Das IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung „Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH“, Meißner Ring 1-5, 09599 Freiberg wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.

Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung von Fertigungsstrategien zur reproduzierbaren und wirtschaftlichen Herstellung von qualitativ hochwertigen Kunststoff-Prüfnormalen für die Messgrößen Rauheit, Reibung und Haptik durch eine Zusammenarbeit der Mitarbeiter des FILK und des Fraunhofer IWU. Die erzielten Ergebnisse können entlang der kompletten Wertschöpfungskette genutzt werden. 

Die Bearbeitung des Projektes umfasste folgende Teilschritte:

• Erstellen der Anforderungsprofile für die Messgrößen Rauheit, Reibung und Haptik
• Programmierung des Oberflächenstruktur-Erstellalgorithmus (OSEA) und der kinematischen Simulation
• Herstellung von Prüfnormalen für Rauheit, Reibung und Haptik mittels Laserablation, Diamantfräsen und Heißprägen
• Technische Charakterisierung der Prüfnormale und Korrelation mit dem Anforderungsprofil
• Test der Kunststoff-Prüfnormale hinsichtlich des geplanten Einsatzzweckes

Das hohe Potential für den Einsatz von Kunststoff-Prüfnormalen zur Kalibrierung von Messgeräten konnte nachgewiesen werden. Besonders für die Anwendungs-schwerpunkte Tribologie (Reibung) und Haptik wurden einsatzfähige Prüfnormale gefertigt. Durch Variation von Strukturen (Halbkugeln, Gaußhügel, Höhe, Lage, Standardabweichung, Anzahl) und Kunststoffen (ABS, PA, PMMA, POM) konnten Prüfnormale zur Kalibrierung der äußeren Grenzen (RPZ 1 und RPZ 10) des Stick-Slip-Prüfstandes dargestellt werden. Im Bereich Haptik wurden mit Hilfe der kinematischen Simulation Normale zur Bestimmung der Eignung sowie Schulung der Probanden an anwendungsorientierten Werkstoffgruppen erfolgreich entwickelt, hergestellt und validiert. Weiterer Forschungsbedarf besteht bei den Prüfnormalen im Bereich der optischen Oberflächenmesstechnik. Spanende Fertigungsverfahren führten dort, unabhängig vom Kunststoff, zu stark glänzenden und damit nicht einsatzfähigen Oberflächen. Erste vielversprechende Ergebnisse konnten jedoch bei Bearbeitung von PEEK mit einem Pikosekundenlaser erzielt werden. 

Damit wurde das gesteckte Ziel der Entwicklung von Fertigungsstrategien zur reproduzierbaren und wirtschaftlichen Herstellung von qualitativ hochwertigen Kunststoff-Prüfnormalen für die Messgrößen Rauheit, Reibung und Haptik teilweise erreicht.

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