewusstsein für die Endlichkeit unserer natürlichen Ressourcen, die Einführung verschiedener Umweltgesetze, aber auch die Forderung des Marktes nach grünen Produkten haben dazu geführt, dass in allen Industriebereichen vermehrt der Einsatz von biobasierten Werkstoffen oder Naturfasermaterialien (NFK, WPC) überdacht wird. Statt auf begrenzt verfügbare fossile Rohstoffe setzt die Industrie immer häufiger auf nachwachsende Biomaterialien. Die Produkthersteller reagieren damit nicht nur auf steigende Rohstoffpreise, sondern stärken zugleich ihr Profil als nachhaltig wirtschaftendes Unternehmen in der Öffentlichkeit. Die Anfänge dieser Werkstoffentwicklung gehen bereits auf die 1980er/90er-Jahren zurück. Damalige Produkte waren allerdings nicht in der Lage, sich marktgerecht zu etablieren, was nicht zuletzt auf die damals fehlenden politischen Rahmenbedingungen und damit auf den mangelnden wirtschaftlichen Druck zurückzuführen war. Inzwischen hat die zweite Generation dieser Werkstoffgruppe erfolgreich insbesondere im Verpackungswesen Einzug gehalten. Der Einsatz der dritten Generation ist vornehmlich den technischen An- Globale Produktionskapazitäten für Bio-Kunststoffe Tonnen Kompostierbare Bio-Kunststoffe Nicht kompostierbare Bio-Kunststoffe Gesamtkapazitäten Quelle: European Bioplastics wendungen vorbehalten. Diese Gruppe bildet den Schwerpunkt innerhalb des Projektes. Der Markt der Biokunststoffe ist in den vergangenen Jahren gewachsen und hat an Popularität und Bedeutung gewonnen. Zunehmend wird der Einsatz abbaubarer, biobasierter oder faserverstärkter Werkstoffe geprüft. Im Interesse der Anwender stehen hier vor allem technische Produkte, die langlebig sind. Daraus erwachsen viele Fragen: Was können nachhaltige Materialien im Vergleich zu den petrochemischen Vergleichsmaterialien wirklich leisten? Gibt es bereits Materialien oder Modifizierungen, mit denen ähnliche Eigenschaften oder sogar Produktverbesserungen zu den bisherigen Ingenieurwerkstoffen zu erzielen sind? Wie ist die Oberfläche beim Einsatz von Sichtteilen zu beurteilen? Ebenso besteht oft noch Unsicherheit im Bereich der Verarbeitung und Werkzeugauslegung. Der Markt ist zudem noch nicht hinreichend bekannt, so dass die Leistungsfähigkeit dieser Materialien kaum einzuschätzen ist. Darauf wird das Verbundprojekt Antworten liefern. Zielsetzung Ziel des vom Kunststoff-Institut und der ISK GmbH aufgelegten Verbundprojektes ist es, die unterschiedlichen Werkstoffgruppen in den Themenbereichen Materialeigenschaften, Werkzeug, Konstruktion, Verarbeitung und Oberfläche zu bewerten. Ausgewählte Versuchsreihen sollen Aufschluss über die Möglichkeiten einer Umsetzung geben. Schwerpunkte bilden Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen und naturfaserverstärkten Kunststoffen. Sie sollen bemustert und auf Besonderheiten untersucht werden. Der Einsatz von Sonderverfahren im Bereich des Spritzgießens oder der Oberflächentechnik genießt besondere Bedeutung. Projektschwerpunkte In dem Projekt werden die nachstehenden Aspekte erarbeitet: Marktrecherche Ermittlung oder Bereitstellung von Informationsquellen, Datenbanken, Studien etc. Beurteilung der Materialien im Hinblick der spritzgießtechnischen Verarbeitung ß Materialvorbereitung ß Plastifizierung ß Fließverhalten Konstruktive und Werkzeugtechnische Betrachtung Analyse und Bestimmung von Werkstoffeigenschaften (z.b. Schwindung und Verzug) Durchführung von Materialprüfungen vor dem Hintergrund spezieller Anforderungen aus den verschiedenen Industriebereichen so etwa Geruchsprüfungen, Fogging, Alterungstest (Sonnensimulation, Bewitterung, Klimalagerung etc.) Durchführung ausgewählter Oberflächen- und Dekorverfahren zur Klärung der Umsetzungsmöglichkeiten ß Untersuchung und Charakterisierung von Oberflächeneigenschaften (z.b. Kratzfestigkeit, Rauigkeit, Farbe, Oberflächenenergien)

