TY - THES

T1 - Methode zur Auswahl alternativer Materialpaarungen für Kunststoffrollen unter Beachtung anwendungsspezifischer Prüfmethoden

AU - Söllner, Michael

N1 - gesperrt bis 09-11-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Kunststoffrollen sind in vielen Bereichen des täglichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Ihre Anwendungsfälle sind ebenso vielfältig wie die dafür verwendeten Auslegungskriterien. Laufrollen, bestehend aus Bandage und Tragkörper, werden in Aufzügen, Rolltreppen aber auch bei Shuttle-Systemen in intralogistischen Anlagen verbaut und werden aus unterschiedlichen Materialien bzw. Materialkombinationen hergestellt. Die Suche nach neuen Materialkombinationen gestaltet sich aufgrund der unzähligen Anforderungen meist schwierig, es müssen teils aufwendige Bauteiltests durchgeführt werden, um diese Materialien zu qualifizieren. Dieser Prozess ist sehr kosten- aber auch zeitintensiv und bindet wichtige Ressourcen. In dieser Arbeit wurden Wege gesucht, anhand weniger komplexer, kostengünstiger sowie schneller durchführbarer Materialtests auf Prüfkörperebene möglichst aussage-kräftige Ergebnisse für den Einsatz auf Bauteilebene zu liefern. Dazu wurden mit der Messung des Abriebs, Druckverformungsrestes, Weiterreißwiderstands sowie die Schälfestigkeit an Zwei-Komponenten (2K) Probekörpern vier Tests ausgewählt, die in Bezug auf Kunststoffrollen relevante Parameter sind. Diese Tests wurden an 16 Materialien unterschiedlicher Gruppen der thermoplastischen Elastomere durchgeführt. Auf Bauteilebene wurden vorselektierte Materialkombinationen im Rollen-Schältest analysiert sowie am Rollenprüfstand einem Laststeigerungslauf unterzogen. Die Ergebnisse zeigten, dass einzelne Materialien für neue Rollen-Anwendungen verwendet werden können, meist mit gewissen Einschränkungen. Ein weiterer Punkt, der durch den Ver-gleich der beiden schälenden Prüfverfahren sichtbar wurde, ist, dass die Schälfestigkeit an Rollen bei allen getesteten Materialkombinationen einen höheren Wert als bei den 2K-Probekörpern zeigte, aber die Tendenz der beiden Prüfverfahren gut übereinstimmt, sodass anhand der 2K-Prüfung eine gute Abschätzbarkeit des Rollenverhaltens gegeben ist. Der Weiterreißwiderstand stellte sich als interessantes Kriterium für die Durchführbarkeit der Schältests heraus. Die Prüfungen am Rollenprüfstand, bei der die Rollen eine mit der Zeit steigende Belastung erfahren, geben Auskunft über die maximale Belastungshöhe sowie die Dauer bis zum Rollenausfall. Mit den Daten aus den durchgeführten Versuchen können für zukünftige Anwendungen, Materialkombinationen aus-gewählt werden und nach Durchführung der weiterfolgenden Tests für den Einsatz frei-gegeben werden. Die Temperaturmessungen am Rollenprüfstand können durch zusätzliche Tests wie beispielsweise die Dynamisch Mechanische Analyse (DMA) künftig bereits in der Phase der Rollenauslegung und Konstruktion berücksichtigt werden. Ein Ansatz für die schnellere und kostengünstigere Findung neuer Materialkombinationen konnte mit dieser Arbeit aufgezeigt und eingeleitet werden.

AB - Kunststoffrollen sind in vielen Bereichen des täglichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Ihre Anwendungsfälle sind ebenso vielfältig wie die dafür verwendeten Auslegungskriterien. Laufrollen, bestehend aus Bandage und Tragkörper, werden in Aufzügen, Rolltreppen aber auch bei Shuttle-Systemen in intralogistischen Anlagen verbaut und werden aus unterschiedlichen Materialien bzw. Materialkombinationen hergestellt. Die Suche nach neuen Materialkombinationen gestaltet sich aufgrund der unzähligen Anforderungen meist schwierig, es müssen teils aufwendige Bauteiltests durchgeführt werden, um diese Materialien zu qualifizieren. Dieser Prozess ist sehr kosten- aber auch zeitintensiv und bindet wichtige Ressourcen. In dieser Arbeit wurden Wege gesucht, anhand weniger komplexer, kostengünstiger sowie schneller durchführbarer Materialtests auf Prüfkörperebene möglichst aussage-kräftige Ergebnisse für den Einsatz auf Bauteilebene zu liefern. Dazu wurden mit der Messung des Abriebs, Druckverformungsrestes, Weiterreißwiderstands sowie die Schälfestigkeit an Zwei-Komponenten (2K) Probekörpern vier Tests ausgewählt, die in Bezug auf Kunststoffrollen relevante Parameter sind. Diese Tests wurden an 16 Materialien unterschiedlicher Gruppen der thermoplastischen Elastomere durchgeführt. Auf Bauteilebene wurden vorselektierte Materialkombinationen im Rollen-Schältest analysiert sowie am Rollenprüfstand einem Laststeigerungslauf unterzogen. Die Ergebnisse zeigten, dass einzelne Materialien für neue Rollen-Anwendungen verwendet werden können, meist mit gewissen Einschränkungen. Ein weiterer Punkt, der durch den Ver-gleich der beiden schälenden Prüfverfahren sichtbar wurde, ist, dass die Schälfestigkeit an Rollen bei allen getesteten Materialkombinationen einen höheren Wert als bei den 2K-Probekörpern zeigte, aber die Tendenz der beiden Prüfverfahren gut übereinstimmt, sodass anhand der 2K-Prüfung eine gute Abschätzbarkeit des Rollenverhaltens gegeben ist. Der Weiterreißwiderstand stellte sich als interessantes Kriterium für die Durchführbarkeit der Schältests heraus. Die Prüfungen am Rollenprüfstand, bei der die Rollen eine mit der Zeit steigende Belastung erfahren, geben Auskunft über die maximale Belastungshöhe sowie die Dauer bis zum Rollenausfall. Mit den Daten aus den durchgeführten Versuchen können für zukünftige Anwendungen, Materialkombinationen aus-gewählt werden und nach Durchführung der weiterfolgenden Tests für den Einsatz frei-gegeben werden. Die Temperaturmessungen am Rollenprüfstand können durch zusätzliche Tests wie beispielsweise die Dynamisch Mechanische Analyse (DMA) künftig bereits in der Phase der Rollenauslegung und Konstruktion berücksichtigt werden. Ein Ansatz für die schnellere und kostengünstigere Findung neuer Materialkombinationen konnte mit dieser Arbeit aufgezeigt und eingeleitet werden.

KW - Kunststoffrollen

KW - Zwei-Komponenten-Rollen

KW - Thermoplastische Elastomere

KW - Schälfestigkeit

KW - Rollenprüfstand

KW - Plastic Rollers

KW - Two-Component-Rollers

KW - Thermoplastic Elastomers

KW - Peel Strength

KW - Roller Test Stand

M3 - Masterarbeit

ER -