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Swiss Plastics Cluster

Process4Plastics

Industrielle Kunststofftechnikprozesse im Kontext von Industrie 4.0: Suche nach Produktivitätsgewinnen durch Diagnostik von Produktionslinien der Kunststoffindustrie und Prozessverbesserung

Die Studie Process4Plastics (P4P) ist in zwei Projekte unterteilt, mit dem Ziel einerseits die Produktivität zu verbessern und andererseits die Produktionskosten der Kunststoffindustrie zu reduzieren. Die Vorstudie des Projekts P4P-1 wurde 2015 in Zusammenarbeit mit 5 Mitgliedern des Swiss Plastics Clusters realisiert mit der Unterstützung des WTZ-FR. Die Ergebnisse des Projektes P4P-1 dienen der Ermittlung neuer Kundenanforderungen der Kunststoffbranche im Kontext von Industrie 4.0, den methodologischen Konzepten zur Verbesserung des Spritzgussverfahrens sowie der Umsetzung des gewählten Ansatzes in der Projektfortführung (P4P-2).
Das zweite Projekt mit dem Titel P4P-2 ist der Gegenstand dieses Antrages. Das Ziel ist die Erstellung einer Prozesstechnik Methodik für die Herstellung von Kunststoffspritzgussteilen. Diese Herangehensweise basiert auf bestehenden Erfahrung von Experimenten im Labor und in der Produktion sowie den entwickelten Verbesserungsverfahren. Die P4P Methodik besteht aus methodologischen Komponenten, welche einerseits auf Messungen und ihrer Qualifikation beruht und inspiriert ist von Ansätzen des Data-Minings und andererseits neue Verfahren berücksichtigt, welche ganz oder teilweise auf neue intelligente Produktionsstandorte im Kontext Industry 4.0 transferiert werden können.

Partner

HES-SO//Freiburg, HTA-FR Institut SESI, Johnson Electric Switzerland AG, Plastechnik AG, Schoeller Allibert Swiss Sàrl, DuPont International Operations Sàrl, GF Machining Solutions, Redel SA, Plaspaq SA

Polylife

Langlebigkeit von polymerbasierten industriellen Bauteilen unter Einfluss von äusseren Belastungen

Die Alterung eines Kunststoffteiles durch hohe Temperaturen, aggressive Chemikalien oder UV-Bestrahlung resultiert in eine Kombination aus molekularer Oxidation (chemischer Zerfall) und Mikrorissen (physischem Zerfall). Der Zusammenhang der Veränderung der chemischen Bindungen, untersucht mit einer im vorhergehenden Projekt PolyAge entwickelten Methoden, und der Ausbreitung von Mikrorissen, gemessen mit einer neuen Ultraschall-Methode, erlaubt dieses Projekt den gesamten Lebenszyklus von industriellen Polymeren zu bewerten.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR ChemTech, Johnson Electric International AG, JESA SA, Wago Contact SA, et Geberit Fabrication SA

Projektposter

ASSCO

Anwendungsstudie vom Umspritzen sensibler Komponenten zur Herstellung integrativer Baugruppen

Für mechatronische Baugruppen ist das Spritzgiessen ein interessantes und wirtschaftliches Fertigungsverfahren, welches eine hohe Funktionsintegration ermöglicht. Die Montage wie auch die Einhausung der verschiedenen Komponenten können in einem einzigen Prozessschritt abgedeckt werden. Auf Grund der hohen Temperaturen und Drücke, welche im Spritzgiessprozess auftreten, besteht jedoch ein hohes Risiko sensible Komponenten während der Umspritzphase zu beschädigen.

Aus diesem Grund werden heute sensible Komponenten vorwiegend noch nachträglich in aufwendigen und kostspieligen Montageschritten (Kleben, Schrauben, Schweissen, …) in Baugruppen eingebracht. Das Ziel vom Projekt ASSCO besteht darin einen Leitfaden zu erarbeiten, um sensible Komponenten in integrativen Baugruppen, welche über den Spritzgiessprozess realisiert werden, einzusetzen. Dadurch können Montageprozesse für mechatronische Baugruppen wesentlich vereinfacht werden.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR iRAP, Johnson Electric International AG, JESA SA, Phonak Communications SA, Contrinex SA, Adatis SA, E.M.S Electro Medical Systems SA, Plaspaq SA, Grand Perret (Group Faiveley), Nestlé STC et Dentsply Maillefer SA

