PICSAR - Ein von der Region Venetien mit dem POR FESR 2014-2020 finanziertes Projekt

Ausschreibung zur Unterstützung von Projekten, die von Unternehmenszusammenschlüssen entwickelt werden

SCHWERPUNKT 1 „FORSCHUNG, TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG UND INNOVATION“

SPEZIFISCHES ZIEL

„Steigerung der Innovationstätigkeiten der Unternehmen“

AKTION1.1.4 „Unterstützung kooperativer F&E-Tätigkeiten zur Entwicklung neuer nachhaltiger Technologien, neuer Produkte und Dienste“

Beschluss des Regionalrats Nr. 711 vom 28. Mai 2019

PICSAR – Progettazione Integrata innovativa di Componenti Strutturali Automotive in plastica Riciclata ad alte prestazioni e sostenibilità = Innovative integrative Entwicklung von KFZ-Konstruktionsteilen aus recyceltem, nachhaltigem Kunststoff mit hohem Leistungsprofil

Ziel des PICSAR-Projekts ist die Hinzuziehung von Simulationstools und die Entwicklung moderner Modelle für die integrierte Entwicklung von Produkten und Verfahren für KFZ-Konstruktionsteile. Diese Fähigkeit zur virtuellen Prototypherstellung ist mittlerweile eine unverzichtbare Voraussetzung für alle, die in der Automobilbranche tätig sind, bei der große Hersteller (z.B. BMW, Daimler und VW) nach und nach auf die Verwendung extra angefertigter Prototypen für Crashtests und der dazugehörigen Gussformen verzichten. Um solche Anwendungen zu realisieren und dabei die ökologische Nachhaltigkeit und die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft zu berücksichtigen, sollen im Rahmen des PICSAR-Projekts fortschrittliche Compounds unter Verwendung recycelter Polyolefine entwickelt werden, von denen bekannt ist, dass sie aufgrund stark variierender Eigenschaften und der Geruchsemissionen zahlreiche Verarbeitungsprobleme verursachen. Darüber hinaus handelt es sich bei den im Rahmen dieses Projekts virtuell und real herzustellenden Bauteilen um Makro-Verbunde, die durch Umspritzen von Endlosfaser-Verbundlaminaten hergestellt werden, was eine strenge Kontrolle der Prozessparameter erfordert, um eine perfekte Haftung zwischen den beiden Materialien zu gewährleisten. Um ein solch komplexes Bauteil unter Crash-Test-Bedingungen virtuell nachbauen zu können, sind innovative Lösungen entlang der gesamten Produktionskette erforderlich. Bei der Zusammenstellung des Compounds (Mischung aus recyceltem Post-Consumer-Kunststoff, innovativen Verstärkungsstoffen und diversen Additiven) muss nicht nur gleichzeitig der Anteil an recyceltem Kunststoff maximiert, sondern auch die spezifischen mechanischen Eigenschaften garantiert und die Geruchsemissionen auf ein Minimum reduziert werden. Das Mischverfahren muss in der Lage sein, die unvermeidlichen Eigenschaftsschwankungen beim Post-Consumer-Rezyklat in Echtzeit zu korrigieren. Die mechanischen Eigenschaften bei hohen Dehnungsgeschwindigkeiten (bis zu 1000 s^-1 für Crashtests) müssen aus Tests abgeleitet werden, die mit speziell für dieses Projekt entwickelten Geräten durchgeführt werden, da diese bisher nicht auf dem Markt erhältlich sind. Um genaue numerische Simulationen des Spritzgießprozesses und des damit verbundenen Strukturverhaltens durchführen zu können, werden speziell analytische Modelle entwickelt, die in der Lage sind, nicht nur den Einfluss der Orientierung der Verstärkung auf die Anisotropie zu beschreiben, sondern auch die Verringerung lokaler mechanischer Eigenschaften aufgrund des Vorhandenseins der wichtigsten Spritzgussfehler (Verbindungslinien, Porositäten, Adhäsionsgrenzen zwischen der Umspritzung und dem Verbundwerkstoff). Diese Modelle werden auch auf spezifischere Fälle ausgedehnt, z. B. Ermüdungsfestigkeit, Kriechfestigkeit und das Vorhandensein von Kerben. Die Integration der Simulationstools und die Entwicklung der Modelle müssen notwendigerweise durch einen numerisch-experimentellen Vergleich mit einem speziell entwickelten realen Prototyp des Makro-Verbunds (und seines Spritzgießsystems) validiert werden.

Es ist daher offensichtlich, dass das PICSAR-Projekt perfekt in den Spezialisierungsbereich Smart Manufacturing passt, mit Bezug auf die traditionellen Sektoren der Bauteilmechanik (Spritzgießen von Automobilkomponenten), der Mechatronik (Entwicklung eines Hochgeschwindigkeitsprüfsystems), des instrumentellen Maschinenbaus (Entwicklung eines Werkzeugs für die Herstellung von Makro-Verbunden) und der Feinmechanik (eine sehr schnelle Eigenschaftsbestimmung erfordert fortschrittliche Messsysteme).

In dieser Hinsicht kann das PICSAR-Projekt die folgenden Wege einschlagen:

2. weil es nichtmetallische Komponenten mit hoher mechanischer Leistung (dank Verbundwerkstoffen und fortschrittlicher Verstärkungen) und hoher Nachhaltigkeit (dank der Maximierung des Anteils an Post-Consumer-Rezyklaten) entwickeln wird;

6. weil es (Eigenschaftsbestimmungs-)Tools und Modelle für die integrierte, innovative und mehrstufige Planung (von verstärkenden Mikrofasern bis zum Haftvermögen im Makro-Verbund) innovativer Konstruktionsteile für den Automobilsektor entwickeln wird;

8. weil es Compounds entwickeln und herstellen wird, deren Matrix zu mindestens 95 % aus Post-Consumer-Rezyklaten gewonnen wird und die innovative Verstärkungselemente (nicht nur Fasern, sondern auch Hohlkugeln) mit hohen spezifischen mechanischen Eigenschaften enthalten;

Aus den obigen Ausführungen wird deutlich, dass Moderne Werkstoffe (Compounds mit einem hohen mechanischen Leistungsprofil, aber mit einer Matrix aus Post-Consumer-Rezyklaten) und Moderne Produktionssysteme (Systeme zum Umspritzen und eine Vorbehandlung des Verbund(werkstoff)s) eine Schlüsselrolle bei der Erreichung des Projektziels spielen werden.

Die Triebkräfte, die die Innovation im Verpackungssektor vorantreiben werden, sind zweifellos ökologische Nachhaltigkeit (die Branche ist verpflichtet, die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft zu übernehmen), Energieeffizienz (die bei energieintensiven Verfahren wie dem Spritzgießen zur Abfallreduzierung und Prozesseffizienz drängt) und Art der Gestaltung (die immer komplexere geometrische Lösungen zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts vorschreibt).

Die Region Venetien hat das Projekt, an dem die Unternehmen Sirmax spa, Step Engineering srl und Uniteam Italia srl beteiligt waren, mit 274.933,10 € unterstützt.

Erfahren Sie mehr über die informativen Webinare, die wir zur Veranschaulichung der Projektergebnisse organisiert haben. Bitte hier anklicken.