Puzik_Inkrementelle_Umformung

Der Artikel beschreibt neue Ansätze in der inkrementellen Einzelpunkt-Umformung plattenförmiger Kunststoff-Werkstoffe. Die inkrementelle Umformung ist ein innovatives und verglichen mit konventionellen Umformverfahren kostengünstiges Fertigungsverfahren. Insbesondere für Prototypen und Kleinserienfertigungen gibt es Kosteneinsparungen, da auf große und teure Umformwerkzeuge verzichtet werden kann. Das Abfahren eines Umformstempels auf kreisförmigen Bahnen ermöglicht die Formgebung komplexer dreidimensionaler Produkte. Im Gegensatz zum Tiefziehen kann aufgrund der geringen Umformkräfte und Steifigkeitsminderung des Kunststoffmaterials durch Erwärmung auf einen Industrieroboter zurückgegriffen werden. Im Weiteren soll die Idee und Prozess-Entwicklung des Ansatzes zur inkrementellen Kunststoffumformung (IKU) beschrieben werden. Das Potential und die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber bestehenden Verfahren werden gezeigt, bevor die nötigen Schritte für die Herstellung eines Kunststoffformteils dargestellt werden. Die Realisierung der Prozessidee mit Hilfe eines prototypischen Roboterwerkzeugs wird anhand erster Umformergebnisse verschiedener Kunststoffbauteile vorgestellt. Weitere ermittelte Optimierungsschritte und Verbesserungen dieses Fertigungsprozesses werden abschließend dargestellt, um ein zukünftiges und industriell einsetzbares, roboterbasiertes, inkrementelles Umformverfahren weiter zu entwickeln.

Trends and Expertise Exchange within Rapid Manufacturing in Europe

Rapid Manufacturing (RM) umfasst den Begriff der direkten und wirtschaftlichen Bauteilherstellung des Serienprodukts aus 3D-Daten. Die Hauptvorteile sind u.a. das Wegfallen von Werkzeugen und eine Designfreiheit in der Produktentwicklung, die noch vor wenigen Jahren undenkbar war. Wenngleich heute eine Vielzahl von Werkstoffen im Kunststoff- und Metallbereich einsetzbar sind, konzentriert sich die Verbreitung des RM allerdings auf besondere Technologie- und Wirtschaftszweige, aufgrund mangelnder Erfahrungswerte, teilweise abweichender Werkstoffeigenschaften, fehlender Standards und ungeeigneter Testmethoden. In der Praxis sind Ingenieure und Techniker stark darauf bedacht, auf etablierte Abläufe und Standards zurückzugreifen. Es ist daher schwer einen geeigneten RM-Prozess aufzubauen, wo wichtige Eingangsgrößen meist unbekannt sind. In diesem Bericht wird beschrieben, welche Informationskanäle es innerhalb Europas zum Thema RM gibt und welche Hochschulen und Forschungszentren Aktivitäten aufweisen. Darüber hinaus werden Anwendungsfelder des RM aufgeführt, die über die bekannten Anwendungsfelder hinaus gehen. Dazu gehören Anwendungen im Bereich der Elektrotechnik, Raumfahrtinstrumentation und der Mode. Obwohl nicht alle Anwendungen des RM in diesem Bericht aufgeführt werden, sind einige Schlüsselinformationen im Bereich innovativer Anwendungen von RM enthalten.

Potenzial des Laserstrahlsinterns von PEEK zur Erzeugung kleiner Bauteilstrukturen

Durch die neuen systemtechnischen Möglichkeiten erfährt das Laserstrahlsintern von Polyaryletherketonen wie PEK oder PEEK zunehmendes industrielles Interesse. Neben der höheren Festigkeit, Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit z. B. laserstrahlgesinterter PEEK Bauteile gegenüber den bisher für Funktionsprototypen und für das Rapid Manufacturing eingesetzten Polyamidbauteilen sind Fragen nach der erzielbaren Bauteilgenauigkeit und des minimal möglichen Auflösungsvermögens insbesondere für die Fertigung kleiner Bauteile von besonderer Bedeutung. In diesem Beitrag werden die Abhängigkeiten der Einflussgrößen Schwund und Strahlweite von den wichtigsten Prozessführungsgrößen untersucht und die Möglichkeiten und Grenzen zur Erzeugung kleiner Bauteilstrukturen mittels Laserstrahlsintern von PEEK aufgezeigt.