Sponsor

DuPont

Projektposter

Flyer ASSCO

Process4Plastics (P4P-1)

In der Kunststoffindustrie wird der Herstellungsprozess (Werkzeug-Maschine-Prozess) wie auch dessen Qualifizierung stark von den Anforderungen an das Endprodukt wie auch von der angestrebten Produktivität beeinflusst. Das „Prozessengineering“ steht dabei im Zentrum der Kunststofftechnik. Dieser Prozess sollte technologische und organisatorische Lösungsmöglichkeiten berücksichtigen, wie:

  • den Einsatz von Geräten oder Instrumenten, welche den Prozess mit Hilfe von Diagnostik überwachen;
  • die Entwicklung „Industry 4.0“ mit intelligenten Produktionszellen, welche die Produktivität steigern und dabei gleichzeitig Umweltanforderungen stärker berücksichtigen.

Die Studie Process4Plastics (P4P) verfolgt das Ziel, die Produktivität zu verbessern sowie Herstellkosten zu senken und ist in zwei Projekte aufgeteilt:

Das erste Projekt P4P-1, finanziert durch das WTZ-FR, besteht aus einer Analysephase mit dem Ziel, die neuen Anforderungen der Kunden sowie die zukünftigen Herausforderungen der Kunststofftechnik 4.0 mit Horizont 2015-2020 zu erfassen.

Auf Basis der erarbeiteten Ergebnisse des ersten Projekts und des dabei ermittelten Lösungswegs könnte zu einem späteren Zeitpunkt mit Unterstützung der Industriepartner ein zweites Projekt P4P-2 weitergeführt werden. Ziel des zweiten Projekts wird sein, eine Methodik für das Prozess-Engineering P4P von Kunststoffteilen auf die Beine zu stellen, und zwar durch den Einsatz von Diagnostik in Produktionslinien (downstream process) wie auch über eine Produkt/Prozess-Wertanalyse (upstream process).

Partner

HES-SO//Freiburg HTA-FR iRAP, Contrinex AG, DuPont International Operations Sarl, GF Machining Solutions, Johnson Electric Switzerland AG, Kistler Instrumente AG, Plastechnik AG

Tight Overmolding

Anwendungsstudie zum Umspritzen von Einlegeteilen, um über das Spritzgiessverfahren eine hohe Dichtwirkung dieser Verbindung zu erreichen 

Das Umspritzen von Einlegeteilen über das Spritzgiessverfahren ist eine etablierte Hybridtechnik, welche eine Funktionsintegration ermöglicht und damit gleichzeitig ökonomische wie auch ökologische Vorteile bietet. Die Schwierigkeit dieser Technologie liegt jedoch im Erreichen einer dichten Verbindung zwischen den Einlegeteilen und dem umspritzten Kunststoff. Ziel des Projekts Tight Overmolding ist die Erarbeitung eines Best Practice-Leitfadens, um beim Umspritzen von Einlegeteilen dichte Verbindungen zu erreichen.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR iRap, Johnson Electric International AG, JESA SA, Mecaplast SA, Contrinex SA, Fischer Connectors SA, LEMO SA, Sonceboz SA, Du Pont de Nemours et Biesterfeld.

Poster PDF

PolyAge

Vorhersage der Lebensdauer von industriell angewendeten Polymeren durch physiochemische Verfallscharakterisierung und Alterungssimulation  

Ziel des Projekts ist die Vorhersage der Lebensdauer von Polymeren, welche hohen Beanspruchungen durch Temperaturen und/oder Chemikalien sowie UV-Bestrahlung ausgesetzt sind. Hierzu ist ein vertieftes Verständnis der Phänomene des chemischen und strukturellen Verfalls der Polymere während des Alterungsprozesses notwendig. Das Projekt befasst sich insbesondere mit der Simulation der Alterung von industriell angewendeten Polymeren, um ihre Lebensdauer vorherzusagen und damit einen beträchtlichen Zeitgewinn bei der Eignungsprüfung und Wahl der Materialien zu ermöglichen.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut ChemTech, Wago Contact SA, JESA SA, Johnson Electric International AG, Geberit Fabrication SA