3 Einsatz nachhaltiger Materialien - Technische Anwendung biobasierter Werkstoffe - Dipl.-Ing. Michael Tesch +49 (0) tesch@kunststoff-institut.de Dipl.-Ing. Corinna Mädje +49 (0) corinna.maedje@isk-iserlohn.de Prof. Dr.-Ing. Andreas Ujma +49 (0) ujma@fh-swf.de Projektteam 1 Dipl.-Ing. Michael Tesch Bereichsleiter Werkstofftechnik/ Neue Materialien Tel.: +49 (0) tesch@kunststoff-institut.de Dipl.-Ing. Corinna Mädje Tel.: +49 (0) corinna.maedje@isk-iserlohn.de Dipl.-Ing. Julia Schmitz Werkstofftechnik/ Neue Materialien Tel.: +49 (0) schmitz@kunststoff-institut.de Prof. Dr.-Ing. Andreas Ujma Tel.: +49 (0) ujma@fh-swf.de 2

4 Zahlen und Fakten zu Biokunststoffen Produktionskapazität Deutschland 2008 ca t Wachstumsraten von mehr als 20% zu erwarten Verbrauch Europa 2008 etwa t Globale Produktionskapazität 2008 ca t Globale Produktionskapazität 2009 = t Produktionskapazität Deutschland 2011 voraussichtlich t Nicht kompostierbare Biokunststoffe global 2008 < t Nicht kompostierbare Biokunststoffe global 2011 ca t Gesamtkunststoffmarkt global 2009 ca. 250 Mio. t Entwicklung der Produktionskapazitäten 3 Quelle: European Bioplastics 4

5 Beweggründe für den Einsatz nachhaltiger Materialien Wahrnehmung der Endlichkeit natürlicher Ressourcen grüne Welle Produzent/Verbraucher Marketing / Alleinstellungsmerkmal Ökobilanz / CO 2 Reduktion Verfügbarkeit der Materialien Wettbewerb beschleunigte Technologie- und Markteinführung Realisierung von langlebigen, technischen Produkten mittlerweile möglich offene Fragen Was können nachhaltige Materialien wirklich leisten? 5 Können sogar Produktverbesserungen erzielt werden? Welche Modifizierungsmöglichkeiten sind verfügbar? Können Eigenschaftsprofile verschiedener Materialien bestimmten Industriezweigen zugeordnet werden? Wie sieht eine systematische Werkstoffauswahl aus? Welche Vor- und Nachteile sind bei der Materialauswahl generell zu beachten? Welche Verarbeitungsparameter sind zu berücksichtigen? Gibt es konstruktive Richtlinien (Artikelgeometrie/ Werkzeug)? Können Oberflächendekorverfahren angewandt werden? 6

6 Projektinhalte Ermittlung oder Bereitstellung von Informationsquellen/ Datenbanken/ Studien etc. 7 mechanische Daten Thermische Daten Rheologische Daten elektrische Daten tribologische Daten chemische Daten, Beständigkeiten Oberflächenenergie Verfügbarkeit klären Quelle: M-Base 8

7 Konstruktive und werkzeugtechnische Betrachtung Werkzeug Stand der Technik - Auslegung - Entformung - Anschnitt - Angusssystem Beschichtungen Konstruktion Wanddicken/rippen Entformung Konstruktionsrichtlinien Dimensionierung Beurteilung der Materialien im Hinblick der spritzgießtechnischen Verarbeitung 9 Verarbeitung mit Standardmaschinen Vorbereitung, trocknen etc. Prozessparameter - Plastifizierung - Formfüllphase Quelle: KIMW z.b. Telefonschale Herstellen von Bauteilen mit anspruchsvoller Geometrie Überprüfen der Entform- und Herstellbarkeit Aufzeigen von möglichen Problemen Kaltkanalwerkzeug 10

8 Analyse und Bestimmung von Werkstoffeigenschaften rheologische, fließtechnische Untersuchungen Schwindung Verzug mechanische Stoffwerte thermische Stoffwerte Oberflächenabformung... Quelle: Quelle: KIMW Durchführung von Materialprüfungen vor dem Hintergrund spezieller Anforderungen Quelle: 11 Alterungsverhalten Sonnensimulation Bewitterungstest Klimalagerung Chemikalienbeständigkeit Quelle: Geruchsprüfungen Prüfungen erfolgen in einem akkreditierten Prüflabor Quelle: KIMW, Geruchsprüfung nach VDA

