Járműipari precíziós műanyag alkatrészek kifejlesztése eco-design módszerek és recycling anyagok felhasználásával Projektismertető Konzorcium vezető: K+F Kutatás-fejlesztési Tanácsadó Központ Kft Konzorciumi tag: Pannon Egyetem Megvalósítás időszaka: 2012. január - 2014. január A projekt célkitűzései: 1/ az újrahasznosítható műanyagok választékának megismertetése, ezek műszaki jellemzőinek bemutatása, annak érdekében, hogy az új alapanyagok újra hasznosított alapanyagokkal legyenek kiválhatók, és ez által eleget lehessen tenni az Európai Unió környezetvédelmi és hulladék hasznosítási akcióprogramjaiban előírt követelményeknek. 2/ a járműiparban használt alkatrészek körének vizsgálata abból a szempontból, hogy lehetőség van-e újrahasznosítható műanyagok használatára és alkalmazására és mik ennek technológiai feltételei. 3/ egy olyan új innovációs szolgáltatás kialakítása, amely lehetővé teszi, hogy a Középdunántúli Régióban mind szélesebb körben elterjedjen a korszerű tervezési módszerek használata és az újrahasznosítható műanyagok alkalmazása, ezáltal alacsonyabb önköltséggel tudják termékeiket előállítani és versenyképesebben tudják cégüket működtetni. 4/ megismertetetni a régióban működő innovációs szervezetek és a felsőoktatási intézmények számára a számítógépes termék- és technológiai tervezési korszerű módszerei és ezek alkalmazási lehetőségeit a projekt keretében létrejövő prototípus példák alapján, tananyagok, publikációk, esettanulmányok formájában. A műanyagok újrahasznosításának technológia folyamata / Forrás: www.holofon.hu /
Az elvégzett tevékenységek: 1. Az újrahasznosítható poli típusú hulladékokhoz kritériumok kidolgozása technológiai kiválasztási A műanyagok osztályozása, ezen belül poli típusú műanyagok bemutatása, a fröccsöntés technológiájának, korszerű eljárásainak ismertetése, ezek újrahasznosíthatóságához a technológiai paraméterek, lehetséges hibák vizsgálata és ezek kiértékelése. Felmérési eredmények ismertetése és azok kiértékelése 500 műanyagipari vállalkozás felmérési adatainak alapul vételével, az Országos Adatgyűjtés Program (OSAP 1332/00 ) Műanyagipari szakmai jelentés című évente ismétlődő adatszolgáltatás felhasználásával. 2. Az újrahasznosítható műanyagok alkalmazhatóságának anyag- és technológiai vizsgálatai járműipari termékekhez Az újrahasznosítható műanyagokat alkalmazási minták segítségével ismertettük meg. Az alkalmazhatóság feltételeit egy korszerűen felszerelt műanyag fröccsöntő cég ( a Simon E.V. bevonásával - továbbiakban Technológiai Közreműködő), mely korszerű gyártórendszerrel rendelkezik.
Az alkalmazhatóság technológiai vizsgálatainál szakértői értékeléssel választottuk ki a végleges termékeket, melyek egyrészt a technológia közreműködő autóipari alkatrészei, másrészt a konzorciumvezető cég egy járműiparban is széles körben használható termék szabadalma, melyet részleteiben is megismertettünk a tanulmánykötetben. 3. Járműipari újrahasznosítható műanyagok labor vizsgálatai Az újrahasznosíthatósági anyag és technológiai vizsgálatokat a technológiai közreműködő által gyártott járműipari termékekre végeztük el az általuk biztosított alkatrészekre és vizsgálati technológiákra, ezt fényképes dokumentációval és rajzokkal mutatjuk be. A labor vizsgálatok az alkatrészek gyártástechnológiai sajátosságaiból adódóan - a folyási mutatószám (Melt Index) és fröccsöntés során bekövetkezett deformációk nagy teljesítményű precíziós koordináta mérőgépen (Nikon CMM- MCC 200) való mérésekre vonatkoztak. 4. Eco-Design konstrukciós tervezés a kiválasztott prototípusokra és ezek DFMA költségelemzése Az újratervezés céljaira kiválasztott termék műanyag alkatrészei esetében a konstrukciós tervezés korszerű 3D CAD/CAM szoftverekkel történt, nagy hangsúlyt fektetve a prototípusok ellenőrzésére, melyhez 3D optikai szkennert is felhasználtunk. Az EcoDesign módszerekkel a költséghelyes optimalizált technológiák kiválasztását és a technológiai paraméterek kiválasztását végeztük el, amely lehetővé teszi, hogy az új termék prototípusai gazdaságosabban legyenek gyártva, mint a korábbi termékváltozat. 5. Eco-Design konstrukciók optimalizálása, mérnöki számítások Az Eco-desing alapelvek segítségével alakítottuk ki a szabadalom műanyag alkatrészeit a konstrukció optimalizációs célú, áttervezett verzióját a járműiparban megkövetelt elvárásoknak megfelelően és az ehhez tartozó mérnöki számításokat is elvégeztük. 6. Rapid prototyping módszerrel prototípus minták készítése, tesztelések (szilárdság, tartósság, élettartam, további újra hasznosíthatóság)
A prototípusköltségek csökkentése érdekében a rapid prototyping eljárás került alkalmazásra, mely könnyű és gyorsan előállítható műanyag alkatrészeket eredményezett a formatervi, illeszkedési tesztelések céljából. A berendezés printere képes volt a kisebb típusmódosítások elvégzésére az egyes konstrukciós paraméterek megváltoztatása esetén, amely lehetővé tette, hogy a prototípus minták több változatban készüljenek el. A tesztelésekre a technológia közreműködőnél került sor. Az újrahasznosíthatóság tesztelését az Eco-Design Life-Cycle modul számításaival végeztük el többféle újrahasznosítható műanyagra vonatkozóan. 7. Prototípus minták alapján a felhasználhatósági és újrahasznosíthatósági tesztek kidolgozása Az elvégzett vizsgálatok alapján valamint az ide vonatkozó szakirodalom felhasználásával kidolgozásra kerültek a újrahasznosítás elvi alapjai, kiértékelésre kerültek a újrahasznosítható anyagokból készült alkatrészek hibái, erre alapozva elkészült egy ún. felhasználhatósági és újrahasznosíthatósági teszt, amely a recycling feladatoknál a gyakorlati szakemberek számára is jól használható.
