Die Verarbeitung von Post-Consumer Rezyklaten ermöglicht eine nachhaltige Produktion durch Kreislaufwirtschaft. Eine gezielte Optimierung von Spritzgießparametern wie Einspritzgeschwindigkeit, Nachdruck und Schmelzetemperatur reduziert den Energieverbrauch und CO₂-Emissionen, während die Bauteilqualität erhalten bleibt. Aktuelle Forschungen vergleichen den Energieverbrauch und die Qualitätsmerkmale zwischen Neuware und Rezyklaten.
Die Verarbeitung von Rezyklaten rückt durch neue Regularien und den Aufbau einer vollumfänglichen Kreislaufwirtschaft immer weiter in den Fokus der Verarbeiter. Ein Vorteil der Verarbeitung von Rezyklaten ist, dass kein fossiler Rohstoff für neues Material eingesetzt werden muss. Vielmehr wird bei der Herstellung und Aufbereitung von Rezyklaten und insbesondere bei Post-Consumer Rezyklaten auf Verpackungsmüll zurückgegriffen, wodurch ein Produkt nach dem Ende der Nutzung zurück in den Materialstrom geführt wird. Neben dem Einsatz von Rezyklaten für eine nachhaltige Produktion kann durch angepasste Verarbeitungsparameter der Energieverbrauch der Maschine reduziert werden, wodurch die Emissionen von CO2 aus der Stromerzeugung verringert werden können. Für eine Optimierung des Spritzgießprozesses hinsichtlich des Energieverbrauchs ist es notwendig den Einfluss von Maschinenparametern wie der Einspritzgeschwindigkeit und des Nachdrucks auf den Energieverbrauch der Maschine zu analysieren. Neben der Optimierung des Energieverbrauchs müssen die Bauteilqualität aber weiterhin den vorgegebenen Anforderungen entsprechen.
Zielsetzung:
Ziel dieser Untersuchungen ist die Analyse des Energieverbrauchs bei der Verarbeitung von Post-Consumer Rezyklaten und dem Einfluss verschiedener Prozesseinstellungen auf den Energieverbrauch. Weiterführend sollen Qualitätsgrößen wie das Gewicht und Bauteildimensionen miteinbezogen und in Relation zur Neuware gesetzt werden.
Lösungsweg:
Zur Untersuchung wird eine voll automatisierte Spritzgießmaschine mit integrierter Messzelle verwendeten. Dies ermöglicht eine umfassende Erfassung von Prozess- und Qualitätsdaten während des Spritzgießens. Für die Analyse des Energieverbrauchs werden die Gesamtleistungsaufnahme der Maschine sowie die Leistung des Heizkreises für jeden Zyklus aufgenommen und in einer Datenbank gespeichert. Neben den Leistungsdaten wird über die integrierte Messzelle das Bauteilgewicht (Waage) und Bauteildimensionen (Kamerasystem) erfasst. Für die Betrachtung des Einflusses verschiedener Einstellparameter wird ein Versuchsplan aufgestellt, in welchem die Einspritzgeschwindigkeit, der Nachdruck, die Nachdruckzeit, die Schmelzetemperatur und die Restkühlzeit variiert werden. Die Durchführung der Versuche erfolgt mit Polypropylen, wobei Neuware als auch Post- Consumer Rezyklat eingesetzt wird. Die Untersuchungen fokussieren sich auf den prozessparameterabhängigen Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Bauteilqualität.
Projektdaten und Förderung
Das zugrundeliegende Forschungsvorhaben 033KI101 wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Dem BMBF, dem Projektträger Jülich und allen Partnern gilt unser Dank.
Projektlaufzeit:
Projektpartner / Förderung
