Multifunkcionális adagolórendszer segít összekapcsolni a természetes rostokat és a műanyagokat

Gravimetrikus szinkronos adagoló- és keverőegység a Graviplus-sorozatból, négy Labline adagolómodullal; egy adagolómodul automatikusan feltölthető egy Metro szállítórendszerrel, míg a többi három manuálisan tölthető fel. (Kép: Motan-Colortronic) / Graviplus-sorozat gravimetrikus szinkronos adagoló- és keverőállomás négy Labline adagolómodullal, amelyek közül az egyik automatikusan ellátható anyaggal egy Metro szállítórendszerrel, míg a többi három manuálisan tölthető fel. (Kép: Motan-Colortronic)

A modulárisan felépített adagoló rendszer néhány egyszerű lépéssel gyorsan és könnyen testreszabható különböző adagolási feladatokra granulátum, mikrogranulátum, por, őrlemény és folyadékok számára, különféle adagoló modulokkal. (Kép: Motan-Colortronic) / A moduláris adagoló rendszer négy különböző adagoló modullal rendelkezik, és gyorsan, könnyen alkalmazható granulátum, mikrogranulátum, por, őrlemény és folyadékok adagolására, valamint különféle adagolási feladatokra. (Kép: motan-colortronic)

A adagoló rendszer a Gravinet GP vezérlő egységen keresztül irányított, amelyet egy menü segítségével lehet kezelni, ami egy 12,1" TFT érintőképernyőn jelenik meg. (Kép: Motan-Colortronic)

A környezetbarát, innovatív klíma- és erőforrás-kímélő eljárások és anyagok fejlesztése a járműgyártás, a fa- és bútorgyártás, valamint számos más alkalmazás számára egy egyedülálló, országosan első ilyen létesítményt hozott létre a Rosenheim Egyetemen. A beruházás célja, hogy összekapcsolja a fa- vagy természetes szálak előnyeit a műanyagokéval, és így technológiailag innovatív termékeket fejlesszen természetes szál-kompozit műanyagokból, valamint ehhez megfelelő gyártástechnológiákat.

„MUNACU” – egy fakultásközi kutatási együttműködés

A „MUNACU – Többcélú természetes szál-kompozitok” nevű fakultásközi együttműködés kezdetét egy a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium (BMBF) által kiadott felhívás indította el. Ennek értelmében a BMBF támogatja a szakmai főiskolákat az „FHInvest” támogatási keretében, amelyek kutatási profiljuk vagy kutatási fókuszuk bővítésére kívánnak beruházási projektekkel kutatóberendezéseket beszerezni és alkalmazni.

„Az eredeti elképzelés az volt, hogy a hagyományos fafeldolgozást összekapcsoljuk a bevált és hatékony „egy-lövéssel” történő fröccsöntési technikával” – magyarázza Peter Karlinger, a Rosenheim Egyetem professzora, a projekt fejlődését. Karlinger többek között a Fröccsöntés szakterületét felügyeli, és kutat a feldolgozástechnika, könnyű szerkezetek és tisztatér-technológia területein. Kollegáival, Dr.-Ing. Michael Schemme-vel, akinek szakterülete a szálas kompozit anyagok, valamint Dr. Andreas Michanickl-vel, a Faipari és Építőipari Karról, közösen tervezte a „Természetes nyers- vagy alapanyagokkal, különösen megújuló szálakkal való többfunkciós könnyű szerkezet” nevű projektet.

Átfogó berendezés-konfiguráció

A berendezés-konfiguráció során a kutatók egy komplex koncepciót követtek – amely egyben megfelel a „A nyersanyagtól a szálakon át a szerkezetig” fő témának is. Ennek megfelelően a pilot létesítmény több komponensből áll, különböző területeken:

- Laboratóriumi faanyag-technológiai finomító berendezés a meghatározott szálak előállítására természetes nyersanyagokból
- DCIM-fröccsöntő-komponens a műanyagfeldolgozó műhelyben
- Gravitációs szinkronosztereo- és keverőállomás négy adagolómodullal a keverő berendezés ellátására
- Vertikális záróegység, amely egyben présprecsetként is használható
- Kiegészítő fröccsöntő egység (Bolt-On egység)
- IMC-fröccsöntő-komponens folyamatos gravimetrikus adagolással
- 6-tengelyes robot, próbatermékek és mérőberendezések

Anyag-előkészítés és feldolgozás DCIM-technológiával

A Direct Compounding Injection Moulding (DCIM) során az alapanyagok előkészítése és a formázás egy gyártási lépésben történik.

