Thermo-Hygro-Paper

Feuchte und Temperatur beeinflussen maßgeblich das Verarbeitungsverhalten von Papier wie z.B. in Zieh- und Riffelwalzenprozessen. Die kombinierte Prüfung von Papier unter definiert gekoppelten Temperatur- und Feuchtebedingungen ist bisher kein industrieller Standard in der Messtechnik, weshalb feuchte- und temperaturabhängige Materialparameter bisher kaum präzise erfasst und kalibriert werden können. Somit fehlen grundlegende Verständnisse der thermo-hygro-mechanischen Effekte sowie geeignete Materialmodellierungen, die zu Prozessungenauigkeiten und Ausschuss in der Verarbeitung von Papierverpackungen führen.

Im Projekt wird ein umfassendes Materialmodell entwickelt und validiert, dass die relevanten Einflüsse von Feuchte und Temperatur abbildet. Zur Parametrierung und Kalibrierung des Materialmodells werden neuartige experimentelle Methoden entwickelt und eingesetzt, mit denen gezielt Feuchte- und Temperatureinbringung ins Material während der Materialprüfung realisiert und feuchte- und temperaturabhängige Materialcharakteristiken abgeleitet werden können. Das Materialmodell wird anschließend in ein numerisches Prozessmodell typischer Verarbeitungsprozesse wie dem Zieh- oder dem Riffelwalzenprozess implementiert, um deren Komplexität detailliert und genau numerisch abzubilden. Die numerische Simulation zahlreicher Parameterkombinationen liefert klare Zielkorridore für relevante Prozessparameter.

Die gewonnenen experimentellen Materialdaten und simulierten Prozessdaten werden in einer zugänglichen Datenmatrix für die Industrieunternehmen zusammengeführt und unterstützen deren anwendungsspezifische Auswahl und Steuerung von Material- und Prozessparametern zur Steigerung von Prozesseffizienz und Produktqualität.

Die Ergebnisse des Projekts werden auf vielfältige Weise zugänglich gemacht: Neben Veröffentlichungen in Fachkreisen und Präsentationen auf Messen und Veranstaltungen werden sie auch in projektbegleitenden Ausschüssen diskutiert. Anwender profitieren von praxisnahen Inhouse- Schulungen, Workshops und Online-Tutorials, die die Nutzung der entwickelten experimentellen Methoden, Material- und Prozessmodelle erklären. Die Materialroutinen stehen als Open-Source-Lösungen bereit, während für individuelle Fragestellungen bilaterale Beratungen angeboten werden. Darüber hinaus sind die Methoden und Modelle flexibel auf weitere Verarbeitungsprozesse wie Rillen, Falzen oder Siegeln übertragbar und eröffnen damit zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Verarbeitung von Papier.