A projekt eredményei A projekt az újrahasznosított műanyagok autóipari alkalmazásának lehetőségeit vizsgálta, és ezen belül kiemelten kezelve a poli-típusú műanyag fröccsöntési technológiáknál való alkalmazhatóságot. Mind a szakirodalmi adatok, mind a saját műanyagtechnológiai kísérletek azt bizonyították, hogy az autóiparban csakis a majdnem fajtatiszta műanyagok újra-hasznosítása jöhet szóba, melynek egyik feldolgozási módja a regranurálás, a másik az értéknövelt újrahasznosítás. A laboratóriumi méréseink azt bizonyították, hogy a regranulálás során az eredeti anyagnál gyengébb szilárdságú és hőállóságú másodnyersanyag jön létre, ami az eredeti célra már csak korlátozott mértékben hasznosítható, ennek mértéke az alkatrészek precíziós jellegétől függően 10-30 % -ban való hozzákeverésben állapítottuk meg, darálék formájában, de ez is a csak a homogén anyag összetételű, portalanítási eljárással közbeiktatásával,finom darálás útján előállított regranulátumokra mondható el, mely a fröccsöntés technológiai folyamatába az előszárítás után hozható vissza. Az érték növelt újrahasznosítással kapcsolatban megállapítható, hogy az ebbe a körbe tartozó műanyagok már nemcsak az eredeti célra lesznek használhatóak, hanem ennél magasabb igényű, új funkciójú termékek esetében is, ezek drága előállítása azonban korlátozza a hasznosíthatóságukat. A fröccsöntés-technológiai kísérleteink azt mutatták, hogy az regranulátum ömledékek folyóképessége minden feldolgozási lépcső során nő, az újrahasznosítási lépéseknél a polimerek molekulatömege, és ezzel együtt a szakító szilárdság csökken, ezért a precíziós termékek esetében a regranulátumok alkalmazása számos minőségi hibát eredményezhet, ami laboratóriumi mérésekkel és fényképes dokumentációval is bizonyítottunk. Az újrahasznosított műanyag alapanyagok esetében nagy jelentősége van az EcoDesign módszerek és adatbázisok alkalmazásának, mely elősegíti az gyárthatósági szempontok szerint optimalizált termékkonstrukciók létrejöttét, ez az esetünkben egy piacképes új termék létrejötték eredményezte, a konzorciumvezető cég saját termékszabadalmának alapul vételével, mely a kutatómunka jelen szakaszában a CAD/CAM tervezésig és a Rapid Prototyping módszerrel való kísérleti darabok előállításáig jutott el. A kutatómunka során megtervezett új termék: PC szemüveg műanyag ház
Az eredmények gazdasági és társadalmi hasznosíthatóságának bemutatása A széles körben hasznosítható eredmények közé tartozik a regranulátumok meglévő műanyag alkatrészeknél való használata, ezek laboratóriumi mérési eljárásai, a DFMA módszerekkel végzett gyárthatósági elemzések és az ezek alapján való optimalizáció, továbbá az újrahasznosíthatósági szempontrendszer és teszt Az eredmények hazai hasznosításának lehetőségei között az egyetemi oktatás jön szóba a Pannon Egyetem és a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem bázisán, emellett a műanyag fröccsöntéssel foglalkozó szaktanfolyamok anyagaiba való integrálás További hasznosítási lehetőség a műanyagipari felmérésekbe bevont 500 cég számára az eredmények megismertetése publikációk, előadások formájában, melynek elősegítése érdekében a kutatómunka részeként hasznosítási terv is készült, amely lehetővé teszi a hosszú távon való fenntarthatóságát, és gazdaságos alkalmazói megoldásokat kínál a fröccsöntési technológiával dolgozó kis- és középvállalkozások számára. A projekt Járműipari precíziós műanyag alkatrészek kifejlesztése eco-design módszerek és recycling anyagok felhasználásával címmel a REG_KD_KFI_09-PREC_ECO keretében 44 millió Ft támogatásban részesült. Bővebb információk: Dr. Lőrincz Sándor ügyvezető igazgató E-mail lorincz@consultingcenter.hu