Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer universellen Methode zur Vorhersage der Umformbarkeit von papierbasierten Materialien im Tiefziehen und Hydroforming

Forschungsziel

Umfassende Forschungsarbeiten in den letzten Jahren haben es ermöglicht, die materialseitigen Grenzen von Papieren in Umformverfahren wie dem Tiefziehen oder Hydroforming stark auszuweiten, sodass Packmittel mit hohen Umformgraden in sehr guter Qualität erzeugt werden können. Problematisch ist jedoch, dass die Eignung eines Papieres für die Umformung nicht standardisiert ist und auch nicht anhand konventioneller Materialparameter vorhergesagt werden kann, was eine Materialauswahl für Papierverarbeiter und Verpacker signifikant erschwert.

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, eine Basis für das Qualitätsmanagement von Papier und Karton in der 3D-Umformung zu erarbeiten. Es wird eine Prüfstrategie entwickelt, die es erlaubt, standardisiert eine Eignung von Papieren für verschiedene 3D-Umformverfahren ableiten zu können. Hierfür werden zunächst Methoden für die Ermittlung der Qualitätskenngrößen Ziehverhältnis, Faltenbild und Wandsteifigkeit definiert. Anschließend werden für eine Vielzahl an industriellen und an den Forschungsstellen entwickelten Materialien prozessnahe Prüfszenarien und -bedingungen systematisch untersucht und mit dem Ergebnis in verschiedenen Umformverfahren korreliert, um stringente Zusammenhänge zwischen Qualitätszielgrößen und den Materialparametern ableiten zu können. Hierzu werden multiple Regressionsmodelle höherer Ordnung und neuronale Netzwerke eingesetzt.

Nutzen für KMU

Die papierverarbeitende Industrie in Deutschland besteht überwiegend aus KMU. Für diese ist von elementarer Wichtigkeit, eine für den Verarbeitungsprozess sinnhafte Materialauswahl anhand von standardisierten Angaben vornehmen zu können (vgl. Datenblatt). Das geplante Forschungsvorhaben eröffnet erstmals die Möglichkeit, „Umformbarkeit“ als standardisiertes Qualitätsmerkmal für Papiere bereitstellen zu können und liefert damit eine elementare Voraussetzung für die nachfolgende Normung.