Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Beschichtete Glasfaserdrähte zum Schneiden von Porenbeton

Porenbeton ist einer der vielseitigsten Baustoffe auf dem deutschen Markt. Seine Verarbeitung im ungehärteter Zustand erlaubt exakte und flexible Abmaße der konstruktiven Elemente. Da der Schneideprozess der kostenbestimmende Schritt der Porenbetonherstellung ist, hätte seine technische Verbesserung enorm positive wirtschaftliche Auswirkungen für die zahlreichen KMUs, die mit diesem Prozess entlang der Wertschöpfungskette assoziiert sind.

Ziel des Projektes ist die Verbesserung des Schneideprozesses in der Porenbetonherstellung unter Verwendung eines neuartigen Drahtmaterials. Dieses soll aus einem hochfesten Glasfasergarn bestehen, welches zum Schutz vor mechanischen Belastungen zusätzlich beschichtet wird. Zur Prozessoptimierung sollen folgende Punkte angestrebt werden:

1. die Reduktion der drahtrissbedingten Produktionsausfälle,

2. eine Verringerung der Schnittbreite durch einen dünneren Draht,

3. eine alternative und zeitsparende Einspannvorrichtung dieser Drähte sowie

4. die Verbesserung des Sicherheitsaspektes während des Porenbetonschnitts.

Im geplanten Forschungsprojekt sind dafür folgende Meilensteine zu erreichen:

1. Konzipierung geeigneter Glasfasergarne mit hoher Zugfestigkeit,

2. Entwicklung und Auftrag einer an das Garn optimal haftenden, abriebfesten, reibungsarmen und basenbeständigen Beschichtung,

3. Entwicklung einer für das Garn geeigneten Einspannvorrichtung sowie

4. die Validierung des Schneideprozesses bezüglich der Schnittqualität.

Die enge Zusammenarbeit mit der Industrie soll ab der Garnherstellung bis hin zur Bewertung der Schnittqualität immer wieder im Vordergrund stehen, um eine zeitnahe Anwendung des beschichteten Garnes sowie seiner Einspannvorrichtung zu gewährleisten. Die innovativen Beiträge dieses Projektes umfassen branchenübergreifend die Bereiche „Technische Textilien“ und „Bauwesen“ und haben einen direkten Nutzen für die zahlreichen KMUs der verschiedenen Industriezweige.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines beschichteten Glasfasergarnes als Alternative zum bisher eingesetzten Federstahldraht zum Schneiden von Porenbetongrünblöcken vorgesehen. Durch systematische Variation der Herstellungsparameter wurde eine Auswahl an Glas- und Basaltfaserrovings mit unterschiedlichen Eigenschaften beschafft und bzgl. ihrer Zugfestigkeit charakterisiert. 4 ausgewählte Basaltfasern besitzen eine gute Performance (relevante Festigkeit im hohen tex-Bereich).

Anhand des Beschichtungsdesigns wurden verschiedene Systeme zur Beschichtung der Fasergarne entwickelt: verschiedene Epoxidharze (dünne, harte Beschichtung), Silikon, PVC und verschiedene PU-Systeme (dicke, weiche Beschichtung). Für die Beschichtung der Garne kam die Tauch-, Sprüh- und Galettenbeschichtung zum Einsatz.

Die beschichteten Garne wurden hinsichtlich ihres Garnquerschnittes, der chemischen Beständigkeit und der Mikrohärte charakterisiert. Mit der Galettenbeschichtung wurde ein Verfahren gefunden, das eine homogene Beschichtung erlaubt. PU stellt ein chemisch beständiges System für weiche Schichten dar, während mit Epoxidharz eine harte Beschichtung realisierbar ist.

Bei der Verschleiß- und Versagensanalytik wurde ermittelt, dass alle beschichteten Garne eine gute Abrasionsbeständigkeit gegenüber Strahlmittel aufweisen. Die Reibprüfungen, wie auch die Zugprüfungen zeigten eine schlechtere Abriebfestigkeit bzw. Zugfestigkeit der beschichteten Garne als derzeit eingesetzte Stahlschneiddrähte auf.

Die konventionelle Quetscheinspannung führte zu einem deutlichen Festigkeitsverlust der Garne. Dafür konnten mit einer alternativ entwickelten Einspanntechnologie gute Ergebnisse erzielt werden. Mit den Schneiddrähten konnte Porenbeton erfolgreich auf einer Laborschneidanlage geschnitten werden (unruhiges Schnittbild).

Zusammenfassend kann geschlussfolgert werden, dass im Rahmen des Projektes ein Beitrag zu alternativen Schneidmaterialien für Porenbeton geleistet wurde.