best practice forschungskooperation - vortrag dr. markus zwick (fgk)
DESCRIPTION
Unternehmen, die sich im selben Markt bewegen, haben oft ähnliche Ideen für neue Produkte und Materialien. Leider erlauben die engen Budgets meist keine größeren Forschungsarbeiten. Warum also nicht für die grundlegenden Erkenntnisse kooperieren?TRANSCRIPT
Seite 1
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
6. Clusterkonferenz, 20. August 2013Höhr-Grenzhausen
„Best Practice“
- Beispiele erfolgreicher Forschungskooperationen -
Seite 2
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
ERFOLG
Ist abhängig vonEntscheidungen Risiken Äußere Einflüsse
Seite 3
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Kooperation = Bündelung von Kompetenzen
Erweiterung der FähigkeitenReduzierung der Teilrisiken
Erfolgsaussichten erhöhen durch Kooperation
Seite 4
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
„Entwicklung eines keramischen Schweißschuhs zum Schweißen von PFA* im Extrusionsschweißverfahren“
Teilaufgabe des Projektes:„Aufbau Kompetenzverbund Keramik-Simulation im Innovationscluster
Metall-Keramik-Kunststoff am Beispiel eines Pilotbauteils“
*Perfluoralkoxy-Polymere
Seite 5
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Heißluftgebläse
Zerkleinerung
Aufschmelzkammer
Mundstück
Verfahrensprinzip
Seite 6
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Zielsetzung
Entwicklung eines keramischen Schweißschuhs zum Schweißen von PFA im Extrusionsschweißverfahren……unter Einsatz von Finite Element Simulationsmethoden!
Randbedingungen:
- Einsatztemperatur >450°C- Korrosive Atmosphäre (HF-Dämpfe)- Verträglichkeit zum Extrudat- Hohe Schweißnaht-Güte- Ausreichende Thermoschockstabilität- Systemkompatibilität
Seite 7
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Herangehensweise:
1. Erfassung der Randbedingungen- Mechanisch- Thermisch- Chemisch (nicht FEM relevant)
2. Auswahl potentieller Werkstoffe
3. Vorevaluierung an Hand von Kurzzeittests
4. Aufbau FEM-Modell, Ermittlung der relevanten Kennwerte
5. Berechnung der jeweiligen Systeme und Bedingungen
6. Abgleich mit dem Experiment
Seite 8
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Randbedingungen:- Einsatztemperatur >450°C- Korrosive Atmosphäre (HF-Dämpfe)
Werkstoffkompetenz
40% HF-Auslagerung
Düsenstahl
SiSiC
Quelle: Brevier Technische Keramik
Seite 9
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Werkstoffkompetenz
Quelle: Hersteller Angaben
Sehr gut
Sehr gut
gut
gut
Seite 10
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
CAD-Modell FEM-Modell
Vernetzung und Definition von Einflüssen
Berechnungskompetenz
Seite 11
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Simulation der Prozesseinflüsse
Anwendungskompetenz
Seite 12
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
SiSiC 3Y-TZP
- Hohe Temperaturgradienten durch geringe WLF beim 3Y-TZP- Hohe Oberflächentemperaturen durch hohe WLF beim SiSiC
--> Aufschmelzen der zu fügenden Bauteile im Bereich derKontaktflächen
Temperaturverteilung
Berechnungskompetenz
Seite 13
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Berechnungskompetenz
3Y-TZP
Temperaturverteilung Spannungsverteilung
Spannungsmaximum204 MPa
Seite 14
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Anwendungskompetenz
Schweißversuche mit PP
Erkenntnisse:-Kanten zu scharfkantig -Oberflächenrauhigkeit zu hoch-Temperaturverteilung sehr gut-Nahtqualität gut-Anpressdruck gut-Handling gut
Änderungen:-Kanten abrunden (Einlaufbereich)-Oberflächen polieren
Seite 15
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Optimierungsschritt 3Y-TZP
Reduzierung der Spannungsspitze um 33%
Spannungsverteilung FEM-Modell
Konstruktionskompetenz
Seite 16
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
ERFOLG…… durch Kooperation!- Entwicklung eines keramischen Schweißschuhs- Geeignet für alle gängigen Thermoplast-
Werkstoffe (PP, PE, PVC, PFA…)- Systemkompatibel- Sehr gutes Handling- Hohe Qualität der Schweißnaht
Seite 17
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Deponieabdichtung mit PE-Folie
Folienschweißschuh
- Kein Verschleiß des Schweißschuhs- Konstante Nahtqualität- Höhere Sicherheit der Deponie-Systeme
Erfolg durch Konsequenzen
Seite 18
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Erfolg durch Stetigkeit
Entwicklungsprojekt aus 2005
Kupferkeil nach Schweißung von PVC-Dichtungsbahnen
Seite 19
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Erfolg durch Stetigkeit
SiSiC- Heizkeil-Korrosionsstabil-Schnelleres Aufheizverhalten-Schnelleres Regelverhalten
gleichmäßigere und höhere Nahtqualität
Seite 20
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
ERFOLG
Ist abhängig vonEntscheidungen Risiken Äußere Einflüsse
Seite 21
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Erfolgsaussichten erhöhen durch Kooperation
Ihre Kompetenzen im Innovationscluster
Keramik Metall und Engineering
Seite 22
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Projektpartner:
Finanzierung:
Seite 23
Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
Ihr Ansprechpartner:
Kompetenzen:- Anwendungstechnik Keramik- Keramik gerechte Konstruktion- Werkstoff- und Verfahrensentwicklung- Prüftechnik- Prozessoptimierung
Forschungsinstitut für AnorganischeWerkstoffe –Glas / Keramik- GmbH
Dr.-Ing. Markus Zwick
Heinrich-Meister-Str. 256203 Höhr-Grenzhausen
[email protected]. 02624-186 15