Projektposter

SigmaPlast

Anwendungsstudie von hochleitfähigen, spritzgiessbaren Hybridpolymeren

Der verstärkte globale Wettbewerb führt bei elektrischen und elektronischen Produkten zunehmend zu komplexeren, hochintegrierten und modularen Baugruppen. Die Möglichkeit elektrische Leiterbahnstrukturen mit Hilfe innovativer Materialien direkt in Kunststoffteile zu integrieren, rückt daher bei der Entwicklung neuer Produkte immer stärker in den Fokus . In diesem Zusammenhang wird im Rahmen des Projekts Sigmaplast das Potenzial von Hybridwerkstoffen in der Anwendung als Leiterbahnen näher untersucht.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut iRAP, Wago Contact SA, Phonak Communications SA, Meggitt SA, Fisher Connectors SA, Sonceboz SA, Dolder AG / RTP, Plaspaq SA, ASULAB, Swatch Group

Flyer SigmaPlast

UsagE

Verschleissanalyse von Kunststoffzahnrädern

Die Verschleissfestigkeit von Kunststoffteilen ist und bleibt eine Problematik, mit der sich die Unternehmen der Kunststofftechnologie bei der Projektierung und der Wahl von Materialpaarungen oft konfrontiert sehen. Die Materialien werden immer gegen Standardstahl getestet, unabhängig von der Paarung der fertigen Produkte. Ein Kunststoff verhält sich jedoch anders, je nachdem mit welchen Materialien er in Kontakt steht. Das führt zu grossen Lücken in den Angaben der Hersteller für die Projektierung der Montagearbeiten.

Das Projekt UsagE soll zu einem besseren Verständnis des Verschleissverhaltens von Kunststoff-Kunststoff- und Kunststoff-Metall-Paarungen führen. Ausserdem soll das Projekt ermöglichen, die externen oder internen Hauptakteure zu bestimmen, welche Einfluss auf den Verschleiss zwischen den beiden Körpern haben und dabei so nah wie möglich an der Verwendung in Getrieben bleiben. Daher wird ein Modul entwickelt, das eine Charakterisierung des Verschleissgrads von Kunststoff-Kunststoff- und Kunststoff-Metall-Paarungen direkt an Standardgetrieben erlaubt. 

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut iRAP, Johnson Electric, KBS Spritztechnik, ASS AG, Minimotor, Sonceboz

PolyHT

Kostengünstige Polymere für den Hochtemperaturbereich und Ermüdung

Für die Verwendung von Kunststoffteilen mit variablen Füllstoffen im Hochtemperaturbereich sind spezielle Polymere erforderlich, in erster Linie PEEK. Die hohen Kosten schränken die Verwendung dieses Materials jedoch ein. Dank guten Kenntnissen könnten bei gewissen Anwendungen alternative Materialien ausreichen. Mit kleinen Änderungen (Füllstoffe, Veredelung, Anlagerung) könnten herkömmliche Materialien zu einer tragfähigen und kostengünstigeren Alternative für PEEK werden. Die präzise Charakterisierung herkömmlicher Materialien und die Erforschung der notwendigen Änderungen sind Ziel dieses Projekts.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut iRAP, Johnson Electric, Plaspaq, Jesa, Sonceboz, ETA

ResuPlast

Verschleissfestigkeit von Kunststoffteilen

Im Kunststoffsektor erweisen sich technische Kunststoffteile als Ideallösung, da grosse Stückzahlen mittels Spritzgiessen wirtschaftlich herstellbar sind. Sie erfüllen immer anspruchsvollere technische Funktionen bezüglich Belastung und Dauerfestigkeit. Das Thema Verschleissfestigkeit eines Kunststoffs stellt sich dabei den Unternehmen derKunststofftechnologie bei der Projektierung und der Wahl der Materialpaarungen häufig. Das Ziel dieses Projekts ist es, eine umfassende Wissensbasis über das Verschleissverhalten einer grossen Anzahl von Kunststoff-Kunststoff und Kunststoff-Metall Paarungen zu erarbeiten. Die Studie wird ergänzt durch Untersuchungen von nachträglich behandelten Kunststoffen, indem die Auswirkungen der Behandlungen auf das Verschleissverhalten analysiert werden. Die in erster Linie durch Versuchsreihen gewonnenen Daten sind im weiteren Verlauf für die Wahl der geeigneten Materialpaarungen und für die Gestaltung von Kunststoffteilen, die einem Verschleiss ausgesetzt sind, ausschlaggebend.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut iRAP, Johnson Electric, Minimotor, Tedec AG, KBS-Spritztechnik CH GmbH, Liebherr Machines Bulle SA

