Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Kunststoff-Prüfnormalen mit computergenerierten Oberflächen

Projektziel:

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Fertigungsstrategien zur reproduzierbaren und wirtschaftlichen Herstellung von qualitativ hochwertigen Kunststoff-Prüfnormalen für die Messgrößen Rauheit, Reibung und Haptik. Mit dieser Entwicklung können zukünftig die Messgrößen Reibung und Haptik mit anwendungskonformen Materialien und Materialkombinationen bestimmt sowie die Detektion der Kennwerte der Oberflächenrauheit für optische Messverfahren verbessert werden.

Bedeutung für KMU:

Der branchenübergreifende projektbegleitende Ausschuss spiegelt die wirtschaftliche Bedeutung der Forschungsergebnisse entlang der Wertschöpfungskette wieder. Die Branchen, welche unmittelbar von der Entwicklung profitieren, können in drei Gruppen eingeteilt werden:

• Anwender von Prüfsystemen

• Hersteller von Prüfgeräten

• Hersteller von Prüfnormalen

Abgesehen von den unmittelbar und direkt profitierenden mittelständigen Unternehmen ist von positiven Effekten auf große Teile der deutschen Industrielandschaft auszugehen. Insbesondere in der automobilen Schlüsselindustrie gewinnen Akustik und Haptik zunehmend an Bedeutung, zudem steigt der Anteil von Kunststoffen kontinuierlich an. Mit der Verbesserung der Prüfsysteme insbesondere für Kunststoffoberflächen kann eine Steigerung von Funktionalität und Qualität der Bauteile in KFZ erreicht werden, wobei im Falle von Kunststoffteilen gerade auch die von KMU geprägte Zulieferindustrie profitiert

Projektergebnisse:

Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die präzise Bearbeitung sowie flexible und kostengünstige Bereitstellung von anwendungskonformen Kunststoff-Prüfnormalen in breiter Variation hinsichtlich Oberfläche, zur verbesserten Bewertung heutiger komplexer Funktionsoberflächen in deren spezifischen Anwendungen.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung von Fertigungsstrategien zur reproduzierbaren und wirtschaftlichen Herstellung von qualitativ hochwertigen Kunststoff-Prüfnormalen für die Messgrößen Rauheit, Reibung und Haptik durch eine Zusammenarbeit des FILK und des Fraunhofer IWU. Die erzielten Ergebnisse können entlang der kompletten Wertschöpfungskette genutzt werden. Die Bearbeitung des Projektes umfasste folgende Teilschritte:

- Erstellen der Anforderungsprofile

- Programmierung des Oberflächenstruktur-Erstellalgorithmus (OSEA)

- Herstellung von Prüfnormalen für Rauheit, Reibung und Haptik mittels Laserablation, Diamantfräsen und

Heißprägen

- Technische Charakterisierung der Prüfnormale und Korrelation mit dem Anforderungsprofil

- Test der Kunststoff-Prüfnormale hinsichtlich des geplanten Anwendungszweckes

Das hohe Potential für den Einsatz von Kunststoff-Prüfnormalen zur Kalibrierung von Messgeräten konnte nachgewiesen werden. Besonders in den Anwendungsschwerpunkten Tribologie und Haptik wurden einsatzfähige Prüfnormale gefertigt. Durch Variation von Strukturen (Halbkugeln, Gaußhügel, Höhe, Lage, Standardabweichung, Anzahl) und Kunststoffen (ABS, PA, PMMA, POM) konnten Prüfnormale zur Kalibrierung der äußeren Grenzen (RPZ 1 und RPZ 10) des Stick-Slip-Prüfstandes dargestellt werden. Im Bereich Haptik wurden mit Hilfe der kinematischen Simulation Normale zur Bestimmung der Eignung sowie Schulung der Probanden an anwendungsorientierten Werkstoffgruppen erfolgreich entwickelt, hergestellt und validiert. Weiterer Forschungsbedarf besteht bei den Prüfnormalen für die optische Oberflächenmesstechnik. Spanende Fertigungsverfahren führten dort, unabhängig vom Kunststoff, zu stark glänzenden und damit nicht einsatzfähigen Oberflächen. Erste vielversprechende Ergebnisse konnten jedoch bei Bearbeitung von PEEK mit einem Pikosekundenlaser erzielt werden.