Simulation unterstützt die Entwicklung neuer PET-Flaschen

Das Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen entwickelt derzeit zusammen mit Nestlé Waters, Vittel, Frankreich, ein Simulationskonzept zur Auslegung von PET-Flaschen. Die Flaschen müssen einer spezifischen Topload-Belastung standhalten. Da 70 Prozent der Herstellungskosten einer PET-Flasche vom Material herrühren, ist die Industrie bemüht, den Materialeinsatz zu reduzieren und somit die Produktionskosten zu senken. Bisher wurden Verbesserungen hauptsächlich durch empirische Untersuchungen und die Erfahrungen der Verarbeiter erzielt. Der Einsatz der Simulation soll hier die Entwicklung neuer PET-Flaschen unterstützen.
Die derzeitig verfügbaren Struktursimulationen sind noch sehr ungenau, da sie die prozessspezifischen Eigenschaften der Hohlkörper nur unzureichend berücksichtigen.
Das gemeinsame Forschungsprojekt von IKV und Nestlé entwickelt dagegen ein Konzept, welches das mechanische Verhalten streckblasgeformter Flaschen über eine Verknüpfung der Prozess- und Struktursimulation präzise vorhersagen soll. Dazu wird in der Prozesssimulation der Verstreck- und Aufblasvorgang des Preforms zur Flasche modelliert. Die berechnete Wanddickenverteilung und die erzielten Verstreckgrade werden über eine Schnittstelle an die Struktursimulation übermittelt. Dabei werden der Flasche in Abhängigkeit der berechneten Verstreckgrade mechanische Materialkennwerte zugewiesen.
Erste Voruntersuchungen zeigen, dass dieses Simulationskonzept in der Lage ist, das mechanische Verhalten von PET-Flaschen unter verschiedenen Lastbedingungen zu berechnen. Die integrative Betrachtung der Prozess- und Struktursimulation kann die Entwicklung neuer PET-Flaschen nachhaltig unterstützen. So können die Entwicklungskosten und -zeiten durch die virtuelle Modellierung der Flascheneigenschaften bereits in der Designphase reduziert werden.

03.04.2009