MagPlast

Anwendungsstudie zu hochgefüllten, magnetischen und spritzgiessbaren Kunststoffen

Entwickler von Vorrichtungen mit Dauermagneten (hartmagnetische Materialien) oder Empfängern (weichmagnetische Materialien) haben mit den auf dem Markt verfügbaren Elementen nur begrenzte Möglichkeiten und finden selten die ihren Bedürfnissen entsprechende Kombination von Form und Eigenschaften.  Die Technik des Spritzgiessens von hochgefüllten magnetischen Materialien birgt das Potenzial, mit geeigneten Post-Processing Techniken Elemente „auf Mass“ herzustellen. Ziel des Projekts ist es, verschiede Umsetzungsprozesse zu erproben und eine Übersicht über die jeweils erreichbaren magnetischen Eigenschaften und geometrischen Grenzen zu erstellen.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut iRAP, Johnson Electric SA, Digi Sens AG, Minimotor SA, Geberit Fabrications SA, Jesa SA, Plaspaq SA

Projektposter

InnoProd

Kunststoffspritzguss: Produktivitätsbenchmark

Die im Bereich Kunststoffspritzguss tätigen Unternehmen wenden häufig Massnahmen zur Produktivitätssteigerung und Kostenreduktion an. Es ist für diese Unternehmen nicht einfach, die eigenen Leistungen mit jenen der Konkurrenzunternehmen zu vergleichen, v.a. wenn diese von einem anderen wirtschaftlichen Umfeld (z. B. Asien) abhängig sind. Ziel des Projekts ist, einen Vergleich der Produktivität der Partnerunternehmen zu erstellen, die zwar auf verschiedenen Märkten aktiv sind, aber dennoch mit denselben makroökonomischen Bedingungen konfrontiert sind.

Partner

HES-SO//Fribourg HTA-FR Institut SeSi, Johnson Electric International AG, Wago Contact SA, KBS-Spritztechnik CH GmbH, Mecaplast SA, Jesa SA, Cebo Injection Sàrl, Fri Up, Platinn

BioPlast

Biologisch abbaubare Verpackungsmaterialien

Das Projekt zielt darauf ab, die Anstrengungen der Unternehmen, die im Sektor Bio-Materialien tätig sind, zu bündeln, um die geeignetsten Materialien zu bestimmen und die Fertigungsprozesse zu verfeinern. Der Swiss Plastics Cluster hat anschliessend den Partnerunternehmen die gesammelten Erkenntnisse zur Verfügung gestellt, damit diese die erforderliche Lernzeit für den Einsatz von biologisch abbaubaren Polymeren verkürzen können.

Partner

HES-SO//Freiburg HTA-FR Institut iRAP, Cafag SA, Plaspaq SA, Dentsply Maillefer SA, UNI-FR Département de chimie, ISPA Alençon

Camate

Heisskanaltechnik für wärmeempfindliche Werkstoffe

Um den Ausschuss der Spritzkanäle zu vermeiden, die der Herstellung von Kunststoffteilen dienen, wird die Heisskanaltechnik angewandt. Die Heisskanäle bringen den Kunststoff direkt in den Leerraum des Spritzgiesswerkzeugs ein. Dadurch wird Material eingespart, die Produktivität gesteigert und die Umweltbelastung reduziert. Die Technologie stösst jedoch an Grenzen, da bestimmte Materialien in den Heisskanälen geschädigt werden. Ziel des Projektes ist es, die Ursachen dieser Schädigungen zu bestimmen und Lösungen für dieses Problem zu finden.

