„Polymech Designs“ ist ein Forschungsprojekt, das die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Verwendung post-industrieller Abfälle für marktreife Produkte untersucht. Derzeit erforschen wir Möbel und mechanische Bauteile mit starkem Fokus auf Wiederholbarkeit und Qualität bei begrenzten Ressourcen.

Mit einem Extruder

Unsere Tests mit Extrudern zeigten vielversprechende Ergebnisse bei der Herstellung von brauchbarem Ausgangsmaterial, jedoch mit eingeschränktem Anwendungsbereich aufgrund von Lufteinschlüssen. Außerdem musste das Material nachbearbeitet werden, um die für Montage und Kundenerwartungen erforderlichen Oberflächen zu erzielen.

Tests mit einem 25-mm-Tischextruder unter Verwendung einer Form mit Gegendruck

Folgetests

Aufnahmen für Fräs- und Präzisionstests, Erforschung der Idee mechanischer Bauteile

Balken als hochwertiges Ausgangsmaterial

Nach umfangreichen Versuchen haben wir uns auf quadratische Balken mit 60×60 mm festgelegt. Lufteinschlüsse sind noch vorhanden, aber die Gesamtqualität war für einige Anwendungen wie Möbel ausreichend. Empfohlene Mindest-Extruder-Motorleistung ist 4 kW @ 400 V mit einer Übersetzung von 1:15, um die meisten Probleme während des Prozesses bewältigen zu können.

Mit einer Plattenpresse

Um häufige Probleme des Prozesses zu lösen, haben wir die Maschinen für Festigkeit, Wiederholbarkeit und Qualitätsergebnisse unter sicheren Bedingungen neu konstruiert. Wir entdeckten verschiedene Prozessarten, wie ein- bis dreistufiges Pressen, fügten erweiterte Überwachungsschnittstellen sowie adaptiven Druck hinzu und setzten auch den Extruder ein, um Lufteinschlüsse und Oberflächenfehler zu bekämpfen.

Erste Tests mit einem „traditionellen“ einstufigen Verfahren mit mittelgroßen Flocken. Wir erreichten bis zu 4 cm Dicke (5 Stunden).

2-Stufen-Verfahren

Um Probleme durch Schrumpfung (bis zu 25 %) wie Verzug und Oberflächenprobleme zu überwinden, haben wir eine Stempel-Technik eingeführt. Dabei wird die Form (bis zu 40 kg) nach dem ersten Aufheizen gewendet und ein Stempel mit leichter Nacherwärmung nahe dem Erweichungspunkt eingesetzt. Die Ergänzung von Druckprofilen für kontrollierten Druck über die Zeit ermöglichte gute Ergebnisse (0,5 mm Toleranz über 50 cm).

Dies erfordert viel Zeit und Arbeitskraft und birgt Sicherheitsrisiken für den Bediener ohne geeignete Hebeausrüstung.

Durchschnittliche Verarbeitungszeit für eine 3-cm-Platte beträgt etwa 2–3 Stunden vor der Abkühlung. Die produktivere und vielseitigere Dicke von 15 mm benötigt je nach Material bis zu 90 Minuten.

Der Extruder als Lösung

Durch die Einbindung eines Extruders in den Prozess erzielten wir schließlich sichere und vorhersehbare Ergebnisse mit bis zu 6 cm gleichmäßigem und dichtem Ausgangsmaterial. Außerdem entfiel der gesamte Aufwand für das Füllen und Handhaben der Formen.

Unsere Testmaschinen

Software-Schnittstelle (siehe Polymech Controller)

Status Quo & Schlussfolgerungen

Wir untersuchen weiterhin bessere Verfahren, um die Produktion zu beschleunigen und die Qualität mit vertretbarem Aufwand und Arbeitseinsatz zu steigern. Die Konzeption eines vollautomatischen Formsystems (Karussell) mit einem Extruder als Zulieferer erscheint als vielversprechendste Lösung, idealerweise bedient von einem Roboter.

In der Zwischenzeit genießen Sie einige Ideen, die mit generativer KI erstellt wurden.