9 Oberflächen- und Dekorverfahren Lackieren Einsatz biobasierender Lacksysteme Indumold Beeinflussung der Oberflächencharaktere Quelle: KIMW PP + Naturfaser, ohne Indumold PP + Naturfaser, mit Indumold Oberflächen- und Dekorverfahren Oberflächencharakterisierung Glanzmessung Kratzbeständigkeit Haftfestigkeit Abriebfestigkeit Rauigkeitsmessung/ Abformgenauigkeit 13 Quelle: KIMW 14

10 Projektziele und -inhalte Marktrecherche Ermittlung oder Bereitstellung von Informationsquellen, Datenbanken, Studien etc. Beurteilung der Materialien im Hinblick der spritzgießtechnischen Verarbeitung (z.b. Materialvorbereitung, Plastifizierung, Fließverhalten) Konstruktive und werkzeugtechnische Betrachtung Analyse und Bestimmung von Werkstoffeigenschaften (z.b. Schwindung und Verzug) Durchführung von Materialprüfungen vor dem Hintergrund spezieller Anforderungen aus den verschiedenen Industriebereichen z.b. Geruchsprüfungen, Alterungstest (Sonnensimulation, Bewitterung, Klimalagerung etc.) Durchführung ausgewählter Oberflächen- und Dekorverfahren zur Klärung der Umsetzungsmöglichkeiten (Lackieren, Indumold) und Durchführung geeigneter Oberflächencharakterisierung Projektleistungen Recherchen und Gemeinschaftsuntersuchungen zu den Projektinhalten 15 Einbindung der Projektpartner bei der Auswahl der Werkstoffe und Prüfungen Zwei bis drei Projekttreffen/Jahr für ein bis zwei Personen je Unternehmen Erfahrungsaustausch und Schulungen zum Thema, die Teilnehmer können wechseln Zugang zum geschützten Internetbereich Elektronischer Leitfaden zu den Ergebnissen 16

11 Projektstart: April 2010 Projektlaufzeit: 1,5 Jahre Projektkosten: 2 x Mitgeltende Unterlagen Allg. Geschäftsbedingungen Projektflyer Projektvereinbarung Projektpartner: Projektteilnehmer (Stand Mai 2010) M+C Schiffer GmbH Leifheit AG Pöppelmann Kunststoff-Technik GmbH & Co. KG Volkswagen AG TerHell Plastic GmbH Spelsberg GmbH & Co. ebm-papst GmbH & Co. KG ITW Technology Center 17 18

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. Michael Tesch +49 (0) Dipl.-Ing. Corinna Mädje +49 (0) Prof. Dr.-Ing. Andreas Ujma +49 (0)

13 Kunststoff-Institut Lüdenscheid Frau Sandra Wagner Karolinenstr. 8 Kunststoff-Institut für die mittelständische Wirtschaft NRW GmbH (K.I.M.W.) Karolinenstraße Lüdenscheid Telefon: + 49 (0) Telefax: + 49 (0) Lüdenscheid per Fax: +49 (0) per wagner@kunststoff-institut.de Anmeldung zum Projekt: Einsatz nachhaltiger Materialien Technische Anwendungen biobasierter Werkstoffe Hiermit bestätigen wir verbindlich unsere Teilnahme an dem Projekt Titel / Bezeichnung: Einsatz nachhaltiger Materialien Projektleiter:. Dipl.-Ing. Michael Tesch Dipl.-Ing. Corinna Mädje Prof. Dr.-Ing. Andreas Ujma Projektkosten: 2 x 5.400,00 Laufzeit: 1,5 Jahre Projektstart:. Juni 2010 Mitgeltende Unterlagen:. Allg. Geschäftsbedingungen, Projektflyer und Projektvereinbarung *Mitgliedsfirmen der Trägergesellschaft des Kunststoff-Instituts Lüdenscheid erhalten einen um 10 % ermäßigten Projektbeitrag. Unsere Einkaufsbestell-Nr. lautet: Wir reichen unsere Einkaufsbestell-Nr. nach Die Rechnungserstellung erfolgt ohne Einkaufsbestell-Nr. Die Einkaufsbestell-Nr. muss spätestens nach Ablauf von zwei Wochen nachgereicht werden! Sollte nach Ablauf der Frist noch keine Bestell-Nr. vorliegen erfolgt die Rechnungsstellung ohne diese Angabe. Firma* Straße* PLZ / Ort* Telefon Telefax Folgende Personen nehmen voraussichtlich teil*: 1. / 2. / Durchwahl: / *: Datum *erforderliche Angaben rechtsverbindliche Unterschrift / Stempel