Rechnen statt pröbeln: Simulation vereinfacht die Entwicklung neuer PET-Flaschen

Siebzig Prozent der Herstellungskosten einer PET-Flasche verursacht das Material. Es lohnt sich daher, den Materialeinsatz zu reduzieren und somit die Produktionskosten zu senken, sagt das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule in D-Aachen (RWTH) Das soll künftig mit Hilfe eines Simulationskonzept zur Auslegung von PET-Flaschen geschehnen, dass das IKV zusammen mit Nestlé Waters, Vittel, Frankreich entwickelt.

Bisher wurden Verbesserungen hauptsächlich durch empirische Untersuchungen und die Erfahrungen der Verarbeiter erzielt. Der Einsatz der Simulation könne aber die Entwicklung neuer PET-Flaschen verbessern, so das IKV. Die derzeitig verfügbaren Struktursimulationen seien aber 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 das mechanische Verhalten von PET-Flaschen unter verschiedenen Lastbedingungen berechne kann. 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.