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Forschungsschwerpunkt Automatisierung und Messtechnik

Der Forschungsbereich Automatisierung und Messtechnik befasst sich mit einer Vielzahl von Themengebieten rund um das Drucken. Alle haben das Ziel, den Druckprozess und die verschiedenen Vor- und Nachbehandlungsschritte zu automatisieren und die erzielte Qualität und Produktivität zu erhöhen.

Dazu ist die Erforschung und Beschreibung der am Druckprozess beteiligten Materialien (Druckform, Tinte, Substrat, …) und Abläufe erforderlich. Die beteiligten Materialien und Prozessschritte werden mit Hilfe hochspezieller Messtechnik und Sensoren oder individuell entwickelter Versuchsstände produktionsnah untersucht und charakterisiert. Dazu wird meistens Hardware von National Instruments sowie das entsprechende Softwarepaket LabView eingesetzt.

Anhand der Messdaten und den dabei ermittelten Zusammenhängen erfolgt eine Modellierung und Simulation von Teilprozessen, um eine gezielte Verbesserung des Gesamtprozesses herbeizuführen. Im Hinblick auf die industrielle Prozesskontrolle wird Messtechnik zur Überwachung oder Regelungen für Maschinen ausgelegt, Versuchsaufbauten entwickelt oder auch neue Maschinenteile entworfen, um neuartige Druck- und Fertigungsmöglichkeiten realisieren zu können. In diesem Zusammenhang werden auch Fluide rheologisch charakterisiert und die Topographie dünner, oft transparenter, Schichten bestimmt. Zur Versuchsplanung werden Werkzeuge der DoE (Design of Experiments) eingesetzt und zur Auswertung wird unter Umständen die Analyse von großen Datenmengen (Big Data) nötig.

Im Bereich dieser Forschungsgruppe behandelte Themen waren oder sind zum Beispiel:

Das Thema der additiven Fertigung, weit verbreitet als 3D-Druck bezeichnet, wird in dieser Gruppe behandelt. Hierbei werden die Grenzen der bekannten 3D-Druck-Verfahren ausgetestet, neue Fertigungsverfahren entwickelt und vor allem Fertigungsprozesse für Teile entwickelt, die bisher nicht mit Druckverfahren realisierbar waren. Die untersuchten 3D-Druck-Verfahren sind vor allem das Schmelzschichten (Fused Deposition Modeling, FDM), die Stereolithografie und Verfahren, die dem Bioplotting zuzuordnen sind.

Ein weiterer Forschungsgegenstand ist die detaillierte Untersuchung von Druckverfahren und deren Teilprozessen. So wurde ein Prüfstand zur Bestimmung des Quellverhaltens von Flexodruckklischees aufgebaut oder beispielsweise eine Tampondruckmaschine mit spezieller Messtechnik zur Erfassung der Prozessgrößen erweitert. Zusätzliche Beispiele sind ein Aufbau zur Charakterisierung von Interferenz- und Effektpigmenten und der vollständig Umbau und Erweiterung eines handelsüblichen Dehnrheometers (Haake Caber).

Ebenso werden neue Herstellungsprozesse für gedruckte Sicherheitsmerkmale untersucht und dafür mit speziellen Versuchsaufbauten Prototypen hergestellt und die Überführung dieser Prozesse in die industrielle Drucktechnik begleitet.

Auch die Druckweiterverarbeitung und damit das Schneiden von Stapeln aus Papier, Pappe oder anderen faserartige Stoffen auf Schnellschneidern (auch Planschneider) ist Gegenstand der Forschung am IDD. So wurde ein einzigartiger Prüfstand zur Bestimmung der Schneidkräfte in drei Achsrichtungen in Abhängigkeit vom Weg des Messers durch den Papierstapel entwickelt. Zusätzlich wurden industrielle Schnellschneider mit Kraft-, Dehnungs-, und Wegmesssystemen ausgestattet. Damit können verschiedene Aspekte des Schneidens, wie die Auswahl und Schliff des Messers, deren Standzeit und die Maschinenauslegung untersucht und verbessert werden. Zusätzlich ist das Handling der Schneidaufträge in automatisierten Schneidanlagen und das Kompressionsverhalten von Papierstapeln Gegenstand der Forschung.

Des Weiteren beschäftigt sich die Gruppe mit dem Aufbau und der Implementierung von Bilderfassungssystemen und der Bildverarbeitung zur optischen Qualitätskontrolle von Druckprodukten.

Die Forschungsprojekte in dieser Gruppe sind hauptsächlich bilateral in Zusammenarbeit mit einzelnen Industrieunternehmen, wodurch im Bereich der Veröffentlichungen ein großer Anteil an Patentanmeldungen zu verzeichnen ist.