Die Flüsterkette – Geräuschreduzierung an Fördersystemen

Um die in einem Kunststoffkettenfördersystem auftretenden Geräusche zu reduzieren, wurde ein spezielles Bauteil der Kette im Zweikomponenten-Spritzguss aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) und kettentypischen Kunststoffen gefertigt. Im Rahmen der Entwicklung wurden u. a. Voruntersuchungen zur Haftung zwischen den Werkstoffen durchgeführt. Die neu geschaffene Kette bewirkt eine Verringerung des Schalldruckpegels um 3 4 dB[A] gegenüber herkömmlichen Kunststoffketten im Fördersystem. Das ermöglicht eine Steigerung der Fördergeschwindigkeit um bis zu 30% ohne zusätzliche Lärmbelastung.

Einfluss von relativer Luftfeuchtigkeit und Applikationszeit auf die Dentinhaftkraft von sechs verschiedenen Adhäsivsystemen

Einleitung und Ziel: Das Arbeiten mit Adhäsivsystemen und Kompositmaterialien ist techniksensitiv und oft auch zeitaufwändig. Adhäsivsysteme und Kompositmaterialien sind feuchtigkeitsanfällig, weswegen die Verwendung eines Kofferdams von den Herstellern empfohlen wird - nicht nur, um während des Arbeitens mit Adhäsivsystemen und Kompositmaterialien die Gefahr einer Blut- oder Speichelkontamination zu minimieren sondern auch, um die hohe relative Luftfeuchtigkeit in der Mundhöhle auf die Luftfeuchtigkeit der Umgebung zu reduzieren. Abgesehen davon bestehen viele Adhäsivsysteme aus mehreren Applikationsschritten und diese Applikationsschritte weisen jeweils von den Herstellern genau angegebene Applikationszeiten auf. Je nach Adhäsivsystem erscheinen diese Applikationszeiten relativ lang und im klinischen Alltag kann die Gefahr bestehen, dass es zu einer Reduktion der vom Hersteller angegeben Applikationszeiten kommt. Es ist sehr wahrscheinlich, dass sowohl erhöhte relative Luftfeuchtigkeit als auch reduzierte Applikationszeiten die Dentinhaftkraft von Adhäsivsystemen negativ beeinflussen. Das Ziel dieser Studie war folglich, den Einfluss von relativer Luftfeuchtigkeit und Applikationszeit auf die Dentinhaftkraft von sechs verschiedenen Adhäsivsystemen zu untersuchen. Material und Methoden: Insgesamt 360 extrahierte menschliche Molaren ohne Füllungen und/oder Karies wurden verwendet (n=15 pro Gruppe; 24 Gruppen). Die Molaren wurden gereinigt und von okklusal bis ins mittlere Zahnkronendentin plangeschliffen. Die plangeschliffenen Molaren wurden anschliessend in selbsthärtendem Kunststoff eingebettet. Danach wurden die Oberflächen des Zahnkronendentins mit einem von sechs Adhäsivsystemen behandelt und Komposit (Filtek Z250; 3M ESPE) in Form eines Zylinders appliziert. Die sechs Adhäsivsysteme umfassten: 1) Syntac Classic (Ivoclar Vivadent), 2) OptiBond FL (Kerr), 3) Clearfil SE Bond (Kuraray), 4) AdheSE (Ivoclar Vivadent), 5) Xeno Select (DENTSPLY DeTrey) sowie 6) Scotchbond Universal (3M ESPE). Die Applikation des Adhäsivsystems und des Kompositzylinders wurde unter vier experimentellen Bedingungen durchgeführt. Die vier experimentellen Bedingungen wurden in einer modifizierten Handschuhbox erstellt (Abb. 1; CSL-GB24, Cleaver Scientific, Rugby, Grossbritannien) und umfassten: a) relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung (~45%) und Applikationszeit gemäss Herstellerangaben, b) relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung (~45%) und reduzierte Applikationszeit, c) erhöhte relative Luftfeuchtigkeit (≥85%) und Applikationszeit gemäss Herstellerangaben sowie d) erhöhte relative Luftfeuchtigkeit (≥85%) und reduzierte Applikationszeit. Nach 24 Stunden Lagerung wurden die auf Dentin applizierten Kompositzylinder in einer Universalprüfmaschine (Abb. 2; zwicki Z1.0 TN, Zwick, Ulm, Deutschland) mittels Scherkrafttest belastet (Traversengeschwindigkeit: 1 mm/min) und so die Haftkraftwerte bestimmt. Die Haftkraftwerte wurden anschliessend mit einer nichtparametrischen Varianzanalyse statistisch analysiert, gefolgt von Kruskal-Wallis- und Mann Whitney U-Tests sowie einer Bonferroni-Holm Korrektur für multiples Testen. Das Signifikanzniveau wurde auf α = 0.05 festgelegt. Resultate: Erhöhte relative Luftfeuchtigkeit sowie reduzierte Applikationszeit hatten keinen signifikanten Einfluss auf die Haftkraft von zwei der sechs untersuchten Adhäsivsysteme (Clearfil SE Bond und Scotchbond Universal; p = 1.00). Die Haftkraft der anderen vier Adhäsivsysteme (Syntac Classic, OptiBond FL, AdheSE und Xeno Select) wurde durch eine reduzierte Applikationszeit nicht signifikant beeinflusst (p ≥ 0.403). Allerdings reduzierte eine erhöhte relative Luftfeuchtigkeit (ungeachtet der Applikationszeit) die Haftkraft von Syntac Classic, OptiBond FL und Xeno Select signifikant (p ≤ 0.003). Eine erhöhte relative Luftfeuchtigkeit reduzierte die Haftkraft von AdheSE nur dann signifikant, wenn das Adhäsivsystem mit Applikationszeit gemäss Herstellerangaben verwendet wurde (p = 0.002). Hinsichtlich Unterschiede in der Haftkraft zwischen den sechs Adhäsivsystemen zeigte sich, dass OptiBond FL und Scotchbond Universal generell (sprich ungeachtet der vier experimentellen Bedingungen) die höchste Haftkraft erzielten. Von den anderen vier Adhäsivsystemen wurde Clearfil SE Bond am wenigsten durch erhöhte relative Luftfeuchtigkeit oder reduzierte Applikationszeit beeinflusst und zeigte zwar niedrigere Haftkraftwerte im Vergleich zu OptiBond FL und Scotchbond Universal dafür aber die konstanteste Haftkraft unter allen vier experimentellen Bedingungen. Schlussfolgerung: Die Dentinhaftkraft von zwei der sechs untersuchten Adhäsivsysteme (Clearfil SE Bond und Scotchbond Universal) wurde weder durch erhöhte relative Luftfeuchtigkeit noch durch reduzierte Applikationszeiten beeinflusst. Die Haftkraft der anderen vier Adhäsivsysteme wurde vor allem durch eine erhöhte relative Luftfeuchtigkeit negativ beeinflusst, grossmehrheitlich aber nicht durch eine reduzierte Applikationszeit. Klinisch ist daher die Kontrolle und Reduktion der relativen Luftfeuchtigkeit durch die Verwendung eines Kofferdams sehr zu empfehlen. Obwohl diese Studie gezeigt hat, dass reduzierte Applikationszeiten einen weniger starken, negativen Einfluss auf die Haftkraft haben, ist es trotzdem angezeigt, die Gebrauchsanleitungen der Adhäsivsysteme zu befolgen und sich an die Herstellerangaben zu halten.

Führungsbauteile aus faserverstärkten Kunststoffen in intralogistischen

In vielen Anwendungen der Intralogistik lassen sich Führungssysteme mit Stützrollen finden, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Hierbei werden oftmals Profilträger aus Stahlwerkstoffen als führende Bauteile eingesetzt. Deren Bewegung erfordert aufgrund der hohen Eigenmassen einen erheblichen Energiebedarf. Im vorliegenden Artikel wird die Entwicklung von derartigen Komponenten aus faserverstärkten Kunststoffen beschrieben. Der Fokus liegt auf der Eintragung hoher Kontaktkräfte in das Bauteil. Es werden die notwendigen Anforderungen dargestellt sowie die Entwicklung eines speziellen Rollenprüfstandes erläutert. Zudem beinhaltet der Artikel die systematische Entwicklung neuer Funktionselemente und die Herleitung einer Methodik zur Untersuchung der Belastbarkeit des faserverstärkten Kunststoffes beim Einwirken einer Rolle als Teilergebnisse des Forschungsvorhabens.