Partner

HES-SO//Freiburg HTA-FR Institut iRAP, SAIA-Burgess Murten AG, Wago Contact SA, Mecaplast SA, André Gueissaz SA, Hasco Suisse AG, Jesa SA

Lotus 2

Selbstreinigende Spritzgiesswerkzeuge

Dieses Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, die Erfahrungen, die im Rahmen eines Vorgängerprojektes (Lotus 1) gewonnen wurden, auf eine ähnliche Problematik bei einer weiteren Technik der Kunststoffverarbeitung anzuwenden, der Extrusion. Ein weiteres Ziel besteht darin, die Kosten, Lebensdauer und tatsächliche Wirkung in der Praxis einer bestimmten Zahl von Antihaftbeschichtungen zu untersuchen, welche auf das gesamte Spritzwerkzeug angebracht werden. Im Rahmen dieses Projektes werden (nano)tribologische Tests durchgeführt, um zu analysieren, ob die antihaftende Wirkung einer Beschichtung in der Praxis mit Messgrössen korrelieren, die im Labormassstab gemessen werden können. Dieses Projekt soll als Basis für eine Dienstleistungsplattform dienen, die es erlauben soll, in Zukunft Antihaftbeschichtungen für jeden beliebigen Kunststoff zu identifizieren.

Partner

HES-SO//Freiburg HTA-FR Institut iRAP, Geberit Fabrications SA, Saia Burgess Murten AG, Maillefer SA, Redel SA, KBS-Spritztechnik GmbH


Lotus 1

Selbstreinigende Spritzgiesswerkzeuge

Beim Spritzgiessen bilden bestimmte Polymere Ablagerungen in den Hohlräumen der Spritzgiesswerkzeuge. Diese Ablagerungen können Fehler auf den Teilen und Beschädigungen der Spritzgiesswerkzeuge bewirken, welche einen Produktionsunterbrechung zur Folge haben, die wiederum zu einem Produktivitätsverlust führt. Das Forschungsprojekt hat zum Ziel eine Beschichtung zu finden, die in den Hohlräumen aufgebracht werden könnte, um Ablagerungen zu verhindern und somit die Wartungsfrequenz der Spritzgiesswerkzeuge zu senken. Langfristig werden solcher Art selbstreinigende Spritzgiesswerkzeuge die Produktivität von Unternehmen, die im Bereich Spritzgiessen tätig sind, signifikant beeinflussen.

Partner

HES-SO//Freiburg HTA-FR Institut iRap, Adolphe Merkle-Institut, Wago Contact SA, SAIA-Burgess Murten AG, Mecaplast SA

Projektposter

Smart rheo

Kapillar-Rheometer

Polymere lassen sich von einem technischen Standpunkt aus in erster Linie über ihre Viskosität (in Abhängigkeit von Temperatur und Schergeschwindigkeit) charakterisieren. Die Charakterisierung ermöglicht es, die Qualität der beim Spritzgiessen verwendeten Materialien zu kontrollieren und eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten. Auf der anderen Seite setzt die Spritzgiess-Simulation am Computer die Kenntnis mehrerer Parameter der verwendeten Materie voraus. Selbst wenn die Software über eine umfangreiche Datenbank verfügt, kommt es sehr oft vor, dass die Analyse von speziellen Materialien nur mit Annäherungswerten vorgenommen werden kann, d.h. mit Angaben, die den realen Werten zwar nahekommen, aber mit diesen nie ganz übereinstimmen. Mit der Bereitstellung eines Kapillar-Rheometers verfügt der Swiss Plastics Cluster nun über die nötigen Analysemittel, um diese Lücke füllen und die Ausgangsmaterie effizient zu kontrollieren.

Partner

HES-SO//Freiburg HTA-FR Institut iRAP, Wago Contact SA, Mecaplast SA

ALPlastics

ALPlastics is a network of private/public actors involved in local development policies in 5 Alpine regions. ALPlastics will promote a public-private cooperation and create proper conditions for OPEN and STRATEGIC INNOVATION in the Alpine Plastics Clusters and strengthen the related economic sector. In the frame of ALPlastics, the project partners will work at an OPEN INNOVATION PLATFORM: they will analyse market megatrends and drivers; scout and benchmark R&D top competencies and then create an atlas of top technology providers and propose these technologies to Alpine space SMEs, with the aim to steer strategic innovation of SMEs and strengthen their competitiveness. The result can be an improved competitiveness on the market, and an ability to create new businesses, also outside the typical market frames.

Partner

Proplast (IT), Clusterland Oberösterreich GmbH, Kunststoff-Cluster (AT), Plastipolis (FR), Chemie-Cluster Bayern GmbH (DE), CARMA (FR), Swiss Plastics Cluster (CH), Regione Piemonte (IT)

INNOSQUARE CLUSTERS
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