Digitale Qualitätskontrolle für nachhaltige Biokunststoffe

Das Ziel des Projekts "DatQuaPro" ist es, Bauteilqualitätsdaten gezielt zu nutzen, um Produktionsprozesse zu optimieren, die Materialeigenschaften zu verbessern und die Recyclingfähigkeit von Bauteilen, insbesondere bei Biokunststoffen, zu steigern. Dabei sollen durch digitale Technologien und innovative Verfahren sowohl die Herstellungskosten gesenkt als auch der Ausschuss minimiert werden. Zudem sollen nachhaltige Prozesse entwickelt werden, die mit den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft kompatibel sind.

Ein wichtiger Schwerpunkt des Projekts ist die Optimierung von Produktionsprozessen mithilfe digitaler Werkzeuge. Biokunststoffe werden dabei mit physikalischen Schäumverfahren, Negativprägen und stickstoffgefüllten Glaskugeln kombiniert, um den Materialverbrauch zu reduzieren und die Ressourceneffizienz zu steigern. Durch die Integration von Sensortechnik in Spritzgussmaschinen und Werkzeuge sowie durch die Verknüpfung dieser Sensordaten mit Materialprüfdaten und bildgebenden Messmethoden soll eine umfassende Prozesskontrolle ermöglicht werden. Dabei kommt auch die Terahertz-Technologie zum Einsatz, eine hochmoderne Methode zur zerstörungsfreien Prüfung der Bauteilstrukturen. Diese Technologie erlaubt es, innere Strukturen wie Schichtdicken und Dichteunterschiede innerhalb von weniger als 30 Sekunden mit einer Auflösung im Mikrometerbereich zu analysieren. Ergänzend werden Computertomografie-Daten (CT) genutzt, um die gewonnenen Messdaten weiter zu verbessern und Algorithmen für die Prozesssteuerung zu entwickeln.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Produktgestaltung. Hier werden stickstoffgefüllte Glaskugeln in einem innovativen Schäumverfahren verwendet, das neue Ansätze für das Recycling eröffnet. Die Glaskugel-Reste, die beim Schäumprozess entstehen, können als Nukleierungsmittel beim Recycling genutzt werden, um die Schaumstruktur zu optimieren. Um eine hohe Recyclingfähigkeit des Systems zu gewährleisten, werden die inneren Strukturen der Bauteile digital erfasst und mit Simulationsdaten und Laborergebnissen abgeglichen.

Ein großes Problem bei Biokunststoffen sind ihre im Vergleich zu erdölbasierten Kunststoffen schlechteren Materialeigenschaften. Durch eine Kombination aus innovativen Werkzeug- und Produktdesigns, physikalischem Schäumen und der Zugabe von Glaskugeln sollen diese Schwächen kompensiert werden. Diese Ansätze können den Material- und Energieverbrauch reduzieren, die Bauteilsteifigkeit erhöhen und die biologische Abbaubarkeit der Biokunststoffe verbessern.