Ehhez egy csigás keverő- extruder folyamatosan adagolja az alapanyagot egy standard műanyag-felhasználó és öntőegységhez. Az extruder csúcsán egy váltó szelep található, amely szabályozza az anyagellátást a műanyag-felhasználó és öntőegység felé. Itt nincs szükség olvasztótartályra; a fröccsöntési folyamat sem változik.

A közvetlen feldolgozás melegben technikailag és gazdaságilag is előnyös. Például jobb anyagminőséget eredményez a csökkentett hő- és mechanikus terhelés (kisebb súrlódási stressz) miatt. Emellett például hosszabb szálak beépítése és kíméletes, homogén eloszlatása is megvalósítható, ami különösen fontos a természetes szálak feldolgozásánál. A plusz félkésztermék szint eltávolításával költség- és energia-megtakarítás érhető el. A DCIM-technológia a KraussMaffei, a Motan-Colortronic és az Exipnos kompozit fejlesztő közös fejlesztése.

4-szintű laboratóriumi adagoló – precíziós komponensadagolás

A kompozit extruder anyagellátását a Motan-Colortronic Graviplus sorozatából származó gravimetrikus szinkronadagoló és keverőegység biztosítja. A dózisrendszer négy laboratóriumi adagolómodullal van felszerelve. Míg egy adagolómodul automatikusan tölthető a Metro szállítórendszerrel, a többi három manuálisan tölthető. Az alapfelszereltséghez különböző szemcse- és granulátum-tulajdonságokhoz (szabadon, mérsékelten, nehezen folyó) választottunk adagolócsigákat. Egy adagoló egység dupla csigás modullal van felszerelve.

A moduláris adagolórendszer gyorsan és könnyen alkalmazkodik különböző adagolási feladatokhoz, így ideális a tervezett kutatási tevékenységekhez. Opcióként különféle adagolómodulok állnak rendelkezésre granulátum, mikrogranulátum, por és apríték, valamint folyadék adagolására. Nehezen vagy nem ömlesztett anyagok esetén a „Dózis-készlet” dupla csigás és keverő egységeket tartalmaz.

A Graviplus a Differential Weighing (különbsúlyos mérés) elvén működik, amely más néven „loss-in-weight” elvként ismert. A töltött adagolóval összehasonlítva a Loss-in-Weight technika lényegesen pontosabb adagolást tesz lehetővé, amit korábbi projektben végzett dózismérések igazoltak. Ez különösen fontos nehezen adagolható anyagok esetén. Emellett a közvetlen adagolás a kompozit extruderbe szinte kizárja az összetevők szétválását. A szükséges adagolási pontosság mellett ez egy másik ok volt arra, hogy a folyamatos gravimetrikus adagolást választották.

A működés során a vezérlőrendszer összeveti a valós áramlást a beállított célsűrűséggel, és az esetleges eltéréseket azonnal korrigálja a dózisterhelés fordulatszámának módosításával. Az anyagkibocsátás folyamatos és szinkron módon történik a gyűjtőedénybe. Innen az így keletkezett homogén keverék kerül a kompozit extruder anyagbeömlőjébe. Az összetevők szétválása nem várható ezzel a módszerrel.

Mivel az anyagáramlás folyamatosan, súlyalapúan van felügyelve és szabályozva, a töltéssúly-ingadozások, szemcseméret-változások vagy a folyadékviselkedés változásai szinte semmilyen hatással nincsenek a dózispontosságra. Ez különösen fontos a természetes szálak adagolásánál és szállításánál, mivel ez jelentős kihívásnak számít.

A dózisszabályozást a Gravinet GP-vezérlő végzi, amely menüvezérelt, 12,1 hüvelykes TFT érintőképernyővel ellátott kezelőfelületen keresztül érhető el. A rendszer szöveges üzeneteket és riasztásokat jelenít meg.

„A magas dózispontosság és az eredmények reprodukálhatósága mellett a rendszer könnyű kezelhetősége is egyértelmű elvárás volt. Néhány mozdulattal variálhatjuk a kísérleti felállást és cserélhetjük az anyagot” – magyarázza Karlinger kiegészítve.

Tervezett kutatási fókuszok

A most rendelkezésre álló berendezéstechnika lehetőséget nyújt a fa- és műanyag szakértők számára anyag- és technológiai vizsgálatok széles skálájára. A központi téma az új anyagok és könnyűszerkezetes eljárások kutatása és fejlesztése, hogy természetes szálakat tartalmazó alkatrészeket erőforrás-kímélő, költséghatékony és sokoldalúan felhasználható módon állítsanak elő. Az IMC-fröccsöntő-komponenssel – amely szintén a Motan-Colortronic folyamatos gravimetrikus adagoló rendszerével van felszerelve – összehasonlító vizsgálatok várhatók a DCIM és a hagyományos, egyenletesen működő dupla csigás extruder között.