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Die innovative Partnerschaft
Markus Zwick, FGK
6. Clusterkonferenz, 20. August 2013
Höhr-Grenzhausen
„Best Practic...
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Kooperation = Bündelung von Kompetenzen
Erweiterung der Fähigkeiten...
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Heißluftgebläse
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Aufschmelzkammer
Mundstück
Verfahrens...
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1. Erfassung der Randbedingungen
- Mechanisch
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Werkstoffkompetenz
Quelle: Hersteller Angaben
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Simulation der Prozesseinflüsse
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Berechnungskompetenz
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Temperaturverteilung Spannungsverteilu...
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Optimierungsschritt 3Y-TZP
Reduzierung der Spannungsspitze um 33%
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Markus Zwick, FGK
Deponieabdichtung mit PE-Folie
Folienschweißschuh
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Erfolg durch Stetigkeit
SiSiC- Heizkeil
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Best Practice Forschungskooperation - Vortrag Dr. Markus Zwick (FGK)

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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?

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Best Practice Forschungskooperation - Vortrag Dr. Markus Zwick (FGK)

  1. 1. Seite 1 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK 6. Clusterkonferenz, 20. August 2013 Höhr-Grenzhausen „Best Practice“ - Beispiele erfolgreicher Forschungskooperationen - Seite 2 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK ERFOLG Ist abhängig von Entscheidungen Risiken Äußere Einflüsse
  2. 2. Seite 3 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK Kooperation = Bündelung von Kompetenzen Erweiterung der Fähigkeiten Reduzierung 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
  3. 3. 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
  4. 4. 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
  5. 5. 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
  6. 6. 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 der Kontaktflächen Temperaturverteilung Berechnungskompetenz
  7. 7. Seite 13 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK Berechnungskompetenz 3Y-TZP Temperaturverteilung Spannungsverteilung Spannungsmaximum 204 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
  8. 8. 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
  9. 9. 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
  10. 10. 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 von Entscheidungen Risiken Äußere Einflüsse
  11. 11. 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:
  12. 12. Seite 23 Die innovative Partnerschaft Markus Zwick, FGK Ihr Ansprechpartner: Kompetenzen: - Anwendungstechnik Keramik - Keramik gerechte Konstruktion - Werkstoff- und Verfahrensentwicklung - Prüftechnik - Prozessoptimierung Forschungsinstitut für Anorganische Werkstoffe –Glas / Keramik- GmbH Dr.-Ing. Markus Zwick Heinrich-Meister-Str. 2 56203 Höhr-Grenzhausen Markus.Zwick@fgk-keramik.de Tel. 02